高功率密度汽车交流发电机制造技术

一种高功率密度汽车交流发电机，可应用于汽车、拖拉机、坦克等，主要由皮带轮、前端盖、轴承、定子、励磁转子、后端盖、调节器、触发控制器、三相半控桥式整流器、三相桥式整流器和后罩盖组成，其特征在于：高匝数定子绕组Ｌ１和低匝数绕组Ｌ２所具有的外特性曲线相交于Ｋ点，Ｋ点对应的转速为ｎｋ；触发控制器以ｎｋ为分界点，对单向可控硅的工作状态作如下控制：当发电机的工作转速在ｎＫ以下时，触发控制器依次触发导通ＳＣＲ１～ＳＣＲ３当中过自然换向点以后正向电压最高的那颗可控硅；当发电机的工作转速达到ｎＫ以上时，触发控制器使单向可控硅ＳＣＲ１～ＳＣＲ３处于关断状态。本技术发明专利技术的高功率密度汽车交流发电机具有发电效率高、功率密度大的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术专利技术涉及汽车交流发电机。
技术介绍
众所周知，汽车交流发电机的工作转速范围非常宽，汽车交流发电机的零电流转 速一般在1000r/min左右，国家标准《QC/T729_2005汽车用交流发电机技术条件》规定交 流发电机的额定转速为6000r/min，12V系统的汽车交流发电机最大工作转速为15000r/ min，24V系统的汽车交流发电机最大工作转速为12000r/min ;也就是说12V系统的汽车交 流发电机工作转速范围是1000r/min 15000r/min， 24V系统的汽车交流发电机的工作转 速范围是1000r/min 12000r/min。零电流转速是汽车交流发电机必须满足的重要的技术 指标，所以定子绕组的匝数是以满足发电机零电流转速的要求来确定的，由于发电机定子 绕组的阻抗随发电机的转速升高而增加，在接近额定转速以上时，其值较大，产生较大的内 压降，另外，定子电流增加时，由于电枢反应的增强，也会使感应电动势下降，两者共同作用 的结果当发电机的转速升高且负载电流达到最大值时，输出电流几乎不随负载电阻的减 小或转速的增加而增大，此时发电机的电流输出能力受到限制，效率明显降低。现有的汽车 交流发电机只有一套定子绕组，无法兼顾发电机在如此宽的工作转速范围都能拥有较高的 性能指标，而零电流转速的性能指标是必须要满足的，这就使发电机在中高速范围无法发 挥应有的电流输出能力，所以功率密度不大。 近年有人提出在汽车交流发电机内设置两套整流电路，让发电机在低速范围时是 高匝数绕组工作而在高速范围转换成低匝数绕组来工作的技术方案，也有人提出了根据发 电机工作转速的变化对定子绕组进行星形(Y形)——三角形(A形)连接转换的办法。但 目前已知的几种定子绕组高——低匝数转换或星形——三角形连接转换的技术方案都存 在弊端，未能得到大量推广使用。如中国专利公开号CN2115683U，申请号92201281. 4，公开 日1992年9月9日，专利技术创造名称为阻值变换交流发电机的申请案，公开了一种采用延 边A形与双A形变换的技术方案，该方案虽然可以实现既满足零电流转速的要求，又提高 发电机功率密度的目的，但存在结构复杂，使用整流元件过多，转换功能靠继电器触点的分 断吸合来实现导致响应速度慢、工作可靠性差等不足；中国专利公开号CN2238503Y，专利 号95224578. 7，公开日1996年10月23日，专利技术创造名称为汽车变整流交流发电机的申 请案，公开了一种采用继电器分断吸合来进行定子绕组Y形与A形变换的技术方案，该方 案的绕组产生的大电流要通过继电器的触点，继电器的体积大、质量重，不利于汽车交流发 电机的小型化设计，而且，由于汽车交流发电机长期在强烈的振动工况下工作，继电器的工 作可靠性低，因此，这两种技术方案都难以付诸实用。
技术实现思路
本技术专利技术的目的是克服现有汽车交流发电机只有一套定子绕组导致发电机功 率密度低的不足，提出一种结构简单、工作可靠、成本低、容易进行大批量生产的高功率密度汽车交流发电机。 本技术专利技术的目的是这样实现的一种高功率密度汽车交流发电机，主要由皮带 轮、前端盖、轴承、定子、励磁转子、后端盖、调节器、触发控制器、三相半控桥式整流器、三相 桥式整流器和后罩盖组成。在定子中布置有两套三相绕组LI和L2，绕组LI是高匝数绕组， 它的匝数根据用户对发电机低速充电性能的要求来确定，它的输出特性(电流——转速特 性)对应附图1的曲线1，L2是低匝数绕组，它的匝数根据用户对发电机高速电流输出能力 的要求来确定，它的输出特性对应于附图l的曲线II ;定子中的两套绕组也可以是L1和L2 的匝数相同但Ll为星形连接L2为三角形连接的三相绕组，这时绕组的匝数是以Ll满足用 户对发电机低速充电性能的要求来确定；绕组Ll和L2所具有的外特性曲线相交于K点，K 点对应的转速为nk ;整流二极管VD1 VD3和单相可控硅SCR1 SCR3构成三相半控桥式整 流器Q1， Ql可以是整流二极管为共阴极连接而单向可控硅为共阳极连接的结构形式，也可 以是整流二极管为共阳极连接而单向可控硅为共阴极连接的结构形式；整流二极管VD4 VD6和整流二极管VD7 VD9构成三相桥式整流器Q2，三相半控桥式整流器Ql和Q2并联 连接，定子绕组Ll与三相半控桥式整流器Ql连接，定子绕组L2与三相桥式整流器Q2连接； 触发控制器中设有发电机转速采样电路和触发控制电路，触发控制器的正极端接发电机 输出正极B+，触发控制器的负极端接发电机的负极，触发控制器的转速采样端子接发 电机转速采样信号输出端，触发控制器的触发控制端子分别与单向可控硅SCR1 SCR3 的控制极连接；触发控制器通过采集发电机的转速信号，以nk为分界点，对单向可控硅的工 作状态作如下控制当发电机的工作转速在nK以下时，触发控制器给单向可控硅SCR1 SCR3提供触发电流，依次触发导通SCR1 SCR3当中过自然换向点以后正向电压最高的那 颗可控硅，此时绕组L2产生的感应电压低，无电流输出，发电机实际上是以绕组L1为工作 绕组、经三相半控桥式整流器Q1整流的汽车硅整流发电机，其输出特性对应于附图1曲线 I中K点以下部分；当发电机的工作转速达到nK以上时，触发控制器使单向可控硅SCR1 SCR3处于关断状态，此时绕组L1无电流输出，发电机实际上是以绕组L2为工作绕组、经三 相桥式整流器Q2整流的汽车硅整流发电机，其输出特性对应于附图1曲线II中K点以上 部分，因此，发电机总的输出特性就是附图1曲线I中n。到K点部分和附图1曲线II中K 点以上部分的叠加，即附图2所示的高功率密度汽车交流发电机输出特性曲线。由于发电 机在中高速范围工作时是以匝数较低的L2为工作绕组，阻抗小，发电机有大的电流输出能 力和较高的发电效率，与现有同功率的汽车交流发电机相比，体积小，功率密高。 本技术专利技术产生的有益效果是 1.由于两套定子绕组的匝数分别是针对发电机高、低速特性的要求来确定的，既 兼顾了用户对发电机低速充电性能的要求，又使发电机在中高速范围工作时有大的电流输 出能力。 2.机_电转换效率高，用本技术专利技术的高功率密度汽车交流发电机来替代现有汽车交流发电机，可节约大量的汽车燃油，产生显著的经济效益和社会效益。 3.由于效率的提高，轴承和皮带轮的负荷减轻，使用寿命长。 4.本技术专利技术的高功率密度汽车交流发电机应用于教练车、叉车和城市公交车等 长期低速运行的车辆，可以保证发电机在极低速时有好的充电性能，在中高速时有大的电 流输出能力，使蓄电池长期保持充满的状态，从而有很长的使用寿命。附图说明 附图l是高匝数绕组(或星形绕组)与低匝数绕组(或三角形绕组)的汽车交流 发电机的外特性曲线对比图。 附图2是高功率密度汽车交流发电机外特性曲线图。 附图3是高功率密度汽车交流发电机结构图。 附图4是高功率密度汽车交流发电机第1实施例的电气原理图。 附图5是高功率密度汽车交流发电机第2实施例的电气原理图。 附图6是高功率密度汽车交流发电机第3实施例的电气原理图。 附图7是高功率密度汽车交流发电机第4实施例的电气原理图。 附图1和附图2中曲线I是高匝数绕组(或星形绕组)的汽车交流发电机的外特性曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率密度汽车交流发电机，主要由皮带轮、前端盖、轴承、定子、励磁转子、后端盖、调节器、触发控制器、三相半控桥式整流器、三相桥式整流器和后罩盖组成，其特征在于：在定子中布置有两套匝数不同或匝数相同但分别是星形连接和三角形连接的三相绕组Ｌ１和Ｌ２，绕组Ｌ１和Ｌ２所具有的外特性曲线相交于Ｋ点，Ｋ点对应的转速为ｎ↓［ｋ］；整流二极管ＶＤ１～ＶＤ３和单相可控硅ＳＣＲ１～ＳＣＲ３构成三相半控桥式整流器Ｑ１，整流二极管ＶＤ４～ＶＤ６和整流二极管ＶＤ７～ＶＤ９构成三相桥式整流器Ｑ２，三相半控桥式整流器Ｑ１和三相桥式整流器Ｑ２并联连接；定子绕组Ｌ１与三相半控桥式整流器Ｑ１连接，定子绕组Ｌ２与三相桥式整流器Ｑ２连接；触发控制器中设有发电机转速采样电路和触发控制电路，触发控制器的“正极”端接发电机输出正极Ｂ＋，触发控制器的“负极”端接发电机的负极，触发控制器的“转速采样”端子接发电机转速采样信号输出端，触发控制器的“触发控制”端子分别与单向可控硅ＳＣＲ１～ＳＣＲ３的控制极连接；触发控制器通过采集发电机的转速信号，以ｎ↓［ｋ］为分界点，对单向可控硅的工作状态作如下控制：当发电机的工作转速在ｎ↓［Ｋ］以下时，触发控制器给单向可控硅ＳＣＲ１～ＳＣＲ３提供触发电流，依次触发导通ＳＣＲ１～ＳＣＲ３当中过自然换向点以后正向电压最高的那颗可控硅；当发电机的工作转速达到ｎ↓［Ｋ］以上时，触发控制器使单向可控硅ＳＣＲ１～ＳＣＲ３处于关断状态。...

【技术特征摘要】
一种高功率密度汽车交流发电机，主要由皮带轮、前端盖、轴承、定子、励磁转子、后端盖、调节器、触发控制器、三相半控桥式整流器、三相桥式整流器和后罩盖组成，其特征在于在定子中布置有两套匝数不同或匝数相同但分别是星形连接和三角形连接的三相绕组L1和L2，绕组L1和L2所具有的外特性曲线相交于K点，K点对应的转速为nk；整流二极管VD1～VD3和单相可控硅SCR1～SCR3构成三相半控桥式整流器Q1，整流二极管VD4～VD6和整流二极管VD7～VD9构成三相桥式整流器Q2，三相半控桥式整流器Q1和三相桥式整流器Q2并联连接；定子绕组L1与三相半控桥式整流器Q1连接，定子绕组L2与三相桥式整流器Q2连接；触发控制器中设有发电机转速采样电路和触发控制电路，触发控制器的“正极”端接发电机输出正极B+，触发控制器的“负极”端接发电机的负极，触发控制器的“转速采样”端子接发电机转速采样信号输出端，触发控制器的“触发控制”端子分别与单向可控硅SCR1～SCR3的控制极连接；触发控制器通过采集发电机的转速信号，以nk为分界点，对单向可控硅的工作状态作如下控制当发电机的工作转速在nK以下时，触发控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国弟，
申请(专利权)人：陈国弟，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]