CN1034292A

CN1034292A - 异步整流发电机

Info

Publication number: CN1034292A
Application number: CN 88100297
Authority: CN
Inventors: 翁文聘
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-15
Filing date: 1988-01-15
Publication date: 1989-07-26

Abstract

异步整流发电机是一种发电机装置。该机是可以用铁磁体实心转子的异步发电机，定子槽安放有独立的输出绕组和独立的激磁绕组。独立的激磁绕组受电压调整装置的控制，使发电机在较变速状态下保持输出电压恒定。该机无刷、低速起电充电性能好，适用于机动车辆、特别是汽车上使用。

Description

本发明属于异步发电机领域，涉及到机动车辆，特别是汽车用发电机。

同步整流发电机是当前国内外通用的汽车发电机。该发电机存在着制造复杂、由于电刷的接触降低了发电机的可靠性而增加了对发电机的维修等缺点。感应式无刷整流发电机属于具有脉动的单极机，低速发电及充电性能差，转速调整倍数低，只适于少数机动车辆车型应用。

当前汽车发电机的趋势，要求具有低速起电及充电的良好性能和无刷的方向发展。

异步发电机以制造简单、无刷、运行可靠的优点虽早已被应用，但必须配置体积大的电容器及控制电容量的复杂装置。按US-02758272所述的异步发电机，通过变压器组的直流激磁绕组，实现对电容量的控制，但其控制装置不适用于要求体积小、重量轻的机动车辆发电机应用。申请号为85106453的汽车异步整流发电机，采用一种体积小、重量轻的控制装置，控制独立激磁绕组的尾端以控制激磁电流，但该方案难以实现汽车发电机转速调整倍数6～8倍的要求。

本发明的目的，在于利用异步发电机所具有的优点，提供一种配置电容量小、起电及充电转速低、转速调整倍数高的机动车辆，特别是汽车所用的异步整流发电机。

本发明的特点，在于异步整流发电机（可以是铁磁体实心转子）定子槽有与输出绕组分开的独立激磁绕组，为了扩展发电机稳定电压的转速调整倍数，激磁绕组按转速要求从中抽头;或激磁电容按转速要求分组，以实现不同转速区间保持自激起电和充电;也可以将前两者结合应用，以扩展更高的转速调整倍数。实现上述分转速区间稳压调整的要求，具有转速选择和换向控制的电压调整装置，可以分转速区间控制激磁电流，使输出电压恒定。

异步整流发电机的激磁电流由激磁绕组与电容串联闭合回路的阻抗与绕组内电势决定。随着转速增高，频率亦增高，激磁回路中的容性阻抗急剧减小，激磁电流和电枢电势急剧上升。负载时电枢反应的去磁作用，由转子电流补偿，随负载增加的定、转子漏抗的感性电流，由容抗的减小而增加的容性电流给以补偿。因此，异步整流发电机在变速状态下具有较好的低速起电及充电的良好性能。

汽车发电机最大转速n_max与最低起电转速n_x的比值n_max/n_x＝K_n称为稳定发电机电压的转速调整倍数。本发明采用了按相应电压中间抽头的激磁绕组，原尾端作为低转速区间的控制尾端，抽头端作为高转速区间的控制尾端;或者按转速将激磁电容分组，在高转速区间减少一组激磁电容;也可以将前两者结合以满足发电机极数多的情况下应用。实践证明，将一个激磁绕组转速调整区间的K_n值扩展到2～3.5倍是容易的。按发电机极数的多与少，相应的K_n取小数和大数，采用两级到三级转速调整区间，足可以满足汽车发电机K_n＝（6～8）倍的要求。

本发明的实施方案，可进一步用以下附图给以说明。

图1是按本发明带有电压调整装置的异步整流发电机;

图2是图1中的转速选择电路详图;

图3是图1中的电压选择电路详图;

图4是图1中的换向控制电路详图;

图5是电压调整装置采用电容分组控制转速区间的异步整流发电机;

图6整体结构简图;

图7为实施例的负载电流转速调整特性I＝f（n）。

本发明的一个实施方案示于图1。图中异步整流发电机1亩ㄗ硬壑幸浴啊ぁ北硎臼锥说募ご湃谱橹屑渫范傻?、4两个绕组与付绕组5首、尾按异名端串联。激磁绕组3的首端与激磁电容6、续流电容7联接。续流电容7的另一端接至付绕组5的尾端。全波整流器9的交流端与星形联接的输出绕组8的首端联接，正极输出端与电压调整装置2、接线端子20联接，负极输出端与蓄电池负极联接。蓄电池的正极接至电键开关18。

固定在发电机1后端盖上的电压调整装置2，由全桥整流器10、11、两组半导体开关12、13、电压选择电路14、换向控制电路15、转速选择电路16、反馈电阻17组成。

由上述装置组成的异步整流发电机，接通电键开关18时，电压选择电路14、转速选择电路16、换向控制电路15与蓄电池19及全波整流器9的电源接通。当发电机转速低于预定值时，转速选择电路16a从三相输出绕组8的首端取得低于转速预定值相应的频率，输出端16b、16c分别输出高电位和低电位传送给换向控制电路15的换向输入端15d、15c，使电压控制输入端15a、15b与输出端15e、15f之间分别为通路和断路。电压选择电路14按电压低于或高于预定值，由输出端14a输出低电位或高电位，经电压控制输入端15a、15b使输出端15e输出电流或阻断电流，控制NPN、PNP两个高反压三级管发射极串联组成的半导体开关12置于饱和与截止两种状态，同时使全波整流器10直流输出端、激磁绕组4的尾端置于短路闭合或阻断的两种状态。激磁绕组4的尾端闭合时，串联激磁绕组3、4与电容6组成的激磁回路使电压升高;阻断时电压下降。激磁绕组4尾端阻断的瞬间，由于电感电路中电流的连续性，经付绕组5、续流电容7、激磁绕组3的首端成为闭合回路，降低了断开时产生过高的瞬时电压。续流电容7兼起作激磁的作用。反馈电阻17在换向控制电路15的输入端15a、15b、输出端15e、半导体开关12之间起正反馈作用，以减少半导体开关12饱和与载止之间的阶跃时间，减少发热量。半导体开关采用NPN、PNP高反压三极管发射极串联的作用在于阻断全波整流器10、11直流输出端的正、负高压电位与外部的通路，以免影响安全。

当转速上升到预定值时，转速选择电路16、换向控制电路15的输入与输出过程与上述状态相反，半导体开关12处于载止。电压选择电路14的输出端14a通过换向控制电路15按电压低于和高于预定值，控制半导体开关13的饱和与载止，以满足高转速区间电压调整的需要。

图2表示转速选择电路16的一种实施方案。输入端16a从图1中三相输出绕组8首端取得随转速变化变频的交流电流，在电容16c上产生随频率变化的交流电压降，经整流器16D输出相应变化的直流电压送至电压选择电路。电压选择电路由电阻R₁、R₂、R₃、R₄、二极管D₁、D₂、稳压管Z、晶体管T₁、滤波电容C组成。一级非门电路由二极管D₃、晶体管T₂、电阻R₇、R₈组成。二级非门电路由晶体管T₃、电阻R₉、R₁₀、R₁₁组成。反馈电路由R₅、R₁₂组成。

按上述装置组成的电路，当转速低于预定值时，晶体管T₁截止，一级非门由16c输出低电位，二级非门由16b输出高电位;当转速高于额定值时，晶体管T₁饱和，两级非门同时翻转，16c、16b分别输出高电位和低电位。反馈电阻R₅、R₁₂的作用在于加速两级非门的翻转。

图3表示电压选择电路14的一种实施方案。电路元件序号与图2相同的部分，电压选择原理亦相同，只变更电阻R₁与16D的联接为与电源正极的联接。该电路按电压低于和高于额定值，输出端14a输出低电位和高电位。

图4表示换向控制电路15的一种实施方案。晶体管T₁、电阻R₁组成输入端15a、15b受电压选择电路14控制的前置电流控制电路。晶体管T₂、T₃、电阻R₂、R₃组成输入端15c、15d受转速控制电路16控制的两组换向开关电路。电阻R₄、晶体管T₄、T₅组成两组功率放大电路。

上述电路，当转速低于预定值时，输入端15c、15d分别处于低电位和高电位。此时，晶体管T₁处于正向偏置，晶体管T₃处于反向偏置，前置电流控制电路与两组功率放大管T₄、T₅之间分别成为通路和断路;当转速高于预定值时，其控制过程与前者相反。

图5表示采用电容分组实现不同转速区间电压调整的一种实施方案。固定在发电机1后端盖上的电压调整装置2由转速选择电路31、开关电路32、电压调整电路33组成。图中顺序号与图1相同者，其名称亦相同。激磁电容组30的尾端与开关电路32联接，其首端与激磁绕组首端联接。当转速低于预定值时，转速选择电路31的输入端从输出绕组8的首端取得相应频率的交流电流，输出端31b输出低于转速预定值的信号传送给开关电路32的输入端32a，星形联接的激磁电容30的尾端闭合，以满足低转速区间电压调整的需要。电压调整电路33按电压低于或高于预定值，使激磁绕组3的尾端置于闭合或断开状态，借此以调整输出电压保持恒定。当转速高于预定值时，31b输出高于转速预定值的信号传送给开关电路32的输入端32a，激磁电容30的尾端断开，以满足高转速区间电压调整的需要。若需要扩展二个以上的转速调整区间，转速选择电路可增设相应数量的转速选择输出端及相应数量的开关电路和星形联接的激磁电容组。

图6为异步整流发电机的整体结构简图。有后端盖21、定子22、转子23、前端盖24、风扇25、皮带盘26，其余序号名称与图1相同。

图7示出实施例的负载电流转速调整特性曲线I＝f（n）。

下面是异步整流发电机的一个实施例。

异步发电机功率0.25KW，极数4极，激磁绕组电压140伏，三角形联接的激磁电容每相4微法，电压调整装置为图1的实施例。

勘误表

文件名称页行补正前：补正后：

说明书 5 7 …联接。该电路按电 …联接，一级非门输出电

压低于或高于额定值，路为Za、Ra及输出端

输出端14a输出低电 14a。该电路按电压低

位和高电位。于和高于预定值，输出端

14a输出低电位和高电

位。

说明书 2 图3 14a与T₂集电极相 T₂的集电极，基极与Za、

附图接，R₁、R₆、R₈、 Ra串联相接，14a与

20之间无联接点。 Za、Ra相接。R₁、R₆、

R₈、20之间有联接点。

Claims

1、一种用于机动车辆的异步整流发电机，由前端盖、定子、转子(可以是铁磁体实心转子)、后端盖、整流器、电压调整装置、激磁电容组成，其特征在于定子槽有与输出绕组分开的独立激磁绕组，该绕组与激磁电容组成激磁回路，受有转速选择的电压调整装置的控制，以提高异步整流发电机稳定电压的转速调整倍数；

2、按权利要求1所述的异步整流发电机，其特征在于所述的独立激磁绕组，按转速及电压的要求中间抽头，其抽头端作为高转速区间的电压调整;

3、按权利要求1、2所述的异步整流发电机，其特征在于所述的独立激磁绕组与定子槽中的付绕组、外接续流电容组成闭合回路;

4、按权利要求1所述的异步整流发电机，其特征在于所述的激磁电容按转速的要求分组，以提供各转速区间所需的不同电容量;

5、按权利要求1、2所述的异步整流发电机，其特征在于激磁绕组按转速及电压要求中间抽头的电压调整装置，包括有转速选择电路、电压选择电路、换向控制电路、半导体开关电路、全波整流器;

6、按权利要求1、4所述的异步整流发电机，其特征在于激磁电容按转速要求分组的电压调整装置，包括有转速选择电路、开关电路、电压调整电路;

7、按权利要求1、5所述的异步整流发电机，其特征在于电压调整装置中的半导体开关电路由NPN、PNP高反压三极管发射极串联组成，以阻断高电压正、负电位与外部的通路。