CN101478204A - 新型稳压复合励磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型稳压复合励磁发电机，其特征在于，转轴上装有永磁转子和电励磁转子，永磁转子和电励磁转子共用一个电枢绕组，电子控制器能够实现双压控制，控制发电机输出高、低电压两个电压，变压器使高电压和低电压转化成目标稳压值输出，还包括速度继电器，并由电子控制器控制，实现在低速时控制输出所述低电压，达到一定数值速度后继电器动作、控制输出高电压；充分利用了磁场能，并且增大了输出功率，减少了励磁电能的使用，避免了高电流带来的各种问题。

Description

新型稳压复合励磁发电机

技术领域

随着我国国民经济的迅猛发展，汽车工业已成为国民经济的支柱产业之一，在工业生产、交通运输以及人类生活的各个方面都起着不可缺少的作用，目前与汽车配套使用的发电机普遍存在着低速照明效果差的现象，而且输出功率小，不能满足用户使用要求。如中国专利00112053.0所述稳压永磁发电机，由机壳、机座、动力轴、转子、永磁磁钢、定子、定子绕组、定子座、定子滑动套、平衡弹簧、防旋转连接螺丝、滑动块、调节转轴、定位轴承、调节转轴驱动装置及自动反馈控制电路等组成，动力转动轴通过定位轴承固定在基座上，转子固定在固定转轴上，定子滑动套的一端固定在基座上，定子滑动套沿轴向开有通槽，平衡弹簧设置与定子滑动套内，该弹簧的一端由定子滑动套的一端面阻挡，另一端推定至于定子滑动套内的滑动块，该滑动块与定子座之间有穿过滑动套通槽的防旋转连接螺钉固定连结，该滑动块中心与调节转轴的一端成螺纹活动连结，自动反馈控制电路的监测信号输入端并借与定子绕组输入端，该电路的控制信号输出端至驱动机构的受控制端。该稳压永磁电机结构复杂、成本高、使用性能有待于进一步提高。

永磁发电机的输出电压是随转速变化而变化的，转速低时输出电压低，转速高时输出电压高，为使输出电压相对稳定，在已有的技术中，采用机械电阻法，电子短路法，电子串联法、并联可控外电阻能量随机泄放法等稳压措施。如中国专利公报1988年12月7日公告的发明专利：永磁交流发电机电子稳压器，申请号：88105250.8，主要用于无电瓶车辆永磁交流发电机输出电压的自动稳定。本发明采用了并联可控外电阻能量随机泄放原理，主要有负载电流检测电路、控制开关、门限电压控制电路、功率开关、功率电阻等五部分组成。这种稳压方法采用并联可控外电阻能量随机泄放法，浪费能量，电子稳压器温升高，其使用性能有待进一步改进。

复合励磁发电机多是在转速很高时，通过输入反向电流产生与永磁反向的磁场或其他方法是磁场减小，使输出电压降低从而向外输出稳定的电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、磁场充分利用、输出电压稳定，结构紧凑，占据空间小，节能，使用安全可靠的新型稳压复合励磁发电机，具体是：

所述新型稳压复合励磁发电机，由转子总成、定子总成、前端盖、后端盖、电子控制器、变压器组成，转轴上装有永磁转子和电励磁转子，永磁转子和电励磁转子共用一个电枢绕组，产生的磁势在磁路中并连而成；所述电子控制器能够实现双压控制，所述双压控制是指能够控制发电机输出高电压和低电压两个电压；所述变压器的功能是把所述高电压和低电压转化成目标稳压值输出；还包括速度继电器，所述速度继电器由电子控制器控制，功能是实现在低速时控制输出所述低电压，达到一定数值速度后继电器动作、控制输出所述高电压；永磁转子为切向结构，由极靴、转子铁芯、隔磁衬套、非导磁槽楔和永磁材料组成，永磁材料按切向方向以及相邻的永磁材料相同的极性面相对的方式依次布置在极靴转子铁芯的槽内，并用非导磁槽楔固定，极靴转子铁芯固定在隔磁衬套上，隔磁衬套压装载转轴上；永磁转子为径向结构，由极靴、转子铁芯、和永磁材料组成，永磁材料由极靴通过螺钉固定在转子铁芯上，转子铁芯压装在转轴上；电励磁转子为爪极结构，由爪极和电励磁绕组组成，爪极的极数与切向式永磁转子的极数相等，并都是沿圆形均匀分布，一一对应；电励磁转子为凸极结构，由凸极转子铁芯和电励磁绕组组成，凸极转子铁芯的凸极数与切向式永磁转子的极数相等，并都是沿圆形均匀分布，一一对应，电励磁绕组按通入直流电后凸极的凸面产生的极性为N、S极相间隔的规律依次绕线，每个凸极上的匝数对应相等；所述目标稳压值与所述低电压大小相等，即变压器把所述高电压转化为所述低电压一样大小输出；所述目标稳压值比所述低电压高、比所述高电压低，即变压器把所述高电压转化为所述目标稳压值值输出、把所述低电压转化成目标稳压值值输出；速度继电器测速系统安装在发电机转轴上；电励磁绕组通过碳刷、滑环与电子控制器相连接。

其工作原理为：发电机转轴转动后，在低速旋转时，电子稳压器控制发电机输出一个设定低电压，设这个低电压与目标稳压值相同，为目标稳压值12V，当发电机输出电压低于目标稳压值12V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供正向电流，电励磁转子产生的磁场与永磁转子提供的磁场叠加，气隙内的磁通量增加，电枢绕组产生的感应电动势增加，因此发电输出电压升高；当发电机输出电压高于目标稳压值12V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供反向电流，电励磁转子产生的磁场削弱了永磁转子提供的磁场，气隙内的磁通量减小，电枢绕组产生的感应电动势降低，因此发电输出电压也降低，周而复始，从而保证发电机在变转速、变负载的情况下输出电压稳定的直流电，满足汽车用电设备的要求；

当发电机转轴转速达到一定值时，速度继电器测速系统获得这一信号，传递给电子控制器，电子控制器控制速度继电器动作，控制发电机输出一个高电压(设定这个高电压为24V)，具体是，当电机输出电压低于目标稳压值24V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供正向电流，电励磁转子产生的磁场与永磁转子提供的磁场叠加，气隙内的磁通量增加，电枢绕组产生的感应电动势增加，因此发电输出电压升高；当发电机输出电压高于目标稳压值24V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供反向电流，电励磁转子产生的磁场削弱了永磁转子提供的磁场，气隙内的磁通量减小，电枢绕组产生的感应电动势降低，因此发电输出电压也降低，周而复始，从而保证发电机在变转速、变负载的情况下输出电压，然后这个稳定的高电压通过变压器的作用，转化为目标稳压值24V，然后向外输出供给汽车使用或给蓄电池充电，如果需要直流电，则再经过整流向外输出稳压直流电；

同理，当设定低电压低于目标稳压值时，先经过电子控制器控制输出稳定地电压，在经变压器变压向外输出稳定的目标稳压值电压，如果需要直流电则再经过整流向外输出稳压直流电。

本发明与现有技术相比，具有以下优势：

1、在稳压时，不同于机械电阻法，电子短路法，电子串联法、并联可控外电阻能量随机泄放法，采用发电机转轴转速低的时候输出低电压、转速高时输出高电压，从而充分利用了磁场能，减少了能量的浪费，并且增大了输出功率；2、在低转速时输出低电压，高速时输出高电压，而非直接采用输入大的反向电流实现降压目的，从而减少了励磁电能的使用；

3、在低转速时输出低电压，高速时输出高电压，从而避免了在高速大功率低电压产生高电流，从而避免了高电流带来的各种问题，如损坏元器件(特别是晶闸管)、产生热量引发各种问题；

4、通过调节电磁转子通电电流的大小和方向，使永磁磁场与电励磁唱迭加后的磁场可调节，保证发电机在变转速、变负载工况下输出电压保持稳定，该电机结构紧凑，使用安全可靠。

附图说明

图1时本发明的实施例的结构示意图；

图2是图1所示是实施例中切向式永磁转子剖面图。

具体实施例

实施例中：1、转轴  2、轴承  3、后端盖  4、电子控制器  5、滑环  6、碳刷7、爪极  8、电励磁绕组  9、定子铁芯  10、电枢绕组  11、前端盖  12、极靴转子铁芯  13、隔靴衬套  14、非导磁槽楔  15、永磁材料

下面结合附图对本发明作进一步说明：

转轴1上安装永磁转子和电励磁转子，永磁转子为切向结构，由极靴转子铁芯12、隔磁衬套13、非导磁槽楔14和永磁材料15组成，永磁材料15按切向方向以及相邻的永磁材料15相同的极性面相对的方式依次布置在极靴转子铁芯12的槽内，并用非导磁槽楔14固定，极靴转子铁芯12固定在隔磁衬套13上，隔磁衬套13压装在转轴1上，电励磁转子为爪极结构，由爪极7和电励磁绕组8组成，爪极7的极数与切向式永磁转子的极数相等，并且都沿圆形均匀分布，一一对应，电励磁绕组8通过电刷6、滑环5与电子控制器4相连接，永磁转子和电励磁转子共用一个电枢绕组10，产生的磁势在电路中并联合成。

发电机转轴转动后，在低速旋转时，电子稳压器控制发电机输出一个设定低电压，设这个低电压与目标稳压值相同，为目标稳压值12V，当发电机输出电压低于目标稳压值12V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供正向电流，电励磁转子产生的磁场与永磁转子提供的磁场叠加，气隙内的磁通量增加，电枢绕组产生的感应电动势增加，因此发电输出电压升高；当发电机输出电压高于目标稳压值12V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供反向电流，电励磁转子产生的磁场削弱了永磁转子提供的磁场，气隙内的磁通量减小，电枢绕组产生的感应电动势降低，因此发电输出电压也降低，周而复始，从而保证发电机在变转速、变负载的情况下输出电压稳定的直流电，满足汽车用电设备的要求；

当发电机转轴转速达到一定值时，速度继电器测速系统获得这一信号，传递给电子控制器，电子控制器控制速度继电器动作，控制发电机输出一个高电压(设定这个高电压为24V)，具体是，当电机输出电压低于目标稳压值24V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供正向电流，电励磁转子产生的磁场与永磁转子提供的磁场叠加，气隙内的磁通量增加，电枢绕组产生的感应电动势增加，因此发电输出电压升高；当发电机输出电压高于目标稳压值24V时，电子控制器给发电机的电励磁绕组提供反向电流，电励磁转子产生的磁场削弱了永磁转子提供的磁场，气隙内的磁通量减小，电枢绕组产生的感应电动势降低，因此发电输出电压也降低，周而复始，从而保证发电机在变转速、变负载的情况下输出电压，然后这个稳定的高电压通过变压器的作用，转化为目标稳压值24V，然后向外输出供给汽车使用或给蓄电池充电，如果需要直流电，则再经过整流向外输出稳压直流电；

同理，当设定低电压低于目标稳压值时，先经过电子控制器控制输出稳定地电压，在经变压器变压向外输出稳定的目标稳压值电压，如果需要直流电则再经过整流向外输出稳压直流电。

Claims (9)

1、一种新型稳压复合励磁发电机，由转子总成、定子总成、前端盖、后端盖、电子控制器、变压器组成，其特征在于：转轴上装有永磁转子和电励磁转子，永磁转子和电励磁转子共用一个电枢绕组，产生的磁势在磁路中并连而成；所述电子控制器能够实现双压控制，所述双压控制是指能够控制发电机输出一个高电压和一个低电压两个电压；所述变压器的功能是把所述高电压和低电压转化成目标稳压值输出；还包括速度继电器，所述速度继电器由电子控制器控制，功能是实现在低速时控制输出所述低电压，达到一定数值速度后继电器动作、控制输出所述高电压。

2、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：永磁转子为切向结构，由极靴、转子铁芯、隔磁衬套、非导磁槽楔和永磁材料组成，永磁材料按切向方向以及相邻的永磁材料相同的极性面相对的方式依次布置在极靴转子铁芯的槽内，并用非导磁槽楔固定，极靴转子铁芯固定在隔磁衬套上，隔磁衬套压装载转轴上。

3、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：永磁转子为径向结构，由极靴、转子铁芯、和永磁材料组成，永磁材料由极靴通过螺钉固定在转子铁芯上，转子铁芯压装在转轴上。

4、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：电励磁转子为爪极结构，由爪极和电励磁绕组组成，爪极的极数与切向式永磁转子的极数相等，并都是沿圆形均匀分布，一一对应。

5、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：电励磁转子为凸极结构，由凸极转子铁芯和电励磁绕组组成，凸极转子铁芯的凸极数与切向式永磁转子的极数相等，并都是沿圆形均匀分布，一一对应，电励磁绕组按通入直流电后凸极的凸面产生的极性为N、S极相间隔的规律依次绕线，每个凸极上的匝数对应相等。

6、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：所述目标稳压值与所述低电压大小相等，即变压器把所述高电压转化为所述低电压一样大小输出。

7、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：所述目标稳压值比所述低电压高、比所述高电压低，即变压器把所述高电压转化为所述目标稳压值值输出、把所述低电压转化成目标稳压值值输出。

8、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：速度继电器测速系统安装在发电机转轴上。

9、如权利要求1所述的新型稳压复合励磁发电机，其特征在于：电励磁绕组通过碳刷、滑环与电子控制器相连接。

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