专利名称：四相半波整流稳压器新用途及装置的制作方法
技术领域：
本发明提供四相半波整流稳压器的一种新用途及其装置，属于励磁发电机 领域。
背景技术：
专利号为ZL200410024309. 0公开了一种混合动力车用整流稳压器，其发明 目的在于解决混合动力车用永磁发电机使用过程中，随转速变化，输出电压不 稳定的问题，取得了良好的经济和社会效应。
根据禁止反悔原则并结合该发明专利说明书所述内容，该专利所述四相半 波整流稳压器的使用范围限定在永磁发电机整流稳压应用上，由以下内容得此 结论
其背景技术为"永磁发电机的输出电压是随转速变化而变化的，转速低时 输出电压低，转速高时输出电压高，为使输出电压相对稳定，在已有的技术中， 采用机械电阻法，电子短路法，电子串联法、并联可控外电阻能量随机泄放法 等稳压措施。如中国专利公报1988年12月7日公告的发明专利永磁交流发 电机电子稳压器，申请号88105250.8,主要用于无电瓶车辆永磁交流发电机 输出电压的自动稳定。本发明采用了并联可控外电阻能量随机泄放原理，主要 有负载电流检测电路、控制开关、门限电压控制电路、功率开关、功率电阻等 五部分组成。这种稳压方法采用并联可控外电阻能量随机泄放法，浪费能量， 电子稳压器温升高，其使用性能有待进一步改进。"为了克服背景技术所述永 磁发电机技术问题，才设计了该专利；其发明内容中对其技术优越性是这样叙述的，"本发明与现有技术相比，直 接从四相永磁发电机电压输出端取样，通过移相、消波、整流使输出电压稳定
在13. 5V—14. 5V之间，用作混合动力车发动机带动的四相永磁发电机的整流稳 压器，可直接驱动需用直流电的用电设备工作、或给蓄电池供电，整流稳压器 设计简单、工作可靠、稳压性能好、电能消耗少、输出功率高等优点。"其直 接从四相永磁发电机电压输出端取样，用于永磁发电机整流稳压。
现在，随着电动车及混合动力车技术的成熟，其发展越来越快，对车载发 电机的需求也在增加；车载发电机可用于发电机带动发电、废气驱动发电、制 动能量回收发电等方面；所发的电可用于直接供电，可给蓄电池充电，可储存 在超级电容内用于启动及加速等。总之，发电机在车辆上及其他机械中的应用 将越来越广。
所以，社会迫切需求整流稳压效果好、能量利用率高、价格低廉等优点的 发电机。现在，随着永磁发电技术的发展，永磁发电机被更广泛的应用。其它 类型发电机，如永磁与励磁混合发电机因结构复杂、成本高而限制了使用范围； 励磁发电机虽然结构简单、成本低，但由于在车辆上使用时转子转速不稳定， 很难实现输出电压稳定，从而使使用范围越来越小。
现有技术中，车用励磁发电机的稳压原理有很多种，主要有以下两种，一 种是随着转速的变化，给与转子励磁绕组输入相对应的变化的励磁电流，从而 使输出电压稳定在一定范围内，但是这种装置取样电路等结构复杂且价格昂贵， 而且使用、维护成本高；另一种是发电机输出电流后通过整流稳压器整流稳压， 取样电路复杂，很难实现在宽转速内实现电压的稳定、能量利用率高及电路简 单可靠。
发明内容
本发明在于解决上述技术问题，提供一种四相半波整流稳压器的新用途， 及利用此整流稳压器的励磁发电装置。其技术内容为
四相半波整流稳压器新用途所述四相半波整流稳压器是指专利号为
ZL2004100204309.0，发明名称为混合动力车用整流稳压器；所述新用途，是指 把该整流稳压器用于四相励磁发电装置；
所述四相励磁发电装置采用外定子内转子结构，包括由转轴、转子铁心、 励磁绕组构成的转子和由定子铁心、电枢绕组、电机轴筒、前端盖、后端盖构 成的定子；四相完全相同的电枢绕组中的每相电枢绕组都分别跨过定子铁芯上 的四个极依次嵌线，上述电枢绕组的相位差为90度，上述电枢绕组的首端接于 发电装置的正极输出端，上述电枢绕组的尾端分别接所述四相半波整流稳压器 的输入端，组成四相励磁发电装置；发电装置工作时，向转子励磁绕组中输入 恒定的电流，以产生恒定的励磁磁场；
所述四相半波整流稳压器包括基准电路、取样电路、触发电路、和整流电 路；整流电路由第一可控硅(SCRi)、第二至第四可控硅等四个可控硅和第一二 极管(Di)、第二至第八二极管等八个二极管组成；上述四个可控硅的阳极接在 一起，作为整流稳压器的负极端；第一可控硅(SCRi)的阴极接第一二极管(DD 的负极和第一线圈绕组(JFD的尾端(C)，第二可控硅(SCR2)的阴极接第二 二极管(D2)的负极和第二线圈绕组(JF2)的尾端(E)，第三可控硅(SCR3) 的阴极接第三二极管(D3)的负极和第三线圈绕组(JF3)的尾端(G)，第四可 控硅(SCR4)的阴极接第四二极管(D4)的负极和第四线圈绕组(JF4)的尾端 (K)，第一可控硅(SCR!)的栅极接第五二极管(D5)的负极，第二至第四可控硅的栅极分别接第六至第八二极管的负极；上述四个线圈绕组为四个完全相同 的线圈绕组，相位差为90度，第一线圈绕组(JFO的首端(B)、第二线圈绕组 (JF2)的首端(D)、第三线圈绕组(JF3)的首端(F)、第四线圈绕组(JF4) 的首端(H)接在一起，作为整流稳压器的正极端；
基准电路由第一电阻(Ri)、第二电阻(R2)组成，第一电阻(Ri)和第二 电阻(R2)组成分压电路，第一电阻(Ri)的一端接于整流稳压器的正极端，第 一电阻(Ri)的另一端接于第二电阻(R2)的一端，第二电阻(R2)的另一端接 整流稳压器的负极端，第一电阻(Ri)和第二电阻(R2)的连接处作为基准电路 输出端接取样电路；
取样电路由第一电容(Q)、第一稳压管(DW1)、第三电阻(R3)、第四电阻 (R4)、第一三极管(T!)组成，第一电容(d)的一端和第一三极管(T!)的 发射极接于整流稳压器的正极端，第一电容(Ci)的另一端接第三电阻(R3)的 一端和第一稳压管(Dwi)的一端，第三电阻(R3)的另一端接第一电阻(Ri) 和第二电阻(R2)的连接处(A)，第一稳压管(DW1)的另一端经第四电阻(R4) 接第一三极管(T!)的基极，第一三极管(TD的集电极作为取样电路输出端接 触发电路；
触发电路由第二三极管(T2)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻 (R7)、第二稳压管(DW2)、第二电容(C2)组成，其中第二三极管(T2)的发 射极、第二稳压管(DW2)的一端、第二电容(C2)的一端接整流稳压器的正极 端，第二三极管(T2)的集电极经第七电阻(R7)分别接第五二极管(Ds)、第六 至第八二极管等四个二极管的正极，第二三极管(T2)的基极与第一三极管(T!)
的集电极、第五电阻(R5)的一端接在一起，第五电阻的另一端接第二稳压管(DW2)的另一端、第二电容(C2)的另一端、第六电阻(R6)的一端，第六电阻(R6) 的另一端分别接第一二极管(Di)、第二至第四二极管等四个二极管的正极。 其工作原理为
发电装置工作时，在一定时间内，向转子励磁绕组输入一个恒定的电流， 产生恒定的励磁磁场；
转子一开始转动时，由于转速低，输出电压也低，小于目标稳压值Uo，第 一三极管h的发射极与A点的电压小于第一稳压管DW1的击穿电压，第一三极 管h处于截止状态，而第二三极管T2的发射极与基极之间的电压大于0. 7V， 因此第二三极管T2导通，当第一线圈绕组JFi的首端B为正极，尾端C为负极， 并且第一线圈绕组JFi首端B的电位高于第二线圈绕组JF2首端D的电位、第三 线圈绕组JF3首端F的电位和第四线圈绕组JF4首端H的电位时，触发电路电流 由第一线圈JFi首端B--第二三极管T2--第七电阻R7—第五二极管D5，给第一 可控硅SC&的栅极提供触发电流，使第一可控硅导通，负载电流由第一线 圈绕组JFi首端B—负载一第一可控硅SCR广-第一线圈绕组JFi尾端C，形成闭 合回路，输出直流电；当第二线圈绕组JF2的首端D为正极，尾端E为负极，并 且第二线圈绕组JF2首端D的电位高于其它三个线圈绕组首端的电位时，触发电 路电流由第二线圈JF2首端D--第二三极管T2—第七电阻R7--第六二极管D6， 给第二可控硅SCR2的栅极提供触发电流，使第二可控硅SCR2导通，负载电流由 第二线圈绕组JF2首端D--负载--第二可控硅SCR2—第二线圈绕组JF2尾端E形 成闭合回路，输出直流电；当第三线圈绕组JF3的首端F为正极，尾端G为负极， 并且第三线圈绕组JF3首端F的电位高于其它三个线圈绕组首端的电位时，触发 电路电流由第三线圈JF3首端F--第二三极管T2--第七电阻R7--第七二极管D7，给第三可控硅SCR3的栅极提供触发电流，使第三可控硅SCR3导通，负载电流由
第三线圈绕组JF3首端F--负载一第三可控硅SCR3--第三线圈绕组JF3尾端G形成闭合回路，输出直流电；当第四线圈绕组JF4的首端H为正极，尾端K为负极，并且第四线圈绕组JF4首端H的电位高于其它三个线圈绕组首端的电位时，触发电路电流由第四线圈JF4首端H--第二三极管T2--第七电阻R7—第八二极管D8，给第四可控硅SCR4的栅极提供触发电流，使第四可控硅SCR4导通，负载电流由第四线圈绕组JF4首端H—负载--第四可控硅SCR4—第四线圈绕组JF4尾端K，形成闭合回路，输出直流电，周而复始。
随着转子转速的进一步升高，输出电压升高，第一三极管Ti的发射极与A点的电压也升高，当输出电压大于设定的目标稳压值Uo时，第一三极管Ti的发射极与A点的电压大于第一稳压管DW1的击穿电压，第一三极管Ti由截止变为导通状态，发射极与集电极之间的电压0. 2V—0. 3V，小于第二三极管T2发射极与基极之间的门槛电压0. 7V，第二三极管T2由导通变为截止，当第一线圈绕组JFi首端B的电位高于其它三个线圈绕组首端的电位时，由于第二三极管T2截止，不再向第一可控硅SCRi的栅极提供触发电流，第一可控硅SCRi延时至无正向电压时截止；当第二线圈绕组JF2首端D的电位高于其它三个线圈绕组首端的电位时，由于第二三极管T2截止，不再向第二可控硅SCR2的栅极提供触发电流，第二可控硅SCR2延时至无正向电压时截止；当第三线圈绕组JFs首端F的电位高于其它三个线圈绕组首端的电位时，由于第二三极管T2截止，不再向第三可
控硅SCR3的栅极提供触发电流，第三可控硅SCR3延时至无正向电压时截止；当
第四线圈绕组JF4首端H的电位高于其它三个线圈绕组首端的电位时，由于第二三极管T2截止，不再向第四可控硅SCR4的栅极提供触发电流，第四可控硅SCR4延时至无正向电压时截止，这样发电装置输出的电压迅速下降，第一三极管Ti
的发射极与A点的电压也下降，当输出电压低于目标稳压至Uo时，第一三极管
h截止，第二三极管T2导通，可控硅再次导通，输出直流电，当输出电压再升
高，高于UQ时，第一稳压管DW1再击穿，第一三极管Ti再导通，第二三极管 T2再截止，周而复始，第一三极管h、第二三极管T2反复处于通断状态，通过 可控硅的移相、削波、整流作用，从而保证了本发明所述励磁发电装置输出稳 定的直流电，用于给用电设施提供直流电源或给电池、超级电容充电。 本发明比较现有技术的优点在于
1、 本发明所述四相半波整流稳压器的新用途不是单纯的把四相整流稳压器 用于励磁发电机的整流稳压，而是设计了一种与此整流稳压器匹配的新的励磁 发电机结构，达到了完美的结合，取得了很好的效果。
2、 采用四相定子电枢绕组，相数多，频率低，每相绕组匝数少，电枢绕组 同步电抗小，因此无功损耗少，有效输出功率大，相比现有励磁发电技术，大 大减少了励磁电能耗损，达到了节能的目的，并且达到了降噪的目的。
3、 发电装置完全相同的四相定子电枢绕组且相位差为90度的结构特点， 使四相半波整流稳压器直接从励磁发电装置电压输出端取样，取样电路简单， 通过移相、削波、整流，使输出电压稳定在13.5V—14.5V之间，电路设计简单、 工作可靠、稳压性能好。
4、 励磁发电装置结合结构简单的整流稳压器，比较永磁发电机、永磁与励 磁混合发电机，生产与使用成本低，易于推广。
图1是本发明装置的结构示意图。图2是本发明实施例中四相半波整流稳压器的电路图。
具体实施例方式
图1: 1、后端轴承2、转轴3、后端盖4、四相半波整流稳压器5、转子6、定子铁芯7、电枢绕组8、前端盖9、风扇10、前端轴承11、皮带轮 12、螺母
图2: Ri、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7电阻；Ci、 C2电容；Di、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、D7、 Ds二极管；DW1、 DW2稳压管；Ti、 T2三极管；SC&、 SCR2、 SCR3、 SCR4可控硅；JFi、 JF2、 JF3、 JF4励磁发电机四个完全相同线圈绕组；A点为电阻Ri、 R2、R3的连接处；B为第一线圈绕组JFi的首端，C为第一线圈绕组JFi的尾端，D为第二线圈绕组JF2的首端，E为第二线圈绕组JF2的尾端，F为第三线圈绕组JF3的首端，G为第三线圈绕组JF3的尾端，H为第四线圈绕组JF4的首端，K为
第四线圈绕组JF4的尾端。
下面结合附图l、 2本发明作定一步说明
四相完全相同的电枢绕组7中的每相电枢绕组7都分别跨过定子铁芯6上的四个极依次嵌线，上述各电枢绕组7的相位差为90度，上述各电枢绕组7的首端接于发电装置的正极输出端，上述各电枢绕组7的尾端分别接四相半波整流稳压器4的输入端，组成四相励磁发电装置，后端轴承1的外圈固定安装在后端盖3的轴承孔内，前端轴承10的外圈固定安装在前端盖8的轴承孔内，转轴2贯穿安装在后端轴承1、前端轴承10的内孔中，并与风扇9、皮带轮11通过螺母12固定在转轴2上，通过前端盖8的安装孔把四相励磁发电装置安装在汽车车架上。
工作时，向转子5励磁绕组中通入恒定的电流，产生恒定的励磁磁场，发电装置皮带轮通过三角带带动转子5转动，通过四相半波整流稳压器的进行整 流稳压。
四相半波整流稳压器包括基准电路、取样电路、触发电路、和整流电路； 整流电路由第一可控硅(SCR!)、第二至第四可控硅等四个可控硅和第一二极管
(DO、第二至第八二极管等八个二极管组成；上述四个可控硅的阳极接在一起， 作为整流稳压器的负极端；第一可控硅(SC&)的阴极接第一二极管(DO的负 极和第一线圈绕组(JFD的尾端(C)，第二可控硅(SCR2)的阴极接第二二极 管(D2)的负极和第二线圈绕组(JF2)的尾端(E)，第三可控硅(SCR3)的阴 极接第三二极管(D3)的负极和第三线圈绕组(JF3)的尾端(G)，第四可控硅
(SCR4)的阴极接第四二极管(D4)的负极和第四线圈绕组(JF4)的尾端(K)， 第一可控硅(SCRi)的栅极接第五二极管(D5)的负极，第二至第四可控硅的栅 极分别接第六至第八二极管的负极；上述四个线圈绕组为四个完全相同的线圈
绕组，相位差为90度，第一线圈绕组(JFi)的首端(B)、第二线圈绕组(JF2) 的首端(D)、第三线圈绕组(JF3)的首端(F)、第四线圈绕组(JF4)的首端(H) 接在一起，作为整流稳压器的正极端；
基准电路由第一电阻(Ri)、第二电阻(R2)组成，第一电阻(Ri)和第二 电阻(R2)组成分压电路，第一电阻(Ri)的一端接于整流稳压器的正极端，第 一电阻(Ri)的另一端接于第二电阻(R2)的一端，第二电阻(R2)的另一端接 整流稳压器的负极端，第一电阻(Ri)和第二电阻(R2)的连接处作为基准电路 输出端接取样电路；
取样电路由第一电容(Ci)、第一稳压管(DW1)、第三电阻(R3)、第四电阻 (R4)、第一三极管(TD组成，第一电容(Ci)的一端和第一三极管(T!)的发射极接于整流稳压器的正极端，第一电容(d)的另一端接第三电阻(R3)的
一端和第一稳压管(DW1)的一端，第三电阻(R3)的另一端接第一电阻(Ri)和第二电阻(R2)的连接处(A)，第一稳压管(DW1)的另一端经第四电阻(R4)接第一三极管(h)的基极，第一三极管(TD的集电极作为取样电路输出端接触发电路；
触发电路由第二三极管(T2)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第二稳压管(DW2)、第二电容(C2)组成，其中第二三极管(T2)的发射极、第二稳压管(DW2)的一端、第二电容(C2)的一端接整流稳压器的正极端，第二三极管(T2)的集电极经第七电阻(R7)分别接第五二极管(D5)、第六至第八二极管等四个二极管的正极，第二三极管(T2)的基极与第一三极管(TO的集电极、第五电阻(R5)的一端接在一起，第五电阻的另一端接第二稳压管(Dw2)的另一端、第二电容(C2)的另一端、第六电阻(R6)的一端，第六电阻(R6)的另一端分别接第一二极管(Di)、第二至第四二极管等四个二极管的正极。
输出的稳压直流电直接给车载用电装置供电，也可给车载蓄电池或超级电容充电。
权利要求
1、四相半波整流稳压器新用途所述四相半波整流稳压器是指专利号为ZL2004100204309.0，发明名称为混合动力车用整流稳压器；所述新用途，是指把该整流稳压器用于四相励磁发电装置；所述四相励磁发电装置采用外定子内转子结构，包括由转轴、转子铁心、励磁绕组构成的转子和由定子铁心、电枢绕组、电机轴筒、前端盖、后端盖构成的定子，其特征在于四相完全相同的电枢绕组中的每相电枢绕组都分别跨过定子铁芯上的四个极依次嵌线，上述电枢绕组的相位差为90度，上述电枢绕组的首端接于发电装置的正极输出端，上述电枢绕组的尾端分别接所述四相半波整流稳压器的输入端，组成四相励磁发电装置；发电装置工作时，向转子励磁绕组中输入恒定的电流，以产生恒定的励磁磁场。
全文摘要
本发明提供四相半波整流稳压器的一种新用途及利用此整流稳压器的发电装置，即把该整流稳压器用于四相励磁发电装置，所述四相励磁发电装置的特征在于，具有四相完全相同的定子电枢绕组中的每相电枢绕组都分别跨过定子铁芯上的四个极依次嵌线，上述电枢绕组的相位差为90度，上述电枢绕组的首端接于发电装置的正极输出端，上述电枢绕组的尾端分别接所述四相半波整流稳压器的输入端，组成四相励磁发电装置，发电装置工作时，向转子励磁绕组中输入恒定的电流，以产生恒定的励磁磁场。本发明所述装置输出稳压的直流电，可直接给车载用电器供电，或给蓄电池、超级电容充电。
文档编号H02K3/28GK101483362SQ20091012730
公开日2009年7月15日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者柳小伟 申请人:柳小伟