CN108696082A - 宽速无刷发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽速无刷发电机，它主要由旋转磁极式同步发电机、硅整流器、脉冲(或开关)调节器、旋转变压器、旋转整流器等构成。旋转磁极式同步发电机输出交流电，通过硅整流器输出直流电。脉冲调节器根据硅整流器输出直流电压的高低，向旋转变压器输出占空比可调的脉冲，在旋转变压器次级产生互感电动势，再经旋转整流器变成直流，加在旋转磁极式同步发电机的励磁绕组，实现无刷励磁。宽速无刷发电机具有低速性好(零电流转速低)，转速范围宽，体积、重量较小，成本较低等优点。

Description

宽速无刷发电机

技术领域

本发明涉及一种车用硅整流无刷交流发电机，属于汽车电机领域。

背景技术

车用发电机是机动车辆的主要电源，对车辆驾乘舒适安全有重大意义。现有的车用发电机基本都是有刷硅整流交流发电机，由于电刷、滑环间是滑动接触，必然导致摩擦、磨损，并且电刷滑环间有电阻热、电火花，故存在诸如转速不能太高，不适应有粉尘、极端潮湿、极端温度的环境，海拔高度也有限制，磨损下的石墨粉破坏绝缘寿命，电刷磨损到一定程度发电机发电不稳或不发电，维修量大等无法解决的问题。

为了避免电刷、滑环的上述问题，无刷交流发电机应运而生。但是现有的无刷交流发电机：爪极式、激磁机式、永磁式和感应子式)，因结构原因与有刷发电机相比也有不足：低速性差(零电流转速高)，转速范围小，体积、重量较大，成本较高。以下是现有无刷交流发电机的存在的问题。

本发明提供一种车用无刷发电机，它具有低速性好(零电流转速低)，可高速运转，体积、重量较小，成本较低等优点。

发明内容

本发明这样达到上述目的：采用旋转变压器、旋转整流器代替电刷、滑环实现非接触传递励磁电流。

宽速无刷发电机主要由旋转磁极式同步发电机1、旋转变压器2、旋转整流器3、脉冲(或开关)调节器5、硅整流器4、电器罩6等构成，见附图1、2。旋转变压器2的初级铁芯(磁芯)固定在电机端盖上，初级绕组与脉冲(或开关)调节器的输出相连；旋转变压器次级铁芯、绕组和旋转整流器固定在电机轴上一起转动。

旋转变压器2、旋转整流器3、脉冲(或开关)调节器5构成无刷励磁***；脉冲(或开关)调节器根据硅整流器输出直流电压的高低，向旋转变压器输出占空比不同的脉冲，在旋转变压器次级产生电动势，再经旋转整流器变成直流，加在交流同步发电机的励磁绕组，实现无刷励磁；同步发电机输出交流电，通过硅整流器输出直流电。附图3是宽速无刷发电机电路结构示意图。

无刷励磁***的脉冲调节器、旋转变压器、旋转整流器组合方式既可以是单端式：正激式、反激式，也可以是双端式：推挽式、桥式。

旋转变压器采用径向气隙的柱式结构(附图4)，即使轴向有些小的窜动也能稳定工作。

旋转变压器的磁芯上设置散热孔槽、引线槽，安装方便，可靠性提高。

本发明与现有无刷交流同步发电机相比有如下优点：

1、转速范围宽 旋转变压器可以在任何转速下传递电能，并且轴向尺寸小，转子刚性大，动平衡容易，故转速范围宽。

2、体积小、重量轻 旋转变压器比励磁机的体积小、重量轻，如果采用高频，体积更小，重量更轻；转速范围宽，电机的体积小、重量轻。

3、可靠性高 现有发电机，一旦调节器功率管短路，转子绕组一直通不变的直流，高速时发电机输出电压很高，损坏发电机、用电设备。宽速无刷发电机，即便是调节器功率管短路(输出直流)，由于旋转变压器只能传递交流，发电机励磁绕组没有电流，不会导致高速时发电机输出电压很高，损坏发电机、用电设备。

4、成本较低 由于旋转变压器结构简单，体积小，重量轻，材料消耗少，制造工艺容易，故整个发电机成本较低。

附图说明

附图1——宽速无刷发电机结构示意图(整体)。

1——旋转磁极式同步发电机，2——旋转变压器，3——旋转整流器，4——硅整流器，5——脉冲(开关)调节器。

附图2——宽速无刷发电机的结构示意图(分解)。

1——旋转磁极式同步发电机，2——旋转变压器，3——旋转整流器，4——硅整流器，5——脉冲(开关)调节器，6——电器罩。

附图3——宽速无刷发电机的电路示意图

1——旋转磁极式同步发电机，2——旋转变压器，3——旋转整流器，4——整流器，5——脉冲(或开关)调节器。

附图4——径向气隙旋转变压器的结构示意图

1——外磁芯，2——外绕组，3——内磁芯，4——内绕组5——散热孔(槽)， 6——引线槽。

具体实施方式

宽速无刷发电机因无刷励磁***、硅整流器相对于交流同步发电机的布置位置情况，可分为两种形式：外置型和内置型。外置型，这是无刷励磁***、硅整流器置于交流发电机端盖内的形式，如图1、2所示。旋转变压器2、旋转整流器3、脉冲(或开关)调节器5、硅整流器4等都在同步发电机端盖外，电器罩6保护它们。旋转变压器2的初级铁芯(磁芯)固定在电机端盖上，初级绕组与脉冲(或开关)调节器5(也固定在电机端盖上)的输出相连，旋转变压器2的次级铁芯、绕组和旋转整流器3固定在电机轴上一起转动。

如图3所示，脉冲调节器根据硅整流器输出直流电压的高低，向旋转变压器输出占空比不同的脉冲，在旋转变压器次级产生互感电动势，再经旋转整流器变成直流，加在交流同步发电机的励磁绕组，实现无刷励磁。

内置型，这是无刷励磁***、硅整流器置于交流发电机端盖内的形式。

尽管本发明已经发表，而且对其优选的具体方案进行了描述，熟悉该技术的技术人员可以理解：在不违背上述权利要求确定的本发明的范围和精神的情况下，可以做出各种改变和变形。

Claims (4)

1.宽速无刷发电机，由旋转磁极式交流同步发电机、硅整流器、无刷励磁***构成，其特征在于：无刷励磁***由脉冲(或开关)调节器、旋转变压器、旋转整流器构成；旋转磁极式同步发电机输出交流电，通过硅整流器输出直流电；脉冲(或开关)调节器根据硅整流器输出直流电压的高低，向旋转变压器输出占空比不同的脉冲，在旋转变压器次级产生电动势，再经旋转整流器变成直流，加在交流同步发电机的励磁绕组，实现无刷励磁。

2.根据权利要求1的宽速无刷发电机，其特征在于，无刷励磁***中的脉冲(或开关)调节器、旋转变压器、旋转整流器关系既可以是单端式：正激式、反激式，也可以是双端式：推挽式、桥式。

3.根据权利要求1宽速无刷发电机，其特征在于，所述的旋转变压器，采用径向气隙的柱式结构。

4.根据权利要求1宽速无刷发电机，其特征在于，所述的旋转变压器的磁芯上设置散热孔槽。