CN1080442A - 高效能汽车交流发电机电气线路 - Google Patents

Abstract

本发明为一种高效能汽车交流发电机电气线路， 发电机定子电枢采用六相绕组，接成双Y型，并可安 排成相互空间相位移30。或零电角度两种形式，连 接二个三相整流桥及一个晶闸管转换三相半控整流 桥，由检测发电机转速的转换控制器信号、控制晶闸 管通断，可实现双Y绕组整流桥工作于串联或并联 输出两种状态。本发明电气线路可使发电机效率较 现有三相发电机提高约16％，并可有效抑制高次谐 波电流磁场引起的振动、噪声及附加损耗。

Description

本发明涉及一种高效能汽车交流发电机的电气线路。

现有汽车交流发电机实为一种爪极结构轴向激磁的三相同步发电机，定子为三相绕组联接三相桥式整流器输出。按技术条件规定，发电机要满足输出零电流的转速及额定负载转速的要求，由于发电机电流频率和转速成正比，因而绕组的电抗随转速增高，当转速到一定值时，由于电枢反应及绕组电阻、电抗压降的影响，输出电流达到饱和，限制了电机输出能力及原材料利用，同时由于电机联接桥式整流器输出，使发电机相电流相电压波形严重畸变，高次谐波电流磁势磁场，增加了电机的损耗并引起振动噪声，日本日产公司曾研制定子三相绕组双△形接法，由功率三极管开关控制的串并联输出的SP型交流发电机，能提高输出电流，但由于转换回路中的功率三极管存在一定压降，且控制电流较大，导致输出效益降低，并使转换电路及控制器结构复杂，成本增大。这种接线方式也未能消除定子绕组中谐波电流磁场产生的不利影响。

本发明的目的在于提供一种能提高汽车交流发电机的输出功率，减少损耗及振动噪声，提高汽车交流发电机的运行效率，达到高效节能、节材的要求，且结构简单，成本低廉的高效能汽车交流发电机的电气线路。

图1为本发明的汽车交流发电机的电气线路。

图2为高效能汽车交流发电机的转换控制器电路。

本发明的发电机定子电枢为六相绕组，接成双Y型、双Y绕组可做成相互空间相位移30°电角度或零电角度两种型式。两个三相整流桥由晶闸管三相半控桥联接控制其串或并联输出，晶闸管的触发信号由频率（转速）检测控制器，根据整定转速要求进行控制，当发电机运行转速低于整定转速（即在制作发电机时人为没定的某一发电机运行转速）时，晶闸管关断，双Y绕组整流桥串联输出，当转速大于整定转速时，则双桥并联输出。

本发明电气线路如图所示，1为六相双Y电枢绕组，2为励磁绕组，3为整流桥，4为晶闸管半控转换整流桥、5为电压调节器，6为蓄电池，7为转换控制器。

本发明的发电机定子为六相绕组，接成双Y型（如图1），双Y绕组可做成空间相位移30°电角度或零度电角度两种型式。两Y绕组分别连接二个三相整流桥3，并将两整流桥共阴极端或共阳极端并联，在两整流桥3中部，由晶闸管转换半控整流桥4连接，半控整流桥4的通断由转换控制器7根据整定转速要求进行控制，使发电机可能工作于两种状态。当发电机运行转速低于整定转速，相应输入的电信号的周期大于基准时间时，半控整流桥导通，双Y绕组整流桥串联输出，当发电机转速大于整定转速时，半控整流桥4关断，双Y绕组整流桥3并联输出。

转换控制器7如图2所示由整形电路8单稳电路9和10、门电路11、滤波电路12及放大电路13（这些电路均为现有技术中的基本电路）构成。反映电机运行转速的电信号由输入线14输入，经整形电路8整成方波信号，送到单稳电路9，以单稳电路9的暂稳时间（脉冲宽度）为基准时间，单稳电路9的输出送至单稳电路10，作为单稳电路10的触发信号，单稳电路10的输出送至门电路11，作为门电路11的开关信号，单稳电路10的输出为暂稳态时，门电路11关闭;单稳电路10的输出为稳态时，门电路11导通。单稳电路9的输出还经输入线15送至门电路11。门电路11导通时，单稳电路9的输出经门电路11送至滤波电路12。门电路11关闭时，单稳电路9的输出被门电路11阻断，送不到滤波电路12。在门电路11打开，单稳电路9输出为稳态时，门电路11的输出与其关闭时的输出相同，都为第一种状态;在门电路11导通，单稳电路9输出为暂稳态时，门电路11输出为第二种状态。所谓第一种状态及第二种状态是指电平的不同状态，若第一种状态为高电平，则第二种状态为低电平;反之，若第一种状态为低电平，则第二种状态为高电平。门电路11输出经滤波电路12送至放大电路13，门电路11输出经滤波电路12后为第一种状态时，放大电路13导通，输出正触发电压经二级管隔离加到转换三相半控桥4中的三个晶闸管控制极，半控桥导通，使双Y绕组整流桥串联。当门电路11经滤波电路12后输出第二种状态时，放大电路13关闭，转换三相半控桥4关断，双Y绕组整流桥并联。门电路11的输入线和单稳电路10的输入线可以和单稳电路9的同一输出端相连，也可以和单稳电路9的不同输出端相连。在门电路11与放大电路13之间***滤波电路12，用于滤去干扰信号，提高稳定性。

在转换控制器7的电路中，单稳电路9的暂稳时间（脉冲宽度）为基准时间，当反映转速的电信号周期大于基准时间时（即电机运行转速低于整定的转速），此时单稳电路9输出为方波信号，该信号送至单稳电路10，作为其触发信号;单稳电路9输出的暂稳态信号及单稳电路10输出的稳态信号，经门电路11作用后，通过滤波电路11输出为第一种状态，控制器输出信号使转换半控桥4导通，双Y绕组整流桥串联运行。当输入信号周期小于或等于基准时间时（即电机运行转速高于或等于整定的转速），单稳电路9输出恒为稳态直流量，而单稳电路10无触发信号，故其输出恒为稳态电平，而使门电路11输出为第二种状态，放大电路13关闭、转换半控桥4关闭，双Y绕组整流桥3并联运行。

采用本发明的六相双Y绕组空间位移30°    电角度的绕组型式的电机要求每极每相槽数q为偶数（一般q＝2），六相双Y绕组空间位移零电角度的绕组型式的电机、每极每相槽数也可q-1，而用两相绕组并绕法，电机绕组每相串联匝数应按电机特性要求优化选择，整流桥3及转换半控桥4的元件，按电机输出电流二分之一的要求确定其额定值规格。

本发明与现有汽车交流发电机技术比较有以下显著优点：

1、由于采用了适于整流负载的六相双Y型电枢绕组及双整流桥和晶闸管三相半控桥串并联输出转换整流电路，发电机低速运行时，双Y绕组整流桥串联输出，两套绕组整流电压相加，可以满足零电流输出转速要求，在高于整定转速运行时，双Y绕组整流桥转换为并联输出，输出电流为两者之和，在此状态下，绕组内阻抗及电枢反应磁势大为减小，所以可实现在额定转速时保持输出电压及绕组内部导体电流相同，而较现有三相绕组汽车交流发电机输出电流提高近一倍、即输出功率提高约一倍。同时因内部电流导体数及磁负荷基本不变，额定转速不变，所以电机的电气损耗、铁损耗，机械和通风损耗不变，因功率提高一倍，电机效率可提高约16%。

2、采用六相双Y移30°绕组，可消除相电流中因整流引起的5、7次谐波电流产生的磁势（许实章著：交流电机绕组理论机械工业出版社）可以降低电磁振动、噪声及附加损耗。

3、本发明采用的双整流桥整流及晶闸管三相半控转换电路，晶闸管既起开关作用、导通时也作为整流桥整流元件、安装方便，且压降小，控制器功率也较小，整个***结构简单、成本低。

4、本发明的电气线路，也可应用于其他型式的机动车、船中带整流器输出的交流发电机。

Claims (1)

1、一种由发电机定子绕组，励磁绕组、整流桥及转换可控整流桥，转换控制器，电压调节器构成的高效能汽车交流发电机电气线路，其特征在于：发电机定子电枢采用六相绕组接成双Y型，可做成双Y绕组空间相位移30°电角度或零电角度两种型式，两个Y绕组分别连接两个三相整流桥3，并将两个整流桥共阴极端及共阳极端并联，在两个整流桥中部连接一晶闸管转换三相半控整流桥4，转换整流桥4中晶闸闸管的通断由转换控制器7控制，控制器7由整形电路8、两个单稳电路9和10、门电路11，滤波电路12、放大电路13构成，反映电机转速的电信号经整形电路整形后，送至单稳电路9，单稳电路9有两个输出端，一个输出端经单稳电路10后送至门电路11，一个输出端直接送至门电路11，门电路的输出端连接滤波电路12，滤波电路12的输出端连接放大电路13，经输出线16送至晶闸管控制极。单稳电路9也可以只有一个输出端，由这一个输出端分两条线输送信号，一条线经单稳电路10将信号送至门电路11，另一条线直接将信号送至门电路11。

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