CN100407550C

CN100407550C - 汽车永磁发电机

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Publication number: CN100407550C
Application number: CN2006100369401A
Authority: CN
Inventors: 陈年忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2026-08-01
Also published as: CN1913288A

Abstract

一种汽车永磁发电机，包括壳体、定子、转子和控制电路，定子和转子设于壳体中，其特征是：所述转子包括转子体和多个瓦形永磁钢片，瓦形永磁钢片固定安装在转子体上。本发明将瓦形永磁钢片安装到转子体上，构成永磁发电机的永磁转子，使组装过程比较简单，简化了永磁发电机的生产工艺，降低了生产成本。

Description

汽车永磁发电机

技术领域

本发明涉及一种汽车永磁发电机。

背景技术

励磁发电机具有励磁线圈绕组、碳刷、滑环等结构，存在励磁损耗及碳刷与滑环的摩擦损耗；励磁线圈绕组易烧毁、断线，碳刷和滑环结构易出现机械故障，使用寿命短，可靠性差；碳刷和滑环摩擦会产生无线干扰和电火花，影响使用的安全性。

永磁发电机的转子采用永磁结构，没有励磁线圈绕组、碳刷、滑环等结构，也无需外加励磁电源，因此不存在励磁损耗及碳刷与滑环的摩擦损耗，发电效率高；故障少，使用寿命长，可靠性好；消除了因碳刷和滑环摩擦而产生无线干扰和电火花，增加了使用的安全性。永磁发电机只要发电机转子旋转即能发电，用于汽车上时，若蓄电池损坏，只要发电机处于运行状态，汽车供电系统仍可正常工作；即使没有蓄电池，只要摇转内燃机或溜车，也可实现点火运行。但目前的永磁发电机存在组装复杂、成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种组装过程简单、成本较低的汽车永磁发电机。采用的技术方案如下：

一种汽车永磁发电机，包括壳体、定子、转子和控制电路，定子和转子设于壳体中，其特征是：所述转子包括转子体和多个瓦形永磁钢片，瓦形永磁钢片固定安装在转子体上；所述控制电路包括整流电路，整流电路包括六个二极管、三个可控硅、以及可控硅触发电路，六个二极管和三个可控硅分成三组，对应发电机的三相输出端；每二个二极管和一个可控硅为一组，发电机的每一相输出端连接其中一个二极管的阳极、另一个二极管的阴极以及可控硅的阴极，二个二极管的另一极均连接蓄电池正极接头，可控硅的阳极连接蓄电池负极接头，可控硅的控制极连接可控硅触发电路。

优选瓦形永磁钢片沿转子体周向均匀分布。更优选瓦形永磁钢片设有十二个，且沿转子体周向均匀分布，形成十二个磁极。

瓦形永磁钢片通过螺钉固定安装在转子体上，简化了安装过程。为了使瓦形永磁钢片更加牢固地安装在转子体上，可在瓦形永磁钢片与转子体之间设置一粘结材料层，粘结材料层辅助螺钉连接瓦形永磁钢片和转子体。

为了保护瓦形永磁钢片，防止其在发电机工作工作过程中损坏，各瓦形永磁钢片的外侧各由一铁片包覆；优选铁片与瓦形永磁钢片之间设有粘结材料层，铁片也由上述螺钉固定安装在转子体上。

优选上述转子体由转轴和环形导磁体支架组成，环形导磁体支架中心设有一通孔，转轴紧固安装于该通孔中，瓦形永磁钢片固定安装于环形导磁体支架上；转轴通过轴承安装在壳体上，并与提供动力的装置传动连接。可在转轴上固定安装一皮带轮，皮带轮通过皮带与提供动力的装置传动连接。汽车行使时，转子旋转，发电机发电。

定子包括定子体和定子绕组，定子绕组绕设在定子体上。

壳体中还设有电风扇。

壳体由前端盖和后端盖组装而成。

后端盖上安装有一护罩，护罩中设有散热器，散热器由金属制成。

上述控制电路能够对发电机输出的交流电进行整流，形成可供蓄电池充电的直流电；并能够确保蓄电池不过充电。控制电路可安装在散热器中。

通常情况下工作电源电路中接地引脚连接蓄电池负极接头，输出引脚和接地引脚构成工作电源电路的输出端口。使用时蓄电池正极接头和蓄电池负极接头分别连接蓄电池的正极和负极，发电机输出的三相电流经整流电路整流后，成为直流电，对蓄电池充电。

上述可控硅触发电路包括电压检测输入通道电路、微处理器和触发信号输出电路，电压检测输入通道电路包括电位器和运算放大器，电位器的电阻体两端连接蓄电池正极接头和工作电源地端，电位器的电刷经一电阻连接运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端经一电阻连接工作电源正极并经另一电阻连接工作电源地端，运算放大器的电源端子连接工作电源正极、接地端子连接工作电源地端，运算放大器的同相输入端和输出端之间连接一电阻，运算放大器的电源端子和输出端之间连接一电阻，运算放大器的输出端连接微处理器相应的输入端；触发信号输出电路包括一个光耦和三个二极管，光耦中发射端(发光二极管)的阳极连接工作电源正极、阴极经一电阻连接微处理器相应的输出端，光耦中接收端的集电极连接工作电源正极、发射极经一电阻连接工作电源地端，光耦中接收端的发射极还经另一电阻连接三个二极管的阳极，三个二极管的阴极分别连接三个可控硅的控制极。电压检测输入通道电路检测蓄电池正极的电压，由微处理器判断蓄电池是否充满电并确定是否启动触发信号输出电路，通过控制可控硅的导通或关断，控制整流电路的工作。

本控制电路还可设置一电源切换电路，该电源切换电路包括一继电器和继电器控制电路，继电器的一对常闭触点分别连接蓄电池负极接头和工作电源地端，一对常开触点分别连接蓄电池正极接头和工作电源地端；继电器控制电路包括一PNP型三极管，该三极管的基极经一电阻连接微处理器相应的输出端，发射极连接工作电源正极，集电极连接继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端连接工作电源地端，继电器线圈并联一二极管，该二极管的阴极连接三极管的集电极、阳极连接工作电源地端。通常情况下常闭触点闭合使蓄电池负极和工作电源地端连接；在某些情况下微处理器发送低电平信号，由三极管放大后使继电器动作，常开触点闭合，使蓄电池正极和工作电源地端连接，切换后微处理器可检测发电机输入电压并控制可控硅通断。

本控制电路还包括一工作电源电路，工作电源电路包括一个三端稳压管，其输入引脚和接地引脚之间连接并联的一低频滤波电容和一高频滤波电容，输出引脚和接地引脚之间连接并联的一低频滤波电容和一高频滤波电容，输入引脚连接蓄电池正极接头。蓄电池提供的直流电由工作电源电路进行稳压处理，得到稳压精度高的直流电工作电源，为本控制电路中的微处理器、运算放大器、三极管和光耦等提供稳定的电压。

上述蓄电池正极接头与三端稳压管输入引脚之间设有一二极管，二极管阳极连接蓄电池正极接头、阴极连接三端稳压管输入引脚，该二极管可防止蓄电池反接而损坏工作电源电路。蓄电池正极接头与三端稳压管接地引脚之间设有串联的一发光二极管和一电阻，发光二极管的阴极连接蓄电池正极接头、阳极连接电阻的一端，电阻的另一端连接三端稳压管接地引脚(通常情况下接地引脚与蓄电池负极接头连接)，当蓄电池反接时，该发光二极管导通发光，起警示作用。

上述三端稳压管输入引脚与接地引脚之间设有串联的一稳压二极管和一电阻，稳压二极管的阴极连接三端稳压管输入引脚、阳极连接电阻的一端，电阻的另一端连接三端稳压管接地引脚，该稳压二极管可防止蓄电池正极接头电压过高而损坏工作电源电路，电阻起限流作用。

本发明将瓦形永磁钢片安装到转子体上，构成永磁发电机的永磁转子，使组装过程比较简单，简化了永磁发电机的生产工艺，降低了生产成本，还可提高发电机的功率。控制电路通过控制可控硅的导通或关断，控制整流电路的工作，能够在蓄电池充满电时停止充电，确保蓄电池不过充电，延长蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一优选实施例的结构示意图；

图2是图1中转子的A-A剖视图；

图3是图1中控制电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1和图2所示，这种汽车永磁发电机包括壳体1、护罩13、定子2、转子3、电风扇5、散热器6和控制电路7，定子2、转子3和电风扇5设于壳体1中。

壳体1由前端盖11和后端盖12组装而成，护罩13安装在后端盖12上。

定子2包括定子体21和定子绕组22，定子绕组22绕设在定子体21上。

转子3包括转子体31和十二个瓦形永磁钢片32，转子体31由转轴311和环形导磁体支架312组成，环形导磁体支架312中心设有一通孔，转轴311紧固安装于该通孔中；瓦形永磁钢片32固定安装于环形导磁体支架312上，瓦形永磁钢片32沿环形导磁体支架312周向均匀分布，各瓦形永磁钢片32的外侧各由一铁片35包覆，瓦形永磁钢片32与环形导磁体支架312之间设有粘结材料层36，铁片35与瓦形永磁钢片32之间设有粘结材料层37，瓦形永磁钢片32和铁片35都由螺钉33固定安装在环形导磁体支架312上。

转轴311通过轴承34安装在壳体1上，在转轴311上固定安装一皮带轮4，皮带轮4可通过皮带与提供动力的装置传动连接。汽车行使时，转子3旋转，发电机进行发电。

散热器6由金属铝制成，设于护罩13中。

控制电路7设于散热器6中。

如图3所示，控制电路包括整流电路、电源切换电路和工作电源电路。

整流电路包括六个二极管D1、D2、D3、D4、D5及D6、三个可控硅SCR1、SCR2及SCR3、以及可控硅触发电路，六个二极管D1、D2、D3、D4、D5及D6和三个可控硅SCR1、SCR2及SCR3分成三组，对应发电机的三相输出端A、B、C；每二个二极管和一个可控硅为一组，D1、D6和SCR1为一组，D2、D5和SCR2为一组，D3、D4和SCR3为一组，发电机的每一相输出端(如A)连接同一组中一个二极管(如D3)的阳极、另一个二极管(如D4)的阴极以及可控硅(如SCR3)的阴极，二个二极管(如D3、D4)的另一极均连接蓄电池正极接头BAT+，可控硅(如SCR3)的阳极连接蓄电池负极接头BAT-，可控硅(如SCR3)的控制极连接可控硅触发电路；三个可控硅SCR1、SCR2及SCR3的阳极均经电阻R15与蓄电池负极接头BAT-连接，电阻R15起限流作用；二极管D4、D5及D6的阳极均经电阻R1与蓄电池正极接头BAT+连接，电阻R1起限流作用；

可控硅触发电路包括电压检测输入通道电路、微处理器U1和触发信号输出电路，电压检测输入通道电路包括电位器RC1和运算放大器U2A，电位器RC1的电阻体两端连接蓄电池正极接头BAT+和工作电源地端，电位器RC1的电刷经电阻R2连接运算放大器U2A的反相输入端，运算放大器U2A的同相输入端经电阻R3连接工作电源正极VCC并经电阻R6连接工作电源地端，运算放大器U2A的电源端子连接工作电源正极VCC、接地端子连接工作电源地端，运算放大器U2A的同相输入端和输出端之间连接电阻R5，运算放大器U2A的电源端子和输出端之间连接电阻R4，运算放大器U2A的输出端连接微处理器U1相应的输入端；触发信号输出电路包括光耦U3和三个二极管D7、D8及D9，光耦U3中发射端(发光二极管)的阳极连接工作电源正极VCC、阴极经电阻R9连接微处理器U1相应的输出端，光耦U3中接收端的集电极连接工作电源正极VCC、发射极经电阻R8连接工作电源地端，光耦U3中接收端的发射极经电阻R7连接三个二极管D7、D8及D9的阳极，三个二极管D7、D8及D9的阴极分别连接三个可控硅SCR1、SCR2及SCR3的控制极。微处理器U1采用STC12C5410AD。

电源切换电路包括继电器RELAY1和继电器控制电路，继电器RELAY1的一对常闭触点分别连接蓄电池负极接头BAT-和工作电源地端，一对常开触点分别连接蓄电池正极接头BAT+和工作电源地端；继电器控制电路包括PNP型三极管T1，三极管T1的基极经电阻R16连接微处理器U1相应的输出端，发射极连接工作电源正极，集电极连接继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端连接工作电源地端，继电器线圈并联二极管D10，二极管D10的阴极连接三极管T1的集电极、阳极连接工作电源地端。通常情况下常闭触点闭合使蓄电池负极和工作电源地端连接；在某些情况下微处理器发送低电平信号，由三极管T1放大后使继电器RELAY1动作，常开触点闭合，使蓄电池正极和工作电源地端连接，切换后微处理器可检测发电机输入电压并控制可控硅通断。

工作电源电路包括三端稳压管U4，三端稳压管U4采用MC7805CT，其输入引脚1和接地引脚2之间连接并联的低频滤波电容CE1和高频滤波电容C3，输出引脚3和接地引脚2之间连接并联的低频滤波电容CE2和高频滤波电容C4，输入引脚1连接蓄电池正极接头BAT+，输出引脚3和接地引脚2构成工作电源电路的输出端口；蓄电池正极接头BAT+与三端稳压管U4的输入引脚1之间设有二极管D11，二极管D11阳极连接蓄电池正极接头BAT+、阴极连接三端稳压管U4的输入引脚1，二极管D11可防止蓄电池反接而损坏工作电源电路；蓄电池正极接头BAT+与三端稳压管U4的接地引脚2之间设有串联的发光二极管LED4和电阻R13，发光二极管LED4的阴极连接蓄电池正极接头BAT+、阳极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接三端稳压管U4的接地引脚2，当蓄电池反接时，发光二极管LED4导通发光，起警示作用；三端稳压管U4的输入引脚1与接地引脚2之间设有串联的稳压二极管DZ1和电阻R14，稳压二极管DZ1的阴极连接三端稳压管U4的输入引脚1、阳极连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接三端稳压管U4的接地引脚2，稳压二极管DZ1可防止蓄电池正极接头BAT+电压过高而损坏电源工作电路，电阻R14起限流作用。

本整流及供电电路还设有三路显示电路，发光二极管LED1、电阻R10组成一路，发光二极管LED2、电阻R11组成一路，发光二极管LED3、电阻R12组成一路，可用于显示发电机故障、蓄电池正在充电、蓄电池充满电停止充电等信息，每一路分别由一个发光二极管(如LED1)和一个电阻(如R10)串联组成，其中发光二极管(如LED1)的阴极连接微处理器U1相应的输出端、阳极连接电阻(如R10)的一端，电阻(如R10)的另一端连接工作电源正极，当微处理器U1相应的输出端输出低电平时，发光二极管(如LED1)导通并发光。

使用时蓄电池正极接头BAT+和蓄电池负极接头BAT-分别连接蓄电池的正极和负极，发电机的三相输出端A、B、C输出的三相交流电经整流电路整流后，对蓄电池充电，通过控制可控硅SCR1、SCR2及SCR3的导通或关断，可确保蓄电池不过充电；蓄电池输出的电压经工作电源电路进行稳压处理后，输出稳定的电压(+5V)，为微处理器U1、运算放大器U2A、三极管T1和光耦U3等供电。

Claims

1.一种汽车永磁发电机，包括壳体、定子、转子和控制电路，定子和转子设于壳体中，其特征是：所述转子包括转子体和多个瓦形永磁钢片，瓦形永磁钢片固定安装在转子体上；所述控制电路包括整流电路，整流电路包括六个二极管、三个可控硅、以及可控硅触发电路，六个二极管和三个可控硅分成三组，对应发电机的三相输出端；每二个二极管和一个可控硅为一组，发电机的每一相输出端连接其中一个二极管的阳极、另一个二极管的阴极以及可控硅的阴极，二个二极管的另一极均连接蓄电池正极接头，可控硅的阳极连接蓄电池负极接头，可控硅的控制极连接可控硅触发电路。

2.根据权利要求1所述的汽车永磁发电机，其特征是：所述瓦形永磁钢片沿转子体周向均匀分布。

3.根据权利要求1或2所述的汽车永磁发电机，其特征是：所述瓦形永磁钢片设有十二个。

4.根据权利要求1或2所述的汽车永磁发电机，其特征是：所述各瓦形永磁钢片的外侧各由一铁片包覆。

5.根据权利要求1或2所述的汽车永磁发电机，其特征是：所述可控硅触发电路包括电压检测输入通道电路、微处理器和触发信号输出电路，电压检测输入通道电路包括电位器和运算放大器，电位器的电阻体两端连接蓄电池正极接头和工作电源地端，电位器的电刷经一电阻连接运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端经一电阻连接工作电源正极并经另一电阻连接工作电源地端，运算放大器的电源端子连接工作电源正极、接地端子连接工作电源地端，运算放大器的同相输入端和输出端之间连接一电阻，运算放大器的电源端子和输出端之间连接一电阻，运算放大器的输出端连接微处理器相应的输入端；触发信号输出电路包括一个光耦和三个二极管，光耦中发射端的阳极连接工作电源正极、阴极经一电阻连接微处理器相应的输出端，光耦中接收端的集电极连接工作电源正极、发射极经一电阻连接工作电源地端，光耦中接收端的发射极还经另一电阻连接三个二极管的阳极，三个二极管的阴极分别连接三个可控硅的控制极。

6.根据权利要求1或2所述的汽车永磁发电机，其特征是：所述控制电路还包括一电源切换电路，该电源切换电路包括一继电器和继电器控制电路，继电器的一对常闭触点分别连接蓄电池负极接头和工作电源地端，一对常开触点分别连接蓄电池正极接头和工作电源地端；继电器控制电路包括一PNP型三极管，该三极管的基极经一电阻连接微处理器相应的输出端，发射极连接工作电源正极，集电极连接继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端连接工作电源地端，继电器线圈并联一二极管，该二极管的阴极连接三极管的集电极、阳极连接工作电源地端。