CN109361294A - 一种车用集成化发电单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种车用集成化发电单元，包括永磁同步发电机和脉宽调制式全控整流器，所述脉宽调制式全控整流器设置在永磁同步发电机的上方，所述永磁同步发电机采用的双三相结构分别与脉宽调制式全控整流器采用的双三相结构连接后形成双余度结构；所述脉宽调制式全控整流器的第一水道与永磁同步发电机的第二水道采用串联结构形式；所述永磁同步发电机与脉宽调制式全控整流器的强电与强电互联以及弱电与弱电互联。它能将永磁同步发电机和脉宽调制式全控整流器进行集成化结构设计，取代单独发电机和变流器通过交流电缆连接的传统技术方案，取消两者之间的交流动力电缆。
Description
技术领域
本发明属于***集成领域，具体为一种车用集成化发电单元。
背景技术
利用蓄电池和绕线式同步发电机和相控整流式整流器作为整车的供电来源是目前车辆的主要方式，但是该方案存在蓄电池体积偏大，发电机效率偏低，波形畸变率偏高，电磁兼容性较差等问题。
随着车辆智能化要求越来越高，导致整个车辆用电需求量也越来越大，对发电单元可靠性要求和电磁兼容性能越来越高；因此，找寻合适的发电单元成为现在轻量化和智能化车辆的迫切需要，永磁同步发电机加脉宽调制式全控整流器形式的发电***正快速发展。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种车用集成化发电单元，它能：将永磁同步发电机和脉宽调制式全控整流器进行集成化结构设计，取代单独发电机和变流器通过交流电缆连接的传统技术方案，取消两者之间的交流动力电缆。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种车用集成化发电单元，包括永磁同步发电机和脉宽调制式全控整流器，所述脉宽调制式全控整流器设置在永磁同步发电机的上方，所述永磁同步发电机采用的双三相结构的双三相永磁发电机分别与脉宽调制式全控整流器采用的双三相结构的双半桥整流器连接后形成双余度结构；所述脉宽调制式全控整流器的第一水道与永磁同步发电机的第二水道采用串联结构形式；所述永磁同步发电机与脉宽调制式全控整流器的强电与强电互联以及弱电与弱电互联。
优选的，所述所述永磁同步发电机采用的双三相结构分别与脉宽调制式全控整流器采用的双三相结构之间互错360°电角度，并采用对称互补开关的脉宽调制模式。
优选的，所述脉宽调制式全控整流器的第一水道的第一进水口为总进水口，所述永磁同步发电机的第二水道的第二出水口为总的出水口，所述脉宽调制式全控整流器的第一水道的第一出水口直接连接永磁同步发电机的第二水道的第二进水口。
优选的，所述第一出水口和第二进水口的密封采用O型密封圈和弹性密封垫组合形式。
优选的，所述永磁同步发电机与脉宽调制式全控整流器的强电是利用交流母排将宽调制式全控整流器交流输入端和两套总计六相绕组通过后端盖接线铜柱直连。
优选的，所述永磁同步发电机与脉宽调制式全控整流器的弱电互联接口直接由脉宽调制式全控整流器引出。
本发明的有益效果：
利用永磁同步发电机和脉宽调制式全控整流器形式的发电单元具有着高可靠性和强电磁兼容性的优点，同时将发电机单元和控制器单元进行集成化设计，减小了整个发电单元的体积和重量。
整流器和发电机均采用双三相方案，使得两套绕组和变流器之间形成双余度设计，在一定程度上提升了***可靠性。
两套三相***之间互错360电角度并采用对称互补开关的脉宽调制模式，使得发电机轴电流得到显著抑制，提升了轴承工作的可靠性。
将整流器置于发电机的上方平台，同时将整流器和发电机的水道采用串联的结构形式。水路的总进水口在整流器上，总出水口在发电机上，将整流器的水口直接***到发电机的进水口中，两者之间采用O型密封圈和弹性密封垫综合作用起到密封效果，提升整机可靠性和减小体积。
采用强电互联结合弱电互联的方式，通过早整流器的下部和发电机的下部分别开孔，在强电互联结构中将六相交流铜排穿过该孔后固定在电机后端盖的接线铜柱上，弱电互联接口直接由整流器引出；弱电互联直接从整流器引出，解决了发电机作为大电流强电设备产生的显著的电磁干扰对整车上大量车载电磁敏感设备的影响，提升整车***的电磁兼容性。
附图说明
图1为本发明所述发电机和整流器结构示意图
图2为本发明所述电气双三相结构示意图
图3为本发明所述对称互补控制模式示意图
图4为本发明所述整流器水道结构示意图
图5为本发明所述发电机水道结构示意图
图6为本发明所述发电单元水道结构示意图
图7为本发明所述综合密封结构示意图
图8为本发明所述强电互联方式结构示意图
图中所述文字标注表示为：1、永磁同步发电机；2、脉宽调制式全控整流器；3、双三相永磁发电机；4、双三相半桥整流器；5、第一进水口；6、整流器外壳；7、第一出水口；8、第一水道；9、第二进水口；10、第二出水口；11、第二水道；12、发动机外壳；13、O型密封圈；14、弹性密封垫；15、发电机定子引出线；16交流母排。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1所示，本发明车用集成化发电单元包括永磁同步发电机1和脉宽调制式全控整流器2组成，将永磁同步发电机1强电互联端连接完成后将脉宽调制式全控整流器2装配到永磁同步发电机1上侧，实现脉宽调制式全控整流器2和永磁同步发电机1的结构集成化；如图2所示，永磁同步发电机1和脉宽调制式全控整流器2分别采用双三相结构的双三相永磁发电机3和双三相半桥整流器4的电气图形，表征永磁同步发电机1的两套绕组接线方式和脉宽调制式全控整流器2形成的双余度形式；如图3所示，两套三相***之间互错360电角度并采用对称互补开关的脉宽调制模式，使得永磁同步发电机1轴电流得到显著抑制，提升了轴承工作的可靠性；如图4所示，脉宽调制式全控整流器2上有冷却液进入整流器壳体6的第一进水口5和流出整流器壳体6的第一出水口7，使得所有冷却液能够通过脉宽调制式全控整流器2内部的第一水道8完成对整个脉宽调制式全控整流器2各发热元件的冷却，并能够将该冷却液流入到发电机壳体12的第二水道11内；如图5所示，永磁同步发电机1的第二水道11采用槽形水道将冷却液在整个壳体外圆进行冷却，其第二进水口9连接到脉宽调制式全控整流器2的第一出水口7使得冷却液能够顺利从整流器壳体6流入发电机壳体12，实现壳体结构设计的集成化；如图6所示，通过第一进水口5将冷却液注入到脉宽调制式全控整流器2内，利用第一出水口7和第二进水口9将冷却液注入发电机壳体12最后到第二出水口10的位置，形成整个发电单元水道的闭环；如图7所示，为保证永磁同步发电机1和脉宽调制式全控整流器2之间的密封性，对第一出水口5和第二进水口9之间的连接位置实行双重密封，在圆柱结合位置安装O型密封圈13，并在两者平面结合位置加装弹性密封垫14，确保整个发电单元的可靠性；如图8所示，为实现整个发电集成单元的强电互联，将交流母排16从脉宽调制式全控整流器2下侧开口中引出并进入到开口的永磁同步发电机1的机座中，连接到发电机定子引出线15上。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种车用集成化发电单元，包括永磁同步发电机（1）和脉宽调制式全控整流器（2），其特征在于：所述脉宽调制式全控整流器（2）设置在永磁同步发电机（1）的上方，所述永磁同步发电机（1）采用的双三相结构的双三相永磁发电机（3）分别与脉宽调制式全控整流器（2）采用的双三相结构的双半桥整流器（4）连接后形成双余度结构；所述脉宽调制式全控整流器（2）的第一水道（8）与永磁同步发电机（1）的第二水道（11）采用串联结构形式；所述永磁同步发电机（1）与脉宽调制式全控整流器（2）的强电与强电互联以及弱电与弱电互联。
2.根据权利要求1的车用集成化发电单元，其特征在于，所述所述永磁同步发电机（1）采用的双三相结构分别与脉宽调制式全控整流器（2）采用的双三相结构之间互错360°电角度，并采用对称互补开关的脉宽调制模式。
3.根据权利要求2的所述车用集成化发电单元，其特征在于，所述脉宽调制式全控整流器（2）的第一水道（8）的第一进水口（5）为总进水口，所述永磁同步发电机（1）的第二水道（11）的第二出水口（10）为总的出水口，所述脉宽调制式全控整流器（2）的第一水道（8）的第一出水口（7）直接连接永磁同步发电机（1）的第二水道（11）的第二进水口（9）。
4.根据权利要求3所述的车用集成化发电单元，其特征在于，所述第一出水口（7）和第二进水口（9）的密封采用O型密封圈（13）和弹性密封垫（14）组合形式。
5.根据权利要求4所述的车用集成化发电单元，其特征在于，所述永磁同步发电机（1）与脉宽调制式全控整流器（2）的强电是利用交流母排（16）将宽调制式全控整流器（2）交流输入端和两套总计六相绕组通过后端盖接线铜柱直连。
6.根据权利要求5所述的车用集成化发电单元，其特征在于，所述永磁同步发电机（1）与脉宽调制式全控整流器（2）的弱电互联接口直接由脉宽调制式全控整流器（2）引出。
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