CN103259372A

CN103259372A - 内嵌变压器的发电机系统

Info

Publication number: CN103259372A
Application number: CN2013101990381A
Authority: CN
Inventors: 田玉冬; 邹海荣
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明提供一种内嵌变压器的发电机系统，在三相绕组和三相整流电路之间串联三相升压式变压器，可以在不改变原有汽车发动机与汽车交流发电机的连接关系和机械结构的情况下，将汽车交流发电机三相绕组发出的三相交流电压先通过三相升压式变压器升压，然后再进行整流，最后输出更高的标准电压，降低了电路电流，增强了电气安全性和可靠性；进一步地，通过设置中性点二极管，提高了发电机系统的效率。

Description

内嵌变压器的发电机系统

技术领域

本发明涉及发电机制造技术领域，尤其涉及一种内嵌变压器的发电机系统。

背景技术

随着电子和计算机技术的快速发展，汽车电子不断取代传统产品，而且汽车电器配备也越来越多，使得现代汽车用电量需求日益攀升。早在二十世纪六十年代，由于汽车上的用电设备不多，汽车电路的电压标准只有6V；随着汽车上的用电设备的增加，为了不增大汽车电路的电流，汽车电路的电压标准提高到12V。进入二十一世纪，汽车电器的用电量早已超过1kW，这样汽车电路的电流已经超过100A，如此高的电流使得汽车线路损耗增大，器件发热严重，汽车线束接口安全性和可靠性下降，同时，12V电压不能满足先进汽车电子技术和汽车电子控制技术的需要，使这些新技术无法在现代汽车上得到实施和应用，影响了汽车性能进一步提高，因而出现了14V电压。当前汽车上使用的汽车交流发电机，其动力源自汽车发动机，通过皮带轮将汽车发动机曲轴的旋转运动传递到汽车交流发电机的转子上，根据电磁原理从而使汽车交流发电机发出电能。在几十年的汽车产业发展中，14V汽车交流发电机装置与汽车发动机的连接关系中已经固定下来，结构设计技术成熟，同时汽车交流发电机产能相对稳定。

然而，根据统计，在各种燃油发动机汽车中，由于汽车电子电器、电子技术和电子控制技术的不断应用，汽车用电量正在以每年4％的增幅上升。因此，为了降低汽车电路的电流，必须进一步提高汽车电路的电压标准。在这种情况下，各大汽车研发机构和汽车企业也开始研发新的汽车供配电标准和协议。目前汽车行业已经将42/36V汽车电源系统标准作为汽车电气的发展方向，开始在不少汽车新产品中得到应用，并逐渐成为汽车电源系统的新标准。因此，42V汽车发电机装置是先进汽车电源系统的重要标志，成为发达国家和各大汽车电子生产企业技术竞争的目标。其中，汽车交流发电机装置就必须从原来的14V更新换代到42V。

然而现有技术中从原来的14V更新换代到42V的更新换代过程存在以下缺陷：

一方面，大量使用的14V汽车交流发电机本身存在不能满足42/36V汽车电器的发展的一些不足或缺点：第一，现代汽车用电设备不断增加，用电量增大，根据电量公式P＝VI，汽车电路标准电压V＝12伏特，只能提高汽车电路的电流I，按照目前汽车用电量的提高速度，汽车电路的电流往往要超过100A，这样过大电流使得汽车电路的导线增粗增重，损耗增加，汽车电路和汽车电器发热严重；第二，汽车电子、汽车电器和汽车电子控制系统都需要14V汽车交流发电机和12V蓄电池直接供电，与14V汽车交流发电机连接的12V蓄电池必须具有足够大的容量，导致蓄电池的体积和重量增加，而且所有的汽车用电设备发热严重，影响了其工作性能；第三，汽车电器的布置和连接需要大量的线束和接头，由于汽车电源系统采用的是并联连接和负极搭铁，因此对线束和接头的要求较高，14V汽车交流发电机装置发电量的增大使得这些线束和接头以及负极搭铁处安全性和可靠性下降；第四，制约了汽车电子控制技术的发展，由于新一代汽车动力启动调节技术、电动制动系统、电动转向系统和电加热式三元催化转换技术均需要较大的电能供给，因此不能在装配有14V汽车交流发电机的汽车上得以应用和实现，最终影响了汽车技术和汽车性能的进一步提高。

另一方面，在现有的14V汽车交流发电机技术中，汽车交流发电机装置的结构、功能、品种均有很大改进和革新。原来用的触点式的晶体管式电压调节器已改为集成电路调压器，能内置于发电机装成一体，有利于小型轻量化；原来使用的6管硅整流器改为8管，继后又增加3只小功率、专为励磁电路提供激磁电流用的辅助二极管，发展成11管。最近，城市客车普遍存在的低速运转导致蓄电池放电频繁的缺点，6相绕组/串并自动切换的17管整流器成功解决了零电流转速偏高、蓄电池使用寿命短等关键问题。因此，在14V汽车交流发电机装置中，这些新技术仍然具有一定的使用价值和技术优势。如果新一代的42V汽车发电机装置直接淘汰14V汽车交流发电机，更改汽车发动机与汽车发电机连接的结构设计方案，将使原有14V汽车交流发电机生产线和生产设备大量浪费，严重影响汽车电源系统生产和供求的体系和价格，导致汽车生产的动荡。

因此，需要一种新的内嵌变压器的发电机系统，以避免上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内嵌变压器的发电机系统，在原有交流发电机基础上，有效输出更高的电压，节约更新换代成本。

为解决上述问题，本发明提出一种内嵌变压器的发电机系统，包括顺次串联的三相绕组、三相升压式变压器和三相整流电路；所述三相整流电路的正、负输出端分别为内嵌变压器的发电机系统的正极输出端和负极输出端。

进一步的，所述内嵌变压器的发电机系统还包括由一只正极管和一只负极管串联而成的中性点二极管，所述正极管接在所述三相绕组的中性点和所述正极输出端之间，所述负极管接在所述三相绕组的中性点和负极输出端之间。

进一步的，所述内嵌变压器的发电机系统还包括励磁绕组和IC电压调节器，所述IC电压调节器与所述励磁绕组串联在所述正极输出端与所述负极输出端之间。

进一步的，所述内嵌变压器的发电机系统还包括一三管式励磁二极管，所述三管式励磁二极管由三只二极管组成，各个二极管的负极分别接三相整流电路的三相端，正极并接至所述IC电压调节器。

进一步的，所述三相升压式变压器由三相绕组组成。

进一步的，所述三相整流电路为六只二极管组成的三相全波桥式整流电路。

进一步的，所述三相绕组为14V交流发电机的三相绕组。

进一步的，所述负极输出端直接搭铁。

与现有技术相比，本发明的内嵌变压器的发电机系统，在三相绕组和三相整流电路之间串联三相升压式变压器，可以在不改变原有汽车发动机与汽车交流发电机的连接关系和机械结构的情况下，将汽车交流发电机三相绕组发出的三相交流电压先通过三相升压式变压器升压，然后再进行整流，最后输出更高的标准电压，降低了电路电流，增强了电气安全性和可靠性；进一步地，通过设置中性点二极管，提高了发电机系统的效率。

附图说明

图1是本发明具体实施例的内嵌变压器的发电机系统的内部电路示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是公开一种内嵌变压器的发电机系统，在不改变原有汽车发动机与汽车交流发电机的连接关系和机械结构的情况下，通过在汽车交流发电机内部增加一个内置升压式变压器，将汽车交流发电机三相绕组发出的三相交流电压直接升压，然后再进行整流，最后输出更高的标准电压，实现更低成本的更新换代。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在所述的实施例。

请参考图1，本实施例提供一种内嵌变压器的发电机系统，包括：三相绕组10、三相升压式变压器11、三相整流电路12、三管式励磁二极管13、励磁绕组15和IC电压调节器14；所述三相绕组10、三相升压式变压器11、三相整流电路12的三相端分别顺次串联。

本实施例中，所述三相绕组10为14V交流发电机的三相绕组，采用星形接法或三角形（大功率）接法；三相升压式变压器11为三相绕组，采用平行线接法。

本实施例中，三相整流电路12为六只二极管组成的三相全波桥式整流电路，其正、负输出端分别为内嵌变压器的发电机系统的正极输出端161和负极输出端162，即六只二极管中的上三只二极管的正极并接在一起引出正极输出端161，下三只二极管的负极并接在一起引出负极输出端162。本实施例的内嵌变压器的发电机系统为内搭铁型发电机系统，所述负极输出端162直接搭铁，即负极输出端162与发电机系统的壳体直接相连。

本实施例中，所述IC电压调节器14与所述励磁绕组15串联在正极输出端161和负极输出端162之间，且所述IC电压调节器14接所述正极输出端161，所述励磁绕组15接所述负极输出端162；三管式励磁二极管13由三只二极管构成，三只二极管的负极分别接三相整流电路12的三相端，正极并联后接所述IC电压调节器14。本实施例中，三相整流电路12和三管式励磁二极管13组成9管交流发电机电路。

本实施例的内嵌变压器的发电机系统，其三相绕组10的三相电压经过三相升压式变压器11的升压、三相整流电路12的整流、三管式励磁二极管13和励磁绕组15的励磁以及电压调节器14的调压，最终可以稳定输出42V标准直流电压，可以满足汽各种燃油发动机汽车中的汽车交流发电机产品、以内燃机为动力的特种车辆、工程机械等配套的汽车交流发电机产品以及载运工具运用工程中的船舶、航空等发电机产品的用电需求。

本实施例的内嵌变压器的发电机系统还包括一组中性点二极管17，所述中性点二极管17由一只正极管和一只负极管串联而成，所述正极管接在所述三相绕组10的中性点和所述正极输出端161之间，所述负极管接在所述三相绕组10的中性点和负极输出端162之间。加装中性点二极管的发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%～15%。本实施例中，中性点二极管17、三相整流电路12和三管式励磁二极管13组11管交流发电机电路。

综上所述，本发明的内嵌变压器的发电机系统，通过在汽车交流发电机内部的三相绕组和三相整流电路之间设计一个串联的三相升压式变压器，将汽车交流发电机的三相绕组所发出的三相交流电压升压后整流稳压输出，提高了发电机的输出电压，因而具有如下优点：

第一，在不改变原有汽车发动机与汽车交流发电机的连接关系和机械结构的情况下，对原有汽车交流发电机进行了升级换代，使其符合先进汽车电气系统的要求；

第二，降低了汽车电气线路的电流，减少了汽车电子、汽车电器和汽车电子控制系统的发热现象，使得汽车电气线路的电能损耗下降，提高了汽车电气线束和接头以及负极搭铁处的安全性和可靠性；

第三，提高了汽车发电机的发电功率和效率，打破了制约了汽车电子控制技术发展的瓶颈问题，可以应用原来不能在装配有14V汽车交流发电机的汽车上的先进汽车电子技术。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，包括顺次串联的三相绕组、三相升压式变压器和三相整流电路；所述三相整流电路的正、负输出端分别为内嵌变压器的发电机系统的正极输出端和负极输出端。

2.如权利要求1所述的内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，所述内嵌变压器的发电机系统还包括由一只正极管和一只负极管串联而成的中性点二极管，所述正极管接在所述三相绕组的中性点和所述正极输出端之间，所述负极管接在所述三相绕组的中性点和负极输出端之间。

3.如权利要求1所述的内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，还包括励磁绕组和IC电压调节器，所述IC电压调节器与所述励磁绕组串联在所述正极输出端与所述负极输出端之间。

4.如权利要求3所述的内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，所述内嵌变压器的发电机系统还包括一三管式励磁二极管，所述三管式励磁二极管由三只二极管组成，各个二极管的负极分别接三相整流电路的三相端，正极并接至所述IC电压调节器。

5.如权利要求1所述的内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，所述三相升压式变压器由三相绕组组成。

6.如权利要求1所述的内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，所述三相整流电路为六只二极管组成的三相全波桥式整流电路。

7.如权利要求1所述的内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，所述三相绕组为14V交流发电机的三相绕组。

8.如权利要求1至7中任一项所述的内嵌变压器的发电机系统，其特征在于，所述负极输出端直接搭铁。