一种汽车交流发电机调速控制装置及其装配方法与流程

技术领域：

本发明涉及汽车交流发电机用调速控制装置及其装配方法，所述装置包含增速机构、离合器以及电子控制模块。

背景技术：
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发动机通过皮带将动力传递给汽车交流发电机，速比通常是固定值，在1∶2～1∶4之间。车辆行驶中，随着发动机转速的变化，发电机转速通常在1500rpm～12000rpm间变化。汽车交流发电机的转换能量密度(每千克质量所转换的能量)随着发电机转速的上升而提高，在车辆怠速时，输出电流只有额定值的40％左右。^【1】

城市车辆(特别是公交车)的发动机经常运行在怠速和低速工况，在夏季有空调等大负荷用电器工作时，如果发电机的输出不能满足车辆所有用电器需求，则会导致电瓶亏电故障。所以车辆在匹配发电机时的原则是，发电机在怠速时的输出要满足车辆主要用电器的需求；这就使得因怠速时发电机不能输出额定值而必须匹配更大功率的发电机，发电机的有效使用功率远低于额定功率。

一种带齿轮增速机构的发电机，通过行星齿轮或者偏置齿轮对发动机皮带轮传递的转速进行二次增速，可以有效提高发电机的传动比，使车辆怠速和低速时的发电机转速得到提升。^【2】但由于速比仍是固定值，为了保证轴承寿命，速比受限于发电机最高工作转速，速比通常不能超过1∶5。

1.[德]康拉德·莱夫(konradreif)主编，孙泽昌等译.bosch汽车电气与电子.北京：北京理工大学出版社，2014.8，第二十一章，图21-2-2

2.锦州汉拿电机有限公司.带有行星齿轮的发电机：中国，zl200820232396.2[p].2008-12-26[2009-12-09]

技术实现要素：
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本发明是着眼于解决上述技术课题而构思的，其目的在于使车用交流发电机在发动机的怠速状态即可输出额定功率，同时在发动机高速状态时发电机不至于超速而导致轴承故障。

为了达到上述目的，本发明提供一种具有离合器、增速机构和电子控制模块的车用交流发电机调速控制装置。其中，增速机构的前端为离合器，后端为交流发电机的安装接口。

此外，本发明的结构特征为离合器的定子固定在齿轮增速机构的壳体上，并由齿轮增速机构的壳体支撑。齿轮增速机构的壳体一端有突出部，深入到离合器内腔，且离合器的轴承内圈压装固定在增速机构壳体突出部圆柱面上。

此外，在上述发明中，齿轮增速机构可以是行星齿轮增速结构、普通圆柱齿轮增速结构。

而且，在上述发明中，当齿轮增速机构是行星齿轮增速机构时，其结构特征在于动力输入轴为行星轮系的转臂(行星架)，动力输出轴为中心轮(太阳轮)。

而且，在上述发明中，行星齿轮增速机构的特征在于，行星轮系的支撑轮为内齿轮，内齿轮固定在齿轮增速机构的壳体上。

而且，在上述发明中，行星齿轮增速机构的特征在于，转臂和行星齿轮增速机构的壳体之间安装有轴承。

此外，在上述各项发明中，离合器可以是干式电磁离合器、磁粉式电磁离合器。

而且，在上述发明中，当离合器为干式电磁离合器时，皮带轮即为离合器的转子，轴承的外圈压装固定在皮带轮内腔的圆柱表面上，轴承内圈固定在行星齿轮增速机构的壳体上。

而且，在上述发明中，干式电磁离合器的特征在于，皮带轮包含与其旋转中心同轴的环形槽。

而且，在上述发明中，干式电磁离合器的特征在于，定子线圈嵌入皮带轮的环形槽中，同时定子线圈和环形槽有空气间隙，并且保证不接触。

而且，在上述发明中，干式电磁离合器的特征在于，电磁离合器的吸盘通过螺母和键固定在行星齿轮增速机构的转臂上。

此外，本发明的结构特征为，行星齿轮机构的壳体上装有转速传感器，该传感器通过线束接插件和电子控制模块连接。

而且，在上述发明中，干式电磁离合器的特征在于，皮带轮端面与转速传感器相对的位置有齿或空缺，这些齿或空缺在扫过转速传感器时，可以将脉冲信号传递到电子控制模块。

此外，车用交流发电机调速控制装置，其电子控制模块的特征为，具有离合器控制功能，能够根据转速传感器提供的信号计算皮带轮的转速，并据此计算出发电机转子转速，并通过特定的算法来控制离合器总成的吸合及断开。

附图说明：

图1为表示本发明的一个示例的剖视图。

图2为表示应用了本发明的车用交流发电机的系统框图。

图3为表示应用了本发明的车用交流发电机的电性能特性曲线。

具体实施方式：

以下根据图中所示的具体实施例对本发明进行说明。

图1为本发明一个实施例的剖视图。

根据图1所示，离合器为干式单片电磁离合器，由吸盘总成1、皮带轮2、定子总成3组成。增速机构为行星齿轮增速，由外壳5、转臂11、行星轮6、动力输出轴7、内齿轮8组成。

外壳5有深入到皮带轮内腔的结构，并且外壳5通过轴承10和皮带轮2装配在一起。转臂11通过轴承9和外壳5固定在一起。

吸盘总成1和转臂11固定在一起，动力通过吸盘总成1和转臂11传递到行星齿轮机构。

离合器为常开形式，当电子控制模块13给定子总成3的线圈通电后，在线圈磁场的吸合力作用下，吸盘总成1同皮带轮2吸合。

图2为应用了本发明的车用交流发电机的系统框图。

发动机14的曲轴皮带轮15通过皮带16同皮带轮2相连，行星齿轮增速机构19的动力输出轴7同发电机20的转子轴固定在一起。

车辆起动过程中，发动机14的曲轴皮带轮15通过皮带16拖动皮带轮2旋转，此时离合器17是分离状态，这样可以减小发动机14的起动力矩，使之更容易起动。当车辆起动成功后，电子控制模块13给离合器定子3的线圈通电，离合器17吸合，动力通过皮带轮2、吸盘总成1、转臂11、行星轮6、动力输出轴7依次传递，最终带动发电机19的转子旋转，发电机开始发电。

由于有行星增速机构18存在，在车辆怠速时，发电机19的转子即可达到额定输出的转速，使得发电机19在车辆怠速时即可输出额定值电流。

电子控制模块13通过插接器12和定子总成3的线圈，以及转速传感器4相连。安装在行星增速机构外壳5上的转速传感器4获得皮带轮2的旋转脉冲信号，传递到电子控制模块13，从而根据行星增速机构18的速比可以计算出发电机19的转子转速，并通过特定的算法来控制离合器总成17的吸合及断开。

当随着车辆的行走，发电机19的转速持续升高，达到工作上限时，电子控制模块13切断离合器总成17的定子线圈的电流，吸盘总成1和皮带轮2分离，转子转速回落，避免了发动机14高速运转时，发电机19的转子超速而导致轴承故障。

图3为表示应用了本发明的车用交流发电机的电性能特性曲线。曲线20为应用本发明的发电机输出特性曲线，21为传统发电机输出特性曲线。

在附图和说明书中对应的构件使用的参考标号如下：

1吸盘总成

2皮带轮

3定子总成

4转速传感器

5外壳

6行星轮

7输出轴

8内齿轮

9轴承

10轴承

11转臂

12插接器

13电子控制模块

14发动机

15曲轴皮带轮

16皮带

17离合器总成

18行星增速机构

19发电机

20应用本发明的发电机输出特性曲线

21传统发电机输出特性曲线。