电动汽车一直面临续航能力不足的难题,增程式电动汽车因能大大的提高续航里程而备受关注。增程器用发电机作为增程式电动汽车中重要的供能设备,其性能直接影响增程式电动汽车的续航能力。随着电动汽车对续航能力和效率的要求越来越高,增程器用发电机需要满足结构紧凑、功率密度高、效率高等要求,对发电机的设计提出了许多新的挑战。以适用于小型商务车的发电机为研究对象,为实现结构紧凑、功率密度高的要求,本文设计一款内定子(外传子)式永磁同步发电机。首先,根据发电机的应用条件和设计要求,对内定子发电机的主要尺寸、磁路结构和机械结构进行详细的设计,并对关键零部件进行验证校核。经过设计计算,外转子外径和内径分别取270 mm和246.6 mm,内定子的外径和内径分别取245 mm和166 mm。电磁结构采用了32极24槽和一字式分段永磁体表贴于转子内壁的设计方案。然后,基于JMAG建立发电机磁场有限元计算模型,计算得到磁密分布、转矩、反电动势、齿槽转矩和效率等关键性能参数,并针对极端情况进行退磁分析。此外,建立了发电机温度场有限元仿真模型,求解计算得到发电机内部温度场分布情况,并对冷却水的进水温度和流量对内定子发电机最高温度的影响进行计算和分析。结果显示,冷却水进水温度过高会使发电机最高温度显著增大,而过低则需要消耗更多的额外功率,冷却水的流量应在8-10 L/min范围内选取。为了验证内定子发电机的设计方案以及电磁场和温度场的有限元仿真计算结果,制作了样机,并对样机进行温升测试实验和发电机外特性、效率测试实验。结果显示,发电机在绕组处出现143.1℃的最高温度,与仿真计算结果相比相差8.84℃,偏差为6.18%,验证了温度场仿真模型的可靠性。在转速为3000 r/min时,内定子发电机的转矩、电流、功率、功率因数和效率的实验测试值均与有限元仿真计算值相当接近,最大误差不超过1.5%。在额定功率下,发电机效率达到96.2%,表明内定子发电机的设计方案和有限元模型是合理可靠的。