專利名稱：三相永磁發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三相永磁發(fā)電機。
背景技術(shù)：
三相永磁發(fā)電機是采用特制的永久磁鐵做轉(zhuǎn)子的恒磁恒壓發(fā)電 機，以機動車的發(fā)動機為動力發(fā)電，為全車的用電器供電，為車上配 裝的電瓶補充電能。它廣泛應(yīng)用在各種汽車、農(nóng)用運輸車、裝載機、 拖拉機、收割機及農(nóng)業(yè)機械等機動車上。永磁發(fā)電機發(fā)電是由于永磁 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，磁場與定子線圈作相對運動，切割磁力線而產(chǎn)生電流。 因為永磁轉(zhuǎn)子的磁場是不可調(diào)的，所以在定子線圈一定的情況下，產(chǎn) 生的電流大小、電壓高低與轉(zhuǎn)子磁場強弱有關(guān)，也與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度 有關(guān)，在轉(zhuǎn)子磁場強度一定的情況下，旋轉(zhuǎn)速度就是影響發(fā)電性能的 唯一因素，即在低轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機輸出電壓低、電流小，隨著轉(zhuǎn)速的 增加而增加。傳統(tǒng)永磁發(fā)電機效率較低。要想提高有效輸出，或增加 轉(zhuǎn)速，或增加定子繞組匝數(shù)。但增加匝數(shù)后， 一是加高了發(fā)電機的造 價，二是因定子下線槽空間有限，增加匝數(shù)后，下線困難，工藝上很 難實現(xiàn)。另外，增加匝數(shù)后，繞組的電阻加大，大電流工作狀態(tài)下， 電機的內(nèi)部損耗加大，會造成電機本身發(fā)熱，同時，輸出功率下降。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種輸出效率高、輸出電壓平穩(wěn)的三相 永磁發(fā)電機。
為達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案
本實用新型所述的三相永磁發(fā)電機，包括定子、轉(zhuǎn)子和纏繞在定 子上的線圈，其特征在于纏繞在定子上的線圈分為三組，三組線圈 的公共端電連接在一起，三組線圈的輸出端分別通過整流二極管連接 到直流輸出的正電源端，三組線圈的輸出端還分別通過各自的電壓調(diào) 整電路連接到直流輸出的負電源端。
上述電壓調(diào)整電路包括連接在定子線圈輸出端的單向可控硅、并 聯(lián)在負載輸出端的取樣電路，單向可控硅的控制極連接到電壓采樣電 路的輸出端，電壓采樣電路的輸入端連接到取樣電路。
上述取樣電路是串聯(lián)在一起的取樣電阻。
所述的電壓采樣電路包括連接在取樣電路的取樣點上的穩(wěn)壓二 極管、串聯(lián)在單向可控硅的控制極和穩(wěn)壓二極管之間的三極管。
本實用新型將永磁發(fā)電機的繞組改為三個繞組后就相當(dāng)于提高 轉(zhuǎn)速、有效功率大大提高。同時，改進設(shè)計后，分別采用三只可控硅， 三相分別調(diào)壓，交流分量顯著減小，輸出電壓平穩(wěn)。

圖1是本實用新型的一個實施例的電氣路原理圖2是電壓調(diào)整電路的電原理圖3是本實用新型的一個實施例的電路圖4是傳統(tǒng)的單相永磁發(fā)電機工作時輸出波形圖5是傳統(tǒng)的單相永磁發(fā)電機工作時經(jīng)過整流橋整流后的輸出波形圖6是本實用新型的三相永磁發(fā)電機工作時輸出波形圖7是本實用新型的三相永磁發(fā)電機工作時經(jīng)過整流橋整流后
的輸出波形圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型所述的三相永磁發(fā)電機，包括定子、轉(zhuǎn)
子和纏繞在定子上的線圈L。纏繞在定子上的線圈L分為三組，三組 線圈的公共端通過導(dǎo)線電連接在一起，三組線圈的輸出端分別通過整 流二極管D3連接到直流輸出的正電源端，三組線圈的輸出端還分別 通過各自的電壓調(diào)整電路S連接到直流輸出的負電源端。
如圖2、圖3所示，上述的電壓調(diào)整電路S包括連接在定子線圈 L輸出端的單向可控硅BT、并聯(lián)在負載輸出端A、 B的取樣電路， 單向可控硅BT的控制極連接到電壓采樣電路的輸出端，電壓采樣電 路的輸入端C連接到取樣電路。所述的取樣電路是串聯(lián)在一起的取樣 電阻R1、 R2。所述的電壓采樣電路包括連接在取樣電路的取樣點上 的穩(wěn)壓二極管WD、串聯(lián)在單向可控硅BT的控制極和穩(wěn)壓二極管 WD之間的三極管BG1、 BG2。
圖中，整流二極管D3為硅整流二極管，發(fā)電機發(fā)出的電能由定 子線圈L輸出，經(jīng)整流二極管D3整流后，經(jīng)單向可控硅BT調(diào)壓后 輸出給負載RH供電，通過控制單向可控硅BT的控制極，調(diào)整可控 硅的導(dǎo)通角，以達到調(diào)整輸出電壓的目的。
以用于汽車上的三相永磁發(fā)電機為例，說明其電壓調(diào)整電路S的
工作過程如下
按汽車行業(yè)標(biāo)準電壓調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓值為14士0.5V。若設(shè)定為14.5V， 調(diào)整取樣電阻Rl、 R2的阻值比，使單向可控硅BT的導(dǎo)通電壓為 14.5V。取Rl:5.6k， R2-27k， R1和R2的中點電壓為12V。穩(wěn)壓二 極管WD的穩(wěn)壓值為IIV， 二極管Dl采用型號為4148的普通小功 率二極管，正向壓降0.6V，那么，三極管BG1基極的電壓為0.5V， 還未達到三極管BG1的be極導(dǎo)通電壓，所以，三極管BG1處于截 止?fàn)顟B(tài)。三極管BG1截止，三極管BG2導(dǎo)通，三極管BG2的C極 有正信號電壓輸出，再用過電阻R3和止逆二極管D2加到單向可控 硅BT的控制極，使單向可控硅BT導(dǎo)通。若負載輸出端A、 B處輸 出電壓低于14.5V，電壓采樣電路的輸入端C處的分壓比降低，三極 管BG2的C極有正信號輸出，單向可控硅BT處于導(dǎo)通狀態(tài)。若負 載輸出端A、 B處輸出電壓超過14.5V，假設(shè)升為14.7V,電壓采樣 電路的輸入端C處的分壓比升高為12.2V。減去二極管D1的正向壓 降0.6V和穩(wěn)壓二極管WD的壓降IIV，三極管BG1的b極、e極之 間的壓降為0.6V,三極管BG1開始導(dǎo)通，三極管BG2截止，三極管 BG2的C極無正極信號電壓輸出，單向可控硅BT截止。負載輸出端 A、 B處輸出電壓降低，等降到14.5V時，又重復(fù)前面講的工作過程， 單向可控硅BT又恢復(fù)導(dǎo)通，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
傳統(tǒng)的永磁發(fā)電機為單相，工作時的輸出波形如圖4所示，電壓 曲線V為正弦波。經(jīng)過整流橋整流后的輸出波形如圖5所示，其中 橫軸8以上的電壓曲線V為導(dǎo)通部分的有效輸出，陰影部分是導(dǎo)通 部分有效輸出，線條I。代表平均直流有效輸出電壓。
由以上可以看出傳統(tǒng)永磁發(fā)電機效率較低。要想提高有效輸出， 或增加轉(zhuǎn)速，或增加定子繞組匝數(shù)。但增加匝數(shù)后， 一是加高了發(fā)電
機的造價，二是因定子下線槽空間有限，增加匝數(shù)后，下線困難，工 藝上很難實現(xiàn)。另外，增加匝數(shù)后，繞組的電阻加大，大電流工作狀 態(tài)下，電機的內(nèi)部損耗加大，會造成電機本身發(fā)熱，同時，輸出功率 下降。
本實用新型三相永磁發(fā)電機將原定子線圈改為三個繞組，每個繞
組相差120°，其輸出波形如圖6所示，在360度范圍內(nèi)有三條正弦 波的電壓曲線V1。經(jīng)過整流橋整流后的輸出波形如圖7所示，其中 橫軸以上的電壓曲線VI為導(dǎo)通輸出部分，陰影部分為經(jīng)過電壓調(diào)節(jié) 器穩(wěn)壓的有效輸出波形，線條It代表平均直流有效輸出電壓。
由以上波形可以看出在同樣轉(zhuǎn)速時，改為三個繞組后就相當(dāng)于提 高轉(zhuǎn)速、有效功率大大提高。
傳統(tǒng)的單相永磁發(fā)電機的發(fā)電功率隨轉(zhuǎn)速的增加而增高，與此同 時交流分量和諧波成分隨之增加，若轉(zhuǎn)速達到最高轉(zhuǎn)速4800r/min在 小負載的情況下，交流分量急劇上升，有的可達20V左右。此時， 雖然交流分量的能量很小，但峰值電壓很高。所以，在新車試車時， 當(dāng)車上配裝的電瓶還未充電的情況，試剎車時，在高速行駛中突然剎 車時出現(xiàn)了燒壞剎車燈的現(xiàn)象。
本實用新型改進設(shè)計后，將定子改為三組繞制，分別用三只可控 硅，三相分別調(diào)壓，交流分量顯著減小。在同樣高轉(zhuǎn)速的情況下，交 流分量降到10V左右，較原來降低了 40%以上，避免了高速小負載 燒壞燈泡的現(xiàn)象。
權(quán)利要求1、三相永磁發(fā)電機，包括定子、轉(zhuǎn)子和纏繞在定子上的線圈(L)，其特征在于纏繞在定子上的線圈(L)分為三組，三組線圈的公共端電連接在一起，三組線圈的輸出端分別通過整流二極管(D3)連接到直流輸出的正電源端，三組線圈的輸出端還分別通過各自的電壓調(diào)整電路(S)連接到直流輸出的負電源端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相永磁發(fā)電機，其特征在于所述的電壓調(diào)整電路(S)包括連接在定子線圈(L)輸出端的單向可控硅 (BT)、并聯(lián)在負載輸出端(A、 B)的取樣電路，單向可控硅(BT) 的控制極連接到電壓采樣電路的輸出端，電壓采樣電路的輸入端(C) 連接到取樣電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相永磁發(fā)電機，其特征在于所述 的取樣電路是串聯(lián)在一起的取樣電阻(Rl、 R2)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相永磁發(fā)電機，其特征在于所述 的電壓采樣電路包括連接在取樣電路的取樣點上的穩(wěn)壓二極管(WD)、串聯(lián)在單向可控硅(BT)的控制極和穩(wěn)壓二極管(WD)之 間的三極管(BG1、 BG2)。
專利摘要本實用新型涉及一種三相永磁發(fā)電機。包括定子、轉(zhuǎn)子和纏繞在定子上的線圈，其特征在于纏繞在定子上的線圈分為三組，三組線圈的公共端電連接在一起，三組線圈的輸出端分別通過整流二極管連接到直流輸出的正電源端，三組線圈的輸出端還分別通過各自的電壓調(diào)整電路連接到直流輸出的負電源端。本實用新型將永磁發(fā)電機的繞組改為三個繞組后就相當(dāng)于提高轉(zhuǎn)速、有效功率大大提高，交流分量顯著減小，輸出電壓平穩(wěn)。
文檔編號H02K21/00GK201063507SQ200720140618
公開日2008年5月21日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者林 劉 申請人:林 劉