一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，包括基准电路、两组采样电路、两组触发电路、两组整流电路和永磁发电机，第一触发电路和第二触发电路的采样电路、目标稳压值不同，第一触发电路的稳压值高于第二触发电路；发电机的各相电枢绕组具有中间抽头，第一整流电路对全部电枢绕组整流控制，第二整流电路对部分电枢绕组进行整流控制，其中稳压值稍高的第一触发电路控制第二整流电路。永磁发电机低速运行时主要依靠第二整流电路对外输出；永磁发电机高速运行时会切断第二整流电路，并依靠第一整流电路对外输出，由于第二整流电路所连接的电枢绕组匝数少，因此电动势相对较低，内阻也较小，可以实现永磁发电机高速弱磁调压。
【专利说明】一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机
【技术领域】
[0001]本发明提供一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，属于汽车电机【技术领域】。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]在已有的技术中，授权的发明专利:一种借助于线圈抽头的高效能发电机，专利号:201210001986.5,发明了一种一种借助于线圈抽头的高效能发电机,其每相线圈绕组由至少四匝头尾相连的单匝线圈组成，每匝线圈设有头、中、尾部抽头，这种带抽头的发电机可以实现针对不同的工况采用不同的匝数，具有阻转矩小、发电效率高的优点。申请号为200910095492.6的中国发明专利:自稳压永磁交流发电机及其方法，公开了一种自稳压永磁交流发电机及其方法，它的线圈绕组两端的主引出线与切换控制电路连接，线圈绕组的部分线圈单匝设有抽头，抽头也与切换控制电路连接，输出电压监测电路反馈连接切换控制电路，切换控制电路每隔一定的时间周期根据输出电压监测电路的信号对比额定电压选择不同的抽头对线圈绕组两端的主引出线电压进行叠加，使发电机的输出端输出额定电压。这种带有切换电路的控制方式切换时会产生电火花，不能实现瞬间不断地切换。
[0004]授权的发明专利:三相半波可控整流稳压式电子调节器，专利号:031118658，发明了一种三相半波可控整流稳压电子调节器，该技术已获得推广应用。其基准点路、采样电路、触发电路和整流电路之间的连接关系已属于公开技术。但是，该发明在发电机高速运转时依然存在一定的脉动电压过高的缺陷，这主要是因为高速时相电压过高，即使晶闸管导通角很小，也会使得导通时刻的瞬时电压过高，这会使得在高速小负载时可能存在烧灯泡的现象。由于发电机的相电压与转速和匝数成正比，因此，设计一种调压电路，在低速时使用较多的电枢绕组匝数，在高速时使用部分电枢绕组匝数，即可在提高低速电压的基础上降低高速时的电压。
[0005]本发明在此基础上提供一种可以在高速时只控制部分绕组工作的能实现高速弱磁功能的永磁稳压发电机，其控制部分绕组工作的电路是通过连个不通稳压值的电路来实现的。本发明在具体的两种稳压值的采样电路、两种稳压值实现弱磁功能上具有创造性，并可实际用于控制车用永磁发电机。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，设计一种更通过自动变换实际使用的电枢绕组匝数的车用永磁发电机高速弱磁调压电路。其技术内容为:
一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，包括基准电路、第一采样电路、第二采样电路、第一触发电路、第二触发电路、第一整流电路、第二整流电路和三相永磁发电机，其特征在于:
所述基准电路由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一电容(C1X第三电容(C3)和第八电阻(R8)组成，第一电阻(R1X第三电阻(R3)和第二电阻(R2)依次串联后分别接在正极和负极上，第一电容(C1)与第一电阻(R1)并联，第三电容(C3)和第八电阻(R8)串联后再连接在第一电阻(R1)和第三电阻(R3)的两端，用于分别检测发电机输出电压信号并进行分别滤波；
所述第一采样电路由第一稳压管(DW1)、第四电阻(R4)和第一三极管(T1)组成，第一稳压管(Dwi)和第四电阻(R4)串联后接在第一三极管(T1)的基极上，第一采样电路对第一电阻(R1)两端的电压进行取样；第二采样电路由第二稳压管(DW2)、第九电阻(R9)和第三三极管(T3)组成，第二稳压管(Dw2)和第九电阻(R9)串联后接在第三三极管(T3)的基极上，第二采样电路对第一电阻(R1)和第三电阻(R3)串联后的电压进行取样；第一三极管(T1)和第三三极管(T3)的发射极接在正极上；
所述第一触发电路由第二三极管(T2)、第五电阻(R5)、第七电阻(R7)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第六电阻(R6)、第一二极管(D1X第二二极管(D2)和第三二极管(D3)组成，第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第一二极管(D1)串联后接在A相电枢绕组尾端，用于为第二三极管(T2)提供基极电流；第五电阻(R5)的另一端、第一三极管(T1)的集电极和第二三极管(T2)的基极接在一起；第一触发电路中的第四二极管(D4)、第五二极管(D5)和第六二极管(D6)分别用于触发第一整流电路中的晶闸管；所述第二触发电路由第四三极管(T4)、第十电阻(R1CI)、第十一电阻(Rn)、第七二极管(D7)、第八二极管(D8)和第九二极管(D9)组成，分别用于触发第二整流电路中的晶闸管；其元件接法与第一触发电路相似；
所述第一整流电路由第四晶闸管(Q4)、第五晶闸管(Q5)和第六晶闸管(Q6)组成，三个晶闸管的正极接在一起，作为系统负极，三个晶闸管的负极分别接三相永磁发电机三相电枢绕组的中间抽头；所述第二整流电路由第一晶闸管(Q1X第二晶闸管(Q2)和第三晶闸管(Q3)组成，三个晶闸管的正极也接在系统的负极上，三个晶闸管的负极分别接三相永磁发电机三相电枢绕组的尾端，三相电枢绕组的首端接在一起作为正极；
第一电阻(R1)的阻值比第三电阻(R3)的阻值大得多，因此第二触发电路的目标稳压值比第一触发电路的目标稳压值稍高。
[0007]如上所述一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，其特征在于电枢绕组抽头的匝数占总匝数的比例约等于黄金分割点，即大于0.6且小于0.65。
[0008]如上所述一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，其特征在于电枢绕组和整流电路采用两相或四相等非三相结构。
[0009]如上所述一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，其特征在于电枢绕组和整流电路采用半控桥式整流电路。
[0010]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1.永磁发电机低速运行时主要依靠第二整流电路对外输出；永磁发电机高速运行时会切断第二整流电路，并依靠第一整流电路对外输出，由于第一整流电路所连接的电枢绕组匝数少，因此电动势相对较低，内阻也较小，可以实现永磁发电机高速弱磁调压；
2.第一触发电路和第二触发电路的所采样的电压不同，第一触发电路的目标稳压值比第二触发电路的稍高，一旦达到第一触发电路的目标稳压值，第二整流电路便因没有触发电流而自动关闭；
3.第二触发电路的目标稳压值也高于蓄电池工作电压(传统的汽车蓄电池12.6V),第二触发电路工作时，也可以为蓄电池充电，而且此时充电电压较低，充电电流小，适合永磁发电机低速的输出特性；
4.第一触发电路的目标稳压值为标准的蓄电池充电电压(传统的汽车蓄电池14.4V),第二触发电路工作时充电电流大，适合永磁发电机高速的输出特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施例的电路图；
图2是本发明实施例采用两相电枢绕组时的电路图；
图3是本发明实施例采用三相半控桥整流时的电路图。
【具体实施方式】
[0012]图1是本发明实施例的电路图，包括基准电路、第一采样电路、第二采样电路、第一触发电路、第二触发电路、第一整流电路、第二整流电路和永磁发电机。
[0013]基准电路由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一电容(C1X第三电容(C3)和第八电阻(R8)组成，第一电阻(R1X第三电阻(R3)和第二电阻(R2)依次串联后分别接在正极和负极上，第一电容(C1)与第一电阻(R1)并联，第三电容(C3)和第八电阻(R8)串联后再连接在第一电阻(R1)和第三电阻(R3)的两端，用于分别检测发电机输出电压信号并进行分别滤波。
[0014]第一采样电路由第一稳压管(DW1)、第四电阻(R4)和第一三极管(T1)组成，第一稳压管(Dwi)和第四电阻(R4)串联后接在第一三极管(T1)的基极上，第一采样电路对第一电阻(R1)两端的电压进行取样。第二采样电路由第二稳压管(DW2)、第九电阻(R9)和第三三极管(T3)组成，第二稳压管(Dw2)和第九电阻(R9)串联后接在第三三极管(T3)的基极上，第二采样电路对第一电阻(R1)和第三电阻(R3)串联后的电压进行取样；第一三极管(T1)和第三三极管(T3)的发射极接在正极上。
[0015]第一触发电路由第二三极管(T2)、第五电阻(R5)、第七电阻(R7)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第六电阻(R6)、第一二极管(D1X第二二极管(D2)和第三二极管(D3)组成，第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第一二极管(D1)串联后接在A相电枢绕组尾端，第二二极管(D2)分别接第六电阻(R6)和B相电枢绕组尾端，第三二极管(D3)分别接第六电阻(R6)和C相电枢绕组尾端，用于为第二三极管(T2)提供基极电流。第五电阻(R5)的另一端、第一三极管(T1)的集电极和第二三极管(T2)的基极接在一起；第七电阻(R7)串联在第二三极管(T2)和第四二极管(D4)之间，第四二极管(D4)、第五二极管(D5)和第六二极管(D6)分别用于触发第一整流电路中的三个晶闸管。所述第二触发电路由第四三极管(T4)、第十电阻(R1CI)、第十一电阻(Rn)、第七二极管(D7)、第八二极管(D8)和第九二极管(D9)组成，分别用于触发第二整流电路中的晶闸管；其元件接法与第一触发电路相似。
[0016]第一整流电路由第四晶闸管(Q4)、第五晶闸管(Q5)和第六晶闸管(Q6)组成，三个晶闸管的正极接在一起，三个晶闸管的负极分别接永磁发电机三相电枢绕组的中间抽头。第二整流电路由第一晶闸管(Q1X第二晶闸管(Q2)和第三晶闸管(Q3)组成，三个晶闸管的正极接在一起，三个晶闸管的负极分别接永磁发电机三相电枢绕组的尾端，三相电枢绕组的首端接在一起作为正极。
[0017]第一电阻(R1)的阻值比第三电阻(R3)的阻值大得多，因此第二触发电路的目标稳压值比第一触发电路的目标稳压值稍高。
[0018]如上所述一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，其电枢绕组抽头的匝数占总匝数的比例约等于黄金分割点，即大于0.6且小于0.65。
[0019]图2是本发明实施例采用两相电枢绕组时的电路图。该电路配合的发电机采用两相绕组，其电路接法同图1所述。
[0020]图3是本发明实施例采用三相半控桥整流时的电路图。与图1所采用的三相半波整流电路不同，本图所示的电路采用三相半控桥整流器，其三相绕组分别接三相半控桥的三个桥臂中点，三相绕组的另一端接在一起作为中性极，其他电路接法同图1所述。
[0021]其工作原理为:当发电机低速运转时，由于转速低，输出电压小于目标稳压值，第一三极管和第三三极管处于截止状态，第二三极管和第四三极管导通，第一晶闸管(Q1)、第二晶闸管(Q2)、第三晶闸管(Q3)、第四晶闸管(Q4)、第五晶闸管(Q5)和第六晶闸管(Q6)被触发导通，但由于第二整流电路所接的电压更低，因此第二整流电路起作用，系统输出直流电。
[0022]随着发电机转速的升高，输出电压也随着升高，当输出电压大于第二目标稳压值但小于第一目标稳压值时，第三三极管导通，第四三极管截止，不再向第一晶闸管(Q1)、第二晶闸管(Q2)、第三晶闸管(Q3)提供触发电流，但由于此时输出电压小于第一目标稳压值，因此第一触发电路仍然导通，第四晶闸管(Q4)、第五晶闸管(Q5)和第六晶闸管(Q6)依旧会导通，因此永磁发电机高速运行时会切断第一整流电路，并依靠第二整流电路对外输出，由于第二整流电路所连接的电枢绕组匝数少，因此电动势相对较低，内阻也较小，可以实现永磁发电机高速弱磁调压。
[0023]如果输出电压高于第一目标稳压值，则第四三极管和第二二极管都截止，第一整流电路和第二整流电路都因无触发电流而截止，晶闸管续流至无正向电压时截止，输出电压下降。当输出电压下降到低于第一目标稳压值时，第二整流电路恢复导通，周而复始，保证发电机输出电压稳定的直流电。
[0024]第三电容(C3)和第八电阻(R8)串联后对第二采样电压进行滤波，可以降低第二采样电路的误导通次数。
【权利要求】
1.一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，包括基准电路、第一采样电路、第二采样电路、第一触发电路、第二触发电路、第一整流电路、第二整流电路和三相永磁发电机，其特征在于: 所述基准电路由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一电容(C1X第三电容(C3)和第八电阻(R8)组成，第一电阻(R1X第三电阻(R3)和第二电阻(R2)依次串联后分别接在正极和负极上，第一电容(C1)与第一电阻(R1)并联，第三电容(C3)和第八电阻(R8)串联后再连接在第一电阻(R1)和第三电阻(R3)的两端，用于分别检测发电机输出电压信号并进行分别滤波； 所述第一采样电路由第一稳压管(DW1)、第四电阻(R4)和第一三极管(T1)组成，第一稳压管(Dwi)和第四电阻(R4)串联后接在第一三极管(T1)的基极上，第一采样电路对第一电阻(R1)两端的电压进行取样；第二采样电路由第二稳压管(DW2)、第九电阻(R9)和第三三极管(T3)组成，第二稳压管(Dw2)和第九电阻(R9)串联后接在第三三极管(T3)的基极上，第二采样电路对第一电阻(R1)和第三电阻(R3)串联后的电压进行取样；第一三极管(T1)和第三三极管(T3)的发射极接在正极上； 所述第一触发电路由第二三极管(T2)、第五电阻(R5)、第七电阻(R7)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第六电阻(R6)、第一二极管(D1X第二二极管(D2)和第三二极管(D3)组成，第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第一二极管(D1)串联后接在A相电枢绕组尾端，用于为第二三极管(T2)提供基极电流；第五电阻(R5)的另一端、第一三极管(T1)的集电极和第二三极管(T2)的基极接在一起；第一触发电路中的第四二极管(D4)、第五二极管(D5)和第六二极管(D6)分别用于触发第一整流电路中的晶闸管；所述第二触发电路由第四三极管(T4)、第十电阻(R1CI)、第十一电阻(Rn)、第七二极管(D7)、第八二极管(D8)和第九二极管(D9)组成，分别用于触发第二整流电路中的晶闸管；其元件接法与第一触发电路相似； 所述第一整流电路由第四晶闸管(Q4)、第五晶闸管(Q5)和第六晶闸管(Q6)组成，三个晶闸管的正极接在一起，作为系统负极，三个晶闸管的负极分别接三相永磁发电机三相电枢绕组的中间抽头；所述第二整流电路由第一晶闸管(Q1X第二晶闸管(Q2)和第三晶闸管(Q3)组成，三个晶闸管的正极也接在系统的负极上，三个晶闸管的负极分别接三相永磁发电机三相电枢绕组的尾端，三相电枢绕组的首端接在一起作为正极； 第一电阻(R1)的阻值比第三电阻(R3)的阻值大得多，因此第二触发电路的目标稳压值比第一触发电路的目标稳压值稍高。
2.如权利要求1所述一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，其特征在于电枢绕组抽头的匝数占总匝数的比例约等于黄金分割点，即大于0.6且小于0.65。
3.如权利要求1所述一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，其特征在于电枢绕组和整流电路采用两相或四相等非三相结构。
4.如权利要求1和权利要求3所述一种带高速弱磁功能的车用永磁稳压发电机，其特征在于电枢绕组和整流电路采用半控桥式整流电路。
【文档编号】H02P9/16GK103795314SQ201410075448
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】史立伟, 张学义, 莫言杰, 尹红彬 申请人:山东理工大学