无触点汽车发电装置制造方法及图纸

一种无触点汽车发电装置，属于汽车发电装置技术领域。包括发电机、整流器、调节器，整流器置于发电机内部的后端盖上，发电机定子的三相绕组端部，通过整流器的整流二极管与调节器相连，该发电机为永磁同步发电机，调节器为开关电源式调节器，由开关电源式调节器控制永磁同步发电机的输出电压。本发明专利技术优点是可以从根本上解决传统汽车发电装置的可靠性差，效率低，输出电压精度低，功率密度低等不足之处，使得发电装置的整体平均效率达到５０％以上，输出纹波电压在０．１Ｖ左右，功率密度提高２０％左右，平均寿命是传统电励磁发电装置的２倍，使得汽车发电装置的整体可靠性得到提高。且工艺简洁，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
无触点汽车发电装置
本专利技术属于汽车发电装置
，特别涉及一种无触点汽车发电装置。
技术介绍
汽车发电装置是汽车的一个重要部件。目前国内外普遍采用电励磁爪极式发电装置，主要是由电励磁爪极发电机、励磁调节器组成。其基本工作原理是：汽车发电机是由转速时刻变化的发动机拖动，使得汽车发电机的输出电压也是时刻变化的，因此利用机械或电子调节器对发电机的转子励磁进行调节，使得发电机的输出电压稳定。长期的汽车实际运行表明，电励磁爪极式发电装置存在如下问题：1.装置的可靠性差，降低了汽车的可靠性与安全性；2.装置的效率低，其平均效率仅30％左右，同时由于转子发热，使得电机的铜耗与铁耗有不同程度的增加，降低发电机的寿命，此种发电装置的寿命一般为两年左右；3.装置的输出电压精度低，稳定性差，尤其满足不了中高档汽车对电源的要求；4.装置的功率密度低，由于其转子为爪极的，体积大，工艺复杂，导致发电机的功率密度较低，制造成本增高。这对于对体积和成本非常敏感的汽车行业来说是不经济的。针对电励磁爪极式发电装置在实际使用中存在的问题，多年来人们对此进行了多项改造和研究，代表性的专利技术专利有：1.车用电磁离合式无刷硅整流发电机组(专利号：02114384.6)，一种汽车用电磁离合式无刷硅整流发电机组，由无刷硅整流发电机、摩擦片式电磁离合器，皮带轮传动副及电气控制装置组成。这种汽车发电装置依然存在效率低，可靠性差，功率密度低等缺点。2.复合型磁变汽车交流发电机(专利号：02133453.6)，是一种既使用永磁体，又使用励磁线圈励磁的复合型磁变汽车交流发电机，包括定子，励磁线圈和由同轴转动的前、后爪极构成的转子，前、后爪极上的极爪均匀间隔排列，其中一个爪极或至少其上的极爪由导磁材料制成，而另一个爪极或至少其上的极爪由单磁性磁极永磁体制成或其上镶嵌有单磁性磁极永磁体。3.车用混合励磁爪极发电机(专利号：03112909.9)，在现有爪极发电机的基础上，在转子的两个相对闭合的爪极盘上相邻、且交错契入的两个爪极之间镶嵌有永磁片。后两种汽车发电装置依然采用爪极转子，因此还摆脱不了爪极电机固有的缺点，并且使得电机的结构更加复杂。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种无触点汽车发电装置。它是用永磁同步发电机取代传统的电励磁爪极发电机，配合高精度、高效率开关电源式调节器构成。本专利技术包括发电机、整流器、调节器，整流器置于发电机内部的后端盖上，发电机定子-->的三相绕组端部，通过整流器的整流二极管与调节器相连，该发电机为永磁同步发电机，调节器为开关电源式调节器，由开关电源式调节器控制发电装置的输出电压。永磁同步发电机的定子采用分数槽绕组来消除电压谐波；转子采用径向表面式结构，即转子铁心固定在转轴上，沿转子铁心的周围均布有永磁体，永磁体之间设有压条，压条的作用是加固永磁体磁极，在转子铁心上沿轴向均匀开有通风孔。开关电源式调节器具有稳压作用，把输入时刻变化的直流电压稳定成恒定值。开关电源式调节器的电路结构：包括稳定驱动电压电路、无源无损ZVS软开关电路、场效应管S1、电感L1、二极管D1、电容C1，稳定驱动电压电路与场效应管S1串联后，与二极管D1并联，电容C1、电阻RL并联接于电源E两端后，通过电感L1与无源无损ZVS软开关电路并联，使开关电源式调节器的输入电压是宽范围变化的，不论负载如何变化，输出电压是稳定值。稳定驱动电压电路是利用晶体三极管V1、V2组成一个恒流源电路：晶体三极管V1的基极与晶体三极管V2的集电极并联接于芯片驱动控制信号端，晶体三极管V1的集电极并联两个电阻，分别接于电路上和场效应管S1端，晶体三极管V1的发射极与晶体三极管V2的基极并联后，串联一电阻接于电路上，晶体三极管V2的发射极接于电路上。无源无损ZVS软开关电路为：电容C2和二极管D2相并联后，与电感L3、主电感的耦合电感L2和二极管D3依次串联接于电路两端。本专利技术在汽车发电装置中，不对汽车发电机的励磁电流及参数进行调整，而利用开关电源式调节器调节发电装置的输出电压，无论是汽车发电机本身还是调节器都没有机械触点。本专利技术的基本原理：汽车发动机是一个变速机构，相应发电机的转速也在很大范围内变化，通常要求发电机在1000～12000r/min甚至更宽的转速范围内能正常工作。根据电磁原理可知，永磁发电机输出交流电势与转速成线性比例变化。当汽车发动机转速在很宽的范围内变化时，永磁发电机的输出电压也会随之变化，开关电源式调节器的作用就是把经整流器输入的变化直流电压稳定成一个恒定值，起到稳压作用。另外，由于整个装置的电流较大，额定电流可高达100A，因此采用了一种新型的无源无损ZVS(零电压软开关)软开关电路，它利用主电感电压极性跟随开关状态改变的特点，来恰当地控制ZVS关断电容的充电和放电。这种电路具有使用元器件少，无需额外的辅助开关，且软开关效果好，控制方便，成本低等许多优点，使整个装置的效率得到明显提高，同时减少了发热。本专利技术的优点是可以从根本上解决传统汽车发电装置的可靠性差，效率低，输出电压精度低，功率密度低等不足之处，使得发电装置的整体平均效率达到50％以上，输出纹波电压在0.1V左右，功率密度提高20％左右，平均寿命是传统电励磁发电装置的2倍，这样就使得汽车发电装置的整体可靠性得到提高。且工艺简洁，成本低廉。附图说明-->图1是本专利技术的整体电路结构示意图，图2是本专利技术的永磁同步发电机外形结构示意图，图3是图2的侧视图，图4是本专利技术的永磁同步发电机转子结构示意图，图5是图4的侧视图，图6是本专利技术的开关电源式调节器拓扑电路示意图；图中前端盖1，转子铁心2，后端盖3，整流器4，压条5，永磁体6，通风孔7，转轴8，皮带轮9，永磁同步发电机电路I，整流器电路II，开关电源式调节器电路III，稳定驱动电压电路IV，无源无损ZVS电路V，S1为场效应管，K端接芯片驱动控制信号，三相感应电动势eA，eB，eC，二极管VD1、VD2，VD3、VD4、VD5、VD6、D1、D2、D3，效应管S1，电感L1、L2、L3，电阻R1、R2、R3、RL，晶体三极管V1、V2，电容C1、C2，电源E，永磁体磁极N、S。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述：如图1、图2、图3所示，本专利技术包括永磁同步发电机、整流器4、开关电源式调节器，整流器4置于永磁同步发电机的后端盖3上，永磁同步发电机定子三相感应电动势eA，eB，eC经绕组端部，分别通过整流器的整流二极管VD1、VD2，VD3、VD4，VD5、VD6与开关电源式调节器相连，由开关电源式调节器控制发电装置的输出电压。本专利技术的实施例中，永磁同步发电机的定子采用分数槽绕组，转子采用径向表面式结构，其转子铁心2是用A3钢制成，电机的前端盖侧的转轴上安装有皮带轮9。其转子结构如图4、图5所示：转子铁心2固定在转轴8上，沿转子铁心2的周围均布有十块永磁体6，永磁体6之间设有压条5，在转子铁心2上沿轴向均匀开有5个通风孔7。开关电源式调节器拓扑电路，如图4所示，包括稳定驱动电压电路、无源无损ZVS电路、场效应管S1、电感L1、二极管D1、电容C1，稳定驱动电压电路与场效应管S1串联后，与二极管D1并联，电容C1、电阻RL并联接于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无触点汽车发电装置，包括发电机、整流器、　调节器，整流器置于发电机内部的后端盖上，发电机定子的三相绕组端部，通过整流器的整流二极管与调节器相连，其特征在于该发电机为永磁同步发电机，调节器为开关电源式调节器，由开关电源式调节器控制发电装置的输出电压。

【技术特征摘要】
1、一种无触点汽车发电装置，包括发电机、整流器、调节器，整流器置于发电机内部的后端盖上，发电机定子的三相绕组端部，通过整流器的整流二极管与调节器相连，其特征在于该发电机为永磁同步发电机，调节器为开关电源式调节器，由开关电源式调节器控制发电装置的输出电压。2、根据权利要求1所述的一种无触点汽车发电装置，其特征在于所述的永磁同步发电机的定子采用分数槽绕组，转子采用径向表面式结构，即转子铁心固定在转轴上，沿转子铁心的周围均布有永磁体，永磁体之间设有压条，在转子铁心上沿轴向均匀开有通风孔。3、根据权利要求1所述的一种无触点汽车发电装置，其特征在于所述的开关电源式调节器的电路包括稳定驱动电压电路、无源无损ZVS电路、场效应管(S1)、电感(L1)、二极管(D1)、电容(C1)，稳定驱动电压电路与场效应管(S1)串联后，与二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炳义，冯桂宏，蒲延洲，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]