CN201063507Y - 三相永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三相永磁发电机。包括定子、转子和缠绕在定子上的线圈，其特征在于：缠绕在定子上的线圈分为三组，三组线圈的公共端电连接在一起，三组线圈的输出端分别通过整流二极管连接到直流输出的正电源端，三组线圈的输出端还分别通过各自的电压调整电路连接到直流输出的负电源端。本实用新型将永磁发电机的绕组改为三个绕组后就相当于提高转速、有效功率大大提高，交流分量显著减小，输出电压平稳。

Description

三相永磁发电机

技术领域

本实用新型涉及一种三相永磁发电机。

背景技术

三相永磁发电机是采用特制的永久磁铁做转子的恒磁恒压发电机，以机动车的发动机为动力发电，为全车的用电器供电，为车上配装的电瓶补充电能。它广泛应用在各种汽车、农用运输车、装载机、拖拉机、收割机及农业机械等机动车上。永磁发电机发电是由于永磁转子的旋转，磁场与定子线圈作相对运动，切割磁力线而产生电流。因为永磁转子的磁场是不可调的，所以在定子线圈一定的情况下，产生的电流大小、电压高低与转子磁场强弱有关，也与转子的旋转速度有关，在转子磁场强度一定的情况下，旋转速度就是影响发电性能的唯一因素，即在低转速时，发电机输出电压低、电流小，随着转速的增加而增加。传统永磁发电机效率较低。要想提高有效输出，或增加转速，或增加定子绕组匝数。但增加匝数后，一是加高了发电机的造价，二是因定子下线槽空间有限，增加匝数后，下线困难，工艺上很难实现。另外，增加匝数后，绕组的电阻加大，大电流工作状态下，电机的内部损耗加大，会造成电机本身发热，同时，输出功率下降。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种输出效率高、输出电压平稳的三相永磁发电机。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型所述的三相永磁发电机，包括定子、转子和缠绕在定子上的线圈，其特征在于：缠绕在定子上的线圈分为三组，三组线圈的公共端电连接在一起，三组线圈的输出端分别通过整流二极管连接到直流输出的正电源端，三组线圈的输出端还分别通过各自的电压调整电路连接到直流输出的负电源端。

上述电压调整电路包括连接在定子线圈输出端的单向可控硅、并联在负载输出端的取样电路，单向可控硅的控制极连接到电压采样电路的输出端，电压采样电路的输入端连接到取样电路。

上述取样电路是串联在一起的取样电阻。

所述的电压采样电路包括连接在取样电路的取样点上的稳压二极管、串联在单向可控硅的控制极和稳压二极管之间的三极管。

本实用新型将永磁发电机的绕组改为三个绕组后就相当于提高转速、有效功率大大提高。同时，改进设计后，分别采用三只可控硅，三相分别调压，交流分量显著减小，输出电压平稳。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的电气路原理图；

图2是电压调整电路的电原理图；

图3是本实用新型的一个实施例的电路图；

图4是传统的单相永磁发电机工作时输出波形图；

图5是传统的单相永磁发电机工作时经过整流桥整流后的输出波形图；

图6是本实用新型的三相永磁发电机工作时输出波形图；

图7是本实用新型的三相永磁发电机工作时经过整流桥整流后的输出波形图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的三相永磁发电机，包括定子、转子和缠绕在定子上的线圈L。缠绕在定子上的线圈L分为三组，三组线圈的公共端通过导线电连接在一起，三组线圈的输出端分别通过整流二极管D3连接到直流输出的正电源端，三组线圈的输出端还分别通过各自的电压调整电路S连接到直流输出的负电源端。

如图2、图3所示，上述的电压调整电路S包括连接在定子线圈L输出端的单向可控硅BT、并联在负载输出端A、B的取样电路，单向可控硅BT的控制极连接到电压采样电路的输出端，电压采样电路的输入端C连接到取样电路。所述的取样电路是串联在一起的取样电阻R1、R2。所述的电压采样电路包括连接在取样电路的取样点上的稳压二极管WD、串联在单向可控硅BT的控制极和稳压二极管WD之间的三极管BG1、BG2。

图中，整流二极管D3为硅整流二极管，发电机发出的电能由定子线圈L输出，经整流二极管D3整流后，经单向可控硅BT调压后输出给负载RH供电，通过控制单向可控硅BT的控制极，调整可控硅的导通角，以达到调整输出电压的目的。

以用于汽车上的三相永磁发电机为例，说明其电压调整电路S的工作过程如下：

按汽车行业标准电压调节的稳压值为14±0.5V。若设定为14.5V，调整取样电阻R1、R2的阻值比，使单向可控硅BT的导通电压为14.5V。取R1＝5.6k，R2＝27k，R1和R2的中点电压为12V。稳压二极管WD的稳压值为11V，二极管D1采用型号为4148的普通小功率二极管，正向压降0.6V，那么，三极管BG1基极的电压为0.5V，还未达到三极管BG1的be极导通电压，所以，三极管BG1处于截止状态。三极管BG1截止，三极管BG2导通，三极管BG2的C极有正信号电压输出，再用过电阻R3和止逆二极管D2加到单向可控硅BT的控制极，使单向可控硅BT导通。若负载输出端A、B处输出电压低于14.5V，电压采样电路的输入端C处的分压比降低，三极管BG2的C极有正信号输出，单向可控硅BT处于导通状态。若负载输出端A、B处输出电压超过14.5V，假设升为14.7V，电压采样电路的输入端C处的分压比升高为12.2V。减去二极管D1的正向压降0.6V和稳压二极管WD的压降11V，三极管BG1的b极、e极之间的压降为0.6V，三极管BG1开始导通，三极管BG2截止，三极管BG2的C极无正极信号电压输出，单向可控硅BT截止。负载输出端A、B处输出电压降低，等降到14.5V时，又重复前面讲的工作过程，单向可控硅BT又恢复导通，以达到稳定输出电压的目的。

传统的永磁发电机为单相，工作时的输出波形如图4所示，电压曲线V为正弦波。经过整流桥整流后的输出波形如图5所示，其中横轴8以上的电压曲线V为导通部分的有效输出，阴影部分是导通部分有效输出，线条I₀代表平均直流有效输出电压。

由以上可以看出传统永磁发电机效率较低。要想提高有效输出，或增加转速，或增加定子绕组匝数。但增加匝数后，一是加高了发电机的造价，二是因定子下线槽空间有限，增加匝数后，下线困难，工艺上很难实现。另外，增加匝数后，绕组的电阻加大，大电流工作状态下，电机的内部损耗加大，会造成电机本身发热，同时，输出功率下降。

本实用新型三相永磁发电机将原定子线圈改为三个绕组，每个绕组相差120°，其输出波形如图6所示，在360度范围内有三条正弦波的电压曲线V1。经过整流桥整流后的输出波形如图7所示，其中横轴以上的电压曲线V1为导通输出部分，阴影部分为经过电压调节器稳压的有效输出波形，线条I₁代表平均直流有效输出电压。

由以上波形可以看出在同样转速时，改为三个绕组后就相当于提高转速、有效功率大大提高。

传统的单相永磁发电机的发电功率随转速的增加而增高，与此同时交流分量和谐波成分随之增加，若转速达到最高转速4800r/min在小负载的情况下，交流分量急剧上升，有的可达20V左右。此时，虽然交流分量的能量很小，但峰值电压很高。所以，在新车试车时，当车上配装的电瓶还未充电的情况，试刹车时，在高速行驶中突然刹车时出现了烧坏刹车灯的现象。

本实用新型改进设计后，将定子改为三组绕制，分别用三只可控硅，三相分别调压，交流分量显著减小。在同样高转速的情况下，交流分量降到10V左右，较原来降低了40％以上，避免了高速小负载烧坏灯泡的现象。

Claims (4)

1.三相永磁发电机，包括定子、转子和缠绕在定子上的线圈(L)，其特征在于：缠绕在定子上的线圈(L)分为三组，三组线圈的公共端电连接在一起，三组线圈的输出端分别通过整流二极管(D3)连接到直流输出的正电源端，三组线圈的输出端还分别通过各自的电压调整电路(S)连接到直流输出的负电源端。

2.根据权利要求1所述的三相永磁发电机，其特征在于：所述的电压调整电路(S)包括连接在定子线圈(L)输出端的单向可控硅(BT)、并联在负载输出端(A、B)的取样电路，单向可控硅(BT)的控制极连接到电压采样电路的输出端，电压采样电路的输入端(C)连接到取样电路。

3.根据权利要求2所述的三相永磁发电机，其特征在于：所述的取样电路是串联在一起的取样电阻(R1、R2)。

4.根据权利要求2所述的三相永磁发电机，其特征在于：所述的电压采样电路包括连接在取样电路的取样点上的稳压二极管(WD)、串联在单向可控硅(BT)的控制极和稳压二极管(WD)之间的三极管(BG1、BG2)。

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