CN103872837A - 一种高效率汽车发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种高效率汽车发电机，包括皮带轮、前端盖、后端盖、定子总成、转子、永磁块、磁场N极、磁场S极、转子磁轭、激磁绕组、多组三相电枢绕组、导电滑环、多组三相整流系统和调节器；所述皮带轮安装于转子的一端；所述磁场N极、磁场S极收容于定子总成内；所述定子总成收容于前端盖、后端盖内；所述激磁绕组安装在转子磁轭的外围；所述永磁块安装在激磁绕组外表面，并位于磁场N极、磁场S极之间；所述定子总成内表面装有与多组三相整流系统相连接的多组三相电枢绕组；所述导电滑环安装在转子的后端，其与激磁绕组连接。本发明的发电机可根据输出功率需要而调整，使体积减小，输出功率增大，转换效率提高，工作可靠性增加。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种发电机，具体涉及一种高效率汽车发电机，属于车载发电机技术领域。
【背景技术】
目前，公知的发电机可分为两种：一种为永磁磁场作为发电机磁场的发电机，其磁场为恒定，不易调整其输出功率；另一种为直流电激磁磁场作为发电机磁场的发电机，其磁场可以通过调整激磁电流来调整其输出功率，但是这种发电机需要较多有色金属和导磁材料，使其体积和重量都较大，造成原材料浪费，且使用不便。
现有汽车发电机的定子总成主要采用一组三相电枢绕组，其导线截面积较大，易产生集伏损耗，电枢损耗较大，转换效率较低。
而现有的汽车发电机整流桥总成主要采用一组三相整流桥，每相整流管采用两个整流管或三个整流管并联工作，由于整流管的正向压降和雪崩电压很难制作成完全相同，致使并联整流管的工作状态很难保持一致，使其工作稳定性、可靠性和使用寿命明显变差。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种具有改良结构的高效率汽车发电机，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种由电激磁与永磁共同作为发电机磁场，定子总成上嵌装多组三相电枢绕组，整流桥总成由多组三相整流桥构成的高效率汽车发电机。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高效率汽车发电机，其包括皮带轮、前端盖、后端盖、定子总成、转子、永磁块、磁场N极、磁场S极、转子磁轭、激磁绕组、多组三相电枢绕组、导电滑环、多组三相整流系统和调节器；其中，所述皮带轮安装于转子的一端；所述磁场N极、磁场S极收容于定子总成内；而所述定子总成收容于前端盖、后端盖内；所述激磁绕组安装在转子磁轭的外围；所述永磁块安装在激磁绕组外表面，并位于磁场N极、磁场S极之间；在激磁绕组没有电流通过时，永磁块产生的磁场通过磁场N极、转子磁轭、磁场S极构成回路；在激磁绕组有电流通过时，永磁块产生磁场通过磁场N极、转子磁轭、磁场S极构成的回路被截止，同时在该回路中产生相反磁场，与永磁块磁场合并；所述定子总成内表面嵌装有所述多组三相电枢绕组，该多组三相电枢绕组与安装在后端盖上的所述多组三相整流系统相连接；所述导电滑环安装在转子的后端，其与激磁绕组连接。
本发明的高效率汽车发电机进一步设置为：所述磁场N极、磁场S极之间全部布置永磁块时，磁场N极由电激磁磁场N极与位于两侧的永磁块的N极磁场合并而成；磁场S极由电激磁磁场S极与位于两侧的永磁块的S极磁场合并而成；磁场在发电机转子上的分布为：电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、永磁块S极、永磁块N极、电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、永磁块S极、永磁块N极，周而复始布置满转子一周。
本发明的高效率汽车发电机进一步设置为：所述磁场N极、S极之间相间布置永磁块时，磁场N极由电激磁磁场N极与位于一侧的永磁块的N极磁场合并而成；磁场S极由电激磁磁场S极与位于一侧的永磁块的S极磁场合并而成；磁场在发电机转子上的分布为：电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极；周而复始布置满发电机转子一周。
本发明的高效率汽车发电机进一步设置为：所述多组三相电枢绕组具体为两组三相电枢绕组时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相组成，其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路；Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ba相、Bb相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ca相、Cb相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb，或者不留中性点抽头。
本发明的高效率汽车发电机进一步设置为：所述多组三相电枢绕组具体为三组三相电枢绕组时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相以及Ac相、Bc相、Cc相组成；其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路，Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路，Ac相、Bc相、Cc相为第三组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相、Ac相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ba相、Bb相、Bc相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ca相、Cb相、Cc相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb、Nc，或者不留中性点抽头。
本发明的高效率汽车发电机进一步设置为：所述多组三相电枢绕组具体为四组三相电枢绕组时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相和Ac相、Bc相、Cc相以及AD相、BD相、CD相组成；其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路，Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路，Ac相、Bc相、Cc相为第三组独立的三相输出电枢绕组线路，AD相、BD相、CD相为第四组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相、Ac相、AD相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ba相、Bb相、Bc相、BD相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ca相、Cb相、Cc相、CD相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb、Nc、ND，或者不留中性点抽头。
本发明的高效率汽车发电机进一步设置为：所述多组三相整流系统的每组整流管由整流管或雪崩二极管的正极管一只、负极管一只和D+二极管一只组成；其正极管的正极通过散热片并联在一起作为发电机正极输出；负极管的负极通过散热片并联在一起作为发电机负极输出或搭铁；D+二极管的正极并联在一起为调节器供电；正极管的负极、负极管的正极、D+二极管的负极与电枢绕组的相位线连接；整流管的组数与多组三相电枢绕组的相位数相同；与具有中性点抽头的多组三相电枢绕组连接时，多组三相整流系统设置有中性点整流管或雪崩二极管。
本发明的高效率汽车发电机还设置为：所述多组三相整流系统的每组整流管由整流管或雪崩二极管的正极管一只和负极管一只组成；其正极管的正极通过散热片并联在一起作为发电机正极输出；负极管的负极通过散热片并联在一起作为发电机负极输出或搭铁；正极管的负极、负极管的正极与电枢绕组的相位线连接；整流管的组数与多组三相电枢绕组的相位数相同；与具有中性点抽头的多组三相电枢绕组连接时，多组三相整流系统设置有中性点整流管或雪崩二极管。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的高效率汽车发电机将永磁块磁场与电激磁磁场共同作为发电机磁场、定子总成上嵌装多组三相电枢绕组、整流桥总成由多组三相整流桥构成，从而使汽车发电机用于工作的有效磁场可根据输出功率需要随意调整，并使汽车发电机体积明显减小，输出功率增大，转换效率提高，工作可靠性增加。
【附图说明】
图1是本发明的高效率汽车发电机的剖视图。
图2是本发明的高效率汽车发电机在磁场N极、磁场S极之间全部布置永磁块时的示意图。
图3是本发明的高效率汽车发电机在磁场N极、磁场S极之间相间布置永磁块时的示意图。
图4是本发明的高效率汽车发电机的定子总成嵌装两组三相电枢绕组时的示意图。
图5是本发明的高效率汽车发电机的定子总成嵌装三组三相电枢绕组时的示意图。
图6是本发明的高效率汽车发电机的定子总成嵌装四组三相电枢绕组时的示意图。
图7是本发明的高效率汽车发电机的两组三相电枢绕组与多组三相整流系统连接的原理图。
图8是本发明的高效率汽车发电机的三组三相电枢绕组与多组三相整流系统连接的原理图。
图9是本发明的高效率汽车发电机的四组三相电枢绕组与多组三相整流系统连接的原理图。
【具体实施方式】
请参阅说明书附图1、2、4、7所示，其为本发明的高效率汽车发电机的第一实施方式，其由皮带轮1、前端盖2、后端盖9、定子总成6、转子13、永磁块4、磁场N极3、磁场S极5、转子磁轭7、激磁绕组8、多组三相电枢绕组16、导电滑环10、多组三相整流系统11和调节器12等几部分组成。
其中，所述皮带轮1安装于转子13的一端，其能带动转子13转动而发电。
所述磁场N极3、磁场S极5收容于定子总成6内；而所述定子总成6收容于前端盖2、后端盖9内。
所述激磁绕组8安装在转子磁轭7的外围；所述永磁块4安装在激磁绕组8外表面，并位于磁场N极3、磁场S极5之间。在激磁绕组8没有电流通过时，永磁块4产生的磁场通过磁场N极3、转子磁轭7、磁场S极5构成回路。在激磁绕组8有电流通过时，永磁块4产生磁场通过磁场N极3、转子磁轭7、磁场S极5构成的回路被截止，同时在该回路中产生相反磁场，与永磁块4磁场合并。也就是说，激磁绕组8在通入激磁电流时可调整磁场N极3、S极5磁感应强度，控制发电机输出功率；这就要求激磁绕组8在通入激磁电流时能阻止永磁块4产生磁场在转子磁轭7中通过，并产生反向磁场与永磁块4磁场合并成磁场N极5、S极3。如果激磁绕组8线路接反，激磁电流反向通过，发电机将无法进入工作状态。
所述定子总成6内表面嵌装有所述多组三相电枢绕组16，该多组三相电枢绕组16与安装在后端盖9上的所述多组三相整流系统11相连接。所述导电滑环10安装在转子13的后端，其与激磁绕组8连接。
在本实施方式中，所述磁场N极5、磁场S极3之间全部布置永磁块4时，磁场N极5由电激磁磁场N极与位于两侧的永磁块4的N极磁场合并而成；磁场S极3由电激磁磁场S极与位于两侧的永磁块4的S极磁场合并而成；磁场在发电机转子上的分布为：电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、永磁块S极、永磁块N极、电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、永磁块S极、永磁块N极，周而复始布置满转子一周。
所述多组三相电枢绕组16具体为两组三相电枢绕组16时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相组成，其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路；Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；Ba相、Bb相相位相同，在定子总成6内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；Ca相、Cb相相位相同，在定子总成6内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb，或者不留中性点抽头。
所述多组三相整流系统11的每组整流管由整流管或雪崩二极管的正极管一只和负极管一只组成；其正极管的正极通过散热片并联在一起作为发电机正极输出；负极管的负极通过散热片并联在一起作为发电机负极输出或搭铁；正极管的负极、负极管的正极与电枢绕组的相位线连接；整流管的组数与多组三相电枢绕组的相位数相同；与具有中性点抽头的多组三相电枢绕组16连接时，多组三相整流系统11设置有中性点整流管或雪崩二极管。
请参阅说明书附图1、2、5、8所示，其为本发明的高效率汽车发电机的第二实施方式，其与第一实施方式的不同之处在于：
所述多组三相电枢绕组16具体为三组三相电枢绕组16，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相以及Ac相、Bc相、Cc相组成；其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路，Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路，Ac相、Bc相、Cc相为第三组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相、Ac相相位相同，在定子总成6内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；Ba相、Bb相、Bc相相位相同，在定子总成内6不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；Ca相、Cb相、Cc相相位相同，在定子总成6内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb、Nc，或者不留中性点抽头。
所述多组三相整流系统11与需要配装D+电源的调节器12配合工作，其每组整流管由整流管或雪崩二极管的正极管一只、负极管一只和D+二极管一只组成；其正极管的正极通过散热片并联在一起作为发电机正极输出；负极管的负极通过散热片并联在一起作为发电机负极输出或搭铁；D+二极管的正极并联在一起为调节器供电；正极管的负极、负极管的正极、D+二极管的负极与电枢绕组的相位线连接；整流管的组数与多组三相电枢绕组的相位数相同；与具有中性点抽头的多组三相电枢绕组连接时，多组三相整流系统设置有中性点整流管或雪崩二极管。
请参阅说明书附图1、3、6、9所示，其为本发明的高效率汽车发电机的第三实施方式，其与第一、二实施方式的不同之处在于：
所述磁场N极5、S极3之间相间布置永磁块4时，磁场N极5由电激磁磁场N极与位于一侧的永磁块4的N极磁场合并而成；磁场S极3由电激磁磁场S极与位于一侧的永磁块4的S极磁场合并而成；磁场在发电机转子上的分布为：电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极；周而复始布置满发电机转子一周。
所述多组三相电枢绕组16具体为四组三相电枢绕组16时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相和Ac相、Bc相、Cc相以及AD相、BD相、CD相组成；其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路，Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路，Ac相、Bc相、Cc相为第三组独立的三相输出电枢绕组线路，AD相、BD相、CD相为第四组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相、Ac相、AD相相位相同，在定子总成6内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；Ba相、Bb相、Bc相、BD相相位相同，在定子总成6内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；Ca相、Cb相、Cc相、CD相相位相同，在定子总成6内不相连接，分别嵌装在定子总成6内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb、Nc、ND，或者不留中性点抽头。
所述多组三相整流系统11与需要配装D+电源的调节器12配合工作，其每组整流管由整流管或雪崩二极管的正极管一只、负极管一只和D+二极管一只组成；其正极管的正极通过散热片并联在一起作为发电机正极输出；负极管的负极通过散热片并联在一起作为发电机负极输出或搭铁；D+二极管的正极并联在一起为调节器供电；正极管的负极、负极管的正极、D+二极管的负极与电枢绕组的相位线连接；整流管的组数与多组三相电枢绕组的相位数相同；与具有中性点抽头的多组三相电枢绕组连接时，多组三相整流系统设置有中性点整流管或雪崩二极管。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高效率汽车发电机，其特征在于：包括皮带轮、前端盖、后端盖、定子总成、转子、永磁块、磁场N极、磁场S极、转子磁轭、激磁绕组、多组三相电枢绕组、导电滑环、多组三相整流系统和调节器；其中，所述皮带轮安装于转子的一端；所述磁场N极、磁场S极收容于定子总成内；而所述定子总成收容于前端盖、后端盖内；所述激磁绕组安装在转子磁轭的外围；所述永磁块安装在激磁绕组外表面，并位于磁场N极、磁场S极之间；在激磁绕组没有电流通过时，永磁块产生的磁场通过磁场N极、转子磁轭、磁场S极构成回路；在激磁绕组有电流通过时，永磁块产生磁场通过磁场N极、转子磁轭、磁场S极构成的回路被截止，同时在该回路中产生相反磁场，与永磁块磁场合并；所述定子总成内表面嵌装有所述多组三相电枢绕组，该多组三相电枢绕组与安装在后端盖上的所述多组三相整流系统相连接；所述导电滑环安装在转子的后端，其与激磁绕组连接。
2.如权利要求1所述的高效率汽车发电机，其特征在于：所述磁场N极、磁场S极之间全部布置永磁块时，磁场N极由电激磁磁场与位于两侧的永磁块的N极磁场合并而成；磁场S极由电激磁磁场S极与位于两侧的永磁块的S极磁场合并而成；磁场在发电机转子上的分布为：电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、永磁块S极、永磁块N极、电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、永磁块S极、永磁块N极，周而复始布置满转子一周。
3.如权利要求1所述的高效率汽车发电机，其特征在于：所述磁场N极、S极之间相间布置永磁块时，磁场N极由电激磁磁场N极、与位于一侧的永磁块N极磁场合并而成；磁场S极由电激磁磁场S极与位于一侧的永磁块的S极磁场合并而成；磁场在发电机转子上的分布为：电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极、电激磁磁场N极、永磁块N极、永磁块S极、电激磁磁场S极；周而复始布置满发电机转子一周。
4.如权利要求1所述的高效率汽车发电机，其特征在于：所述多组三相电枢绕组具体为两组三相电枢绕组时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相组成，其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路；Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ba相、Bb相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ca相、Cb相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb，或者不留中性点抽头。
5.如权利要求1所述的高效率汽车发电机，其特征在于：所述多组三相电枢绕组具体为三组三相电枢绕组时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相以及Ac相、 c相、Cc相组成；其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路，Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路，Ac相、Bc相、Cc相为第三组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相、Ac相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ba相、Bb相、Bc相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ca相、Cb相、Cc相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb、Nc，或者不留中性点抽头。
6.如权利要求1所述的高效率汽车发电机，其特征在于：所述多组三相电枢绕组具体为四组三相电枢绕组时，其分别由Aa相、Ba相、Ca相和Ab相、Bb相、Cb相和Ac相、Bc相、Cc相以及AD相、BD相、CD相组成；其中Aa相、Ba相、Ca相为第一组独立的三相输出电枢绕组线路，Ab相、Bb相、Cb相为第二组独立的三相输出电枢绕组线路，Ac相、Bc相、Cc相为第三组独立的三相输出电枢绕组线路，AD相、BD相、CD相为第四组独立的三相输出电枢绕组线路；Aa相、Ab相、Ac相、AD相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ba相、Bb相、Bc相、BD相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；Ca相、Cb相、Cc相、CD相相位相同，在定子总成内不相连接，分别嵌装在定子总成内表面不同位置；绕组线路的布线方式为三角形接法，或者星形接法；星形接法留中性点抽头Na、Nb、Nc、ND，或者不留中性点抽头。
7.如权利要求1至6项任意一项所述的高效率汽车发电机，其特征在于：所述多组三相整流系统的每组整流管由整流管或雪崩二极管的正极管一只、负极管一只和D+二极管一只组成；其正极管的正极通过散热片并联在一起作为发电机正极输出；负极管的负极通过散热片并联在一起作为发电机负极输出或搭铁；D+二极管的正极并联在一起为调节器供电；正极管的负极、负极管的正极、D+二极管的负极与电枢绕组的相位线连接；整流管的组数与多组三相电枢绕组的相位数相同；与具有中性点抽头的多组三相电枢绕组连接时，多组三相整流系统设置有中性点整流管或雪崩二极管。
8.如权利要求1至6项任意一项所述的高效率汽车发电机，其特征在于：所述多组三相整流系统的每组整流管由整流管或雪崩二极管的正极管一只和负极管一只组成；其正极管的正极通过散热片并联在一起作为发电机正极输出；负极管的负极通过散热片并联在一起作为发电机负极输出或搭铁；正极管的负极、负极管的正极与电枢绕组的相位线连接；整流管的组数与多组三相电枢绕组的相位数相同；与具有中性点抽头的多组三相电枢绕组连接时，多组三相整流系统设置有中性点整流管或雪崩二极管。
9.如权利要求1至3项任意一项所述的高效率汽车发电机，其特征在于：激磁绕组与导电滑环的连接方式应保持在激磁绕组有电流通过时，永磁块产生磁场通过磁场N极、转子磁轭、磁场S极构成的回路被截止，同时在该回路中产生相反磁场，与永磁块磁场合并构成发电机磁场N极、S极。
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