[发明专利]永磁发电机优化照明系统

说明书

本发明涉及一种永磁发电机照明系统。

目前许多农用车辆及摩托车大都采用永磁发电机直接供灯具照明，这种照明系统发电机结构简单，不采用蓄电瓶供电，制造成本以及使用成本较低，但存在着发电机功率利用不充分，行车照度不足的弊病。本发明针对这一问题，对永磁发电机照明系统进行优化设计，提出一种能满足行车要求的照明系统。

为了阐明本发明的构思，首先对永磁发电机输出特性进行分析：

图1是实测得永磁发电机示功图，即发电机输出功率随转速n和输出电压v变化曲面图，可以看出，发电机转速恒定时，输出功率p随输出电压v在变化(v的变化与负载阻值大小有关)，输出电压v＝v₀时，输出功率p＝p_m达到最大值。显然v₀和转速n有关，当转速n增高，v₀也相应增高，极值功率p_m也随转速n变化，当n增高，p_m也迅速增高。如果以发电机直接驱动照明灯泡，在发电机最高转速时，为了得到较大的发电机输出功率，这时必须选用灯泡的额定功率和电压与发电机最高转速时的最大输出功率和对应的输出电压相等，这种相等关系称之为匹配。图中反映的在D点匹配。但在发电机转速变小时这种匹配关系即遭破坏，即发电机对外输出功率不是最大值，更重要的是当灯丝获得电功率小于额定功率后，其发光效率极大降低，这种车辆低速行驶时光照度极差。另一种情况是按发电机运转的最低转速匹配灯泡，显然灯泡的额定功率和额定电压都低于发电机高转速时的最大输出功率和相对应的电压，为了能使灯丝在发电机高速运转时不致于烧毁，电路需要增加稳压器，对高速运转的有效电压限制在灯泡允许的范围，这样照明系统在发电机低速运转和高速运转时基本维持相同的功率，尽管改善了低速照度不足的状况，但却难满足高速行车对照明的要求。

本发明总体构思为：照明灯泡采用数个不同的灯丝，各灯丝的额定功率和电压与永磁发电机转速从低到高的数个典型转速时最大输出功率和电压相匹配。在发电机达到一定转速时，通过开关接通发电机输出端和相应的灯丝，该开关可以是人为控制也可通过电子器件控制。这样照明系统的实际功率和电压在各种转速下都能和发电机的最大输出功率和相应电压相接近，不仅能满足车辆低速行驶的照明要求，并且随车辆速度增高，照度也不断增加，也较好满足车辆高速行驶对照明的要求。

附图1是实测得永磁发电机示功图

附图2是采用双灯丝结构的照明系统示意图，图中1为低额定功率和电压的灯丝，2为高额定功率和电压的灯丝，3是继电器，4、5都是单稳态触发器，6是脉冲整形器，7是稳压器。

附图3是采用三灯丝结构的照明系统示意图，图中11、12、13都是灯丝，14、15都是继电器，16为脉冲整形器，17、18、19、20都是单稳态触发器。

以下是两个具体实施例：

图2是一个采用双灯丝结构的照明系统。

低额定功率、电压的灯丝和发电机最低转速时的最大输出功率和相应电压匹配，高额定功率和电压的灯丝又与发电机某一特定较高转速时的最大输出功率及相应电压匹配，两灯丝串接，灯丝1的非串接端搭铁，灯丝2的非串接端接发电机输出端。两灯丝的公共端通过继电器3的常闭触头与发电机输出端联接，通过继电器3常开触点搭铁，单稳态触发器4的输入端经过脉冲整形器6与发电机输出端联接，其输出端联接单稳态触发器5的输入端，单稳态触发器5的输出端通过功率放大驱动继电器3的线包，由于本实施例仅分两级，中间电压跨跃较大，所以通过稳压器7，对两灯丝实行分级稳压。

本实施例工作过程如下，当发动机低速运转时，单稳态触发器4不断触发翻转，将翻转信号不断传递给单稳态触发器5，触发器5相应地被触发但其返回稳态的时间大于发电机电低转速时电压交变周期，来不及返回稳态又被触发，始终处于触发态，继电器线包处于关断状态，常闭触点将灯丝1、2公共端接到发电机输出端，灯丝1通电发光，当发动机转速增高到一定值后，单稳态触发器4来不及返回稳态又被触发，始终处于触发态，触发器5较长时间得不到触发信号回到稳态并保持这个状态，将继电器3线包接通，灯丝1、2的公共端通过常开触点的闭合搭铁，因此，灯丝2通电发光，采用这种灯丝串联联接方式保证触点在开关转换时遏止发电机线包圈感应电势，极大延长了触头的使用寿命。两灯丝结构适用于发电机转速变化范围不很大的车辆。

图3是一个采用三灯丝的照明系统。