[发明专利]双控整流汽车永磁发电机

说明书

技术领域

本技术发明涉及汽车永磁发电机。

背景技术

现有汽车永磁发电机的定子都只有一套三相绕组，接成星形(Y形)或三角形(△形)连接后再经由整流二极管和单向可控硅组成的三相半控桥式整流器整流稳压，输出电压稳定的直流电给汽车的用电器供电和给蓄电池充电。它的输出特性(电流——转速特性)如附图1曲线I所示，曲线中刚开始输出电流的转速n₀称为零电流转速，而与额定转速n_R对应的输出电流I_R称为额定电流。汽车永磁发电机的零电流转速n₀一般在1000r/min左右，额定转速n_R＝6000r/min，n₀和I_R都是汽车永磁发电机必须满足的重要指标，为了满足零电流转速的要求，定子绕组的匝数要足够多，在发电机工作转速达到额定转速n_R以上时，由于发电机内阻抗大幅度增加，内阻损耗增大，使得发电机的效率降低，因此，现有汽车永磁发电机的平均效率只有40％～45％。作为用户，一方面希望发电机有好的低速充电性能，另一方面又希望发电机在中高速范围工作时有大的电流输出能力和高的效率，现有的汽车永磁发电机只有一套绕组和一个整流器，发电机的体积和重量又不可能做得太大，所以无法实现既兼顾用户对发电机高、低速特性的要求，又能使发电机具有有较高的平均效率。

发明内容

本技术发明的目的是克服现有汽车永磁发电机平均效率低的不足，提出一种双控整流汽车永磁发电机的技术方案，根据发电机工作转速范围的变化自动实现高匝数绕组工作与低匝数绕组工作或者星形绕组工作与三角形绕组工作之间的切换，使汽车永磁发电机在不同的工作转速段都拥有较高的效率。

本技术发明的目的是这样实现的：一种双控整流汽车永磁发电机，主要由后罩盖、双三相半控桥式整流器、稳压控制电路、后轴承、后端盖、定子、永磁转子、前端盖、前轴承和皮带轮组成，在定子中布置有两套三相绕组L1和L2，绕组L1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I，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1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L1为星形连接L2为三角形连接的三相绕组，绕组的匝数以L1满足用户对发电机低速充电性能的要求来确定，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和单相可控硅SCR4～SCR6构成三相半控桥式整流器Q2，三相半控桥式整流器Q1和Q2并联连接组成双三相半控桥式整流器，双三相半控桥式整流器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；定子绕组L1与三相半控桥式整流器Q1连接，定子绕组L2与三相半控桥式整流器Q2连接；稳压控制电路中设有发电机转速采样电路、电压采样电路以及触发控制电路，稳压控制电路的“正极”端接发电机输出正极B+，稳压控制电路的“负极”端接发电机的负极，稳压控制电路的“触发控制”端子分别与单向可控硅SCR1～SCR3和SCR4～SCR6的控制极连接；稳压控制电路通过采集发电机的输出直流电压和转速信号，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，稳压控制电路使单向可控硅SCR4～SCR6处于关断状态，并根据发电机转速和负载的变化，自动调整单向可控硅SCR1～SCR3的导通角，使发电机输出电压稳定的直流电能；此时的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整流稳压的汽车永磁发电机，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n_K以上时，稳压控制电路使可控硅SCR1～SCR3处于关断状态，并根据发电机转速和负载的变化，自动调整单向可控硅SCR4～SCR6的导通角，使发电机输出电压稳定的直流电能，此时的发电机实际上是以绕组L2为工作绕组，经三相半控桥式整流器Q2整流稳压的汽车永磁发电机，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n₀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所示的双控整流汽车永磁发电机输出特性曲线。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高、低速特性的要求，又使发电机在不同的工作转速段都能获得较高的效率。