专利名称：阻值变换交流发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种向汽车等机动车辆上的用电设备提供电源和向蓄电池充电的装置，尤其是利用″限流控制三相双投继电器″对″延边三角和双三角″两种内阻各异的定子三相绕组实施选点限流控制和变换；实现二位式电流升级，成倍的提高比功率、减少铜损、提高效率15％以上的阻值变换交流发电机。
目前，公知车用交流发电机构造是由定子、转子和整流三大部分组成；定子绕组90％以上是采用″星形″接线方法，也有极少数采用″三角形″接线方法；但这种传统的固定式定子三相绕组，只能在单一的输出特性曲线内工作，如
图1中的1和2所示如重点保证达到14伏0安的转速≤1100r／min，最大输出功率就要减小，如图1中输出特性曲线1所示；如重点保证增加最大输出功率，达到14伏0安的转速就要高于 1100r／min，如图1中输出特性曲线2所示。这种固定式三相绕组要想提高功率，只有加大交流发电机的规格，改变整机的设计，加大体积，增加重量，加大材料消耗，提高制造成本。虽然，日本丰田和我国福建仙游电机厂早已利用增加星形绕组的中性二极管，吸收交流发电机三次谐波等所产生的电能，来提高交流发电机的比功率，但也只能提高10％至15％，满足不了大幅度提高比功率的要求。
对于传统的交流发电机的技术性能，通过目前车用交流发电机生产厂家的产品说明书，都可证实；例如JFZ141、JFB151、JFZ171交流发电机，可以从北京市汽车电机厂的产品说明书的输出特性曲线中证实。
本实用新型的目的是提供一种阻值变换交流发电机，它不仅能向车用电器和蓄电池提供电能，而且能在保证国家标准规定的达到0安14伏的转速≤1100r／min的基础上，成倍的提高比功率、减少铜损、降低温升、提高效率15％以上。
本实用新型的目的是这样实现的通过对定子三相绕组不同匝数的交流发电机输出特性曲线的分析，如图1的输出特性曲线的1和2所示如果把定子三相绕组匝数多和匝数少的两台交流发电机的输出特性曲线结合起来，也就是说，用一台交流发电机实现定子三相绕组匝数多和匝数少的自动选点变换，经过优化设计，在两条输出特性曲线的交插处实现自动变换，就可以实现二位式电流升级，就可以在≤1100r／min达到14伏0安的情况下，实现在≤6000r／min以下，成倍的提高比功率、减少铜损、提高效率15％以上的目的，如图2所示。
具体实施方法和步骤1、确定每相绕组的匝数和导线截面积新绕组的匝数，应比原星形绕组的匝数减少33％；新绕组的导线(两根合起来的)截面积，应比原星形绕组导线的截面积增大33％。
2、三相绕组的绕制必须两根并绕，两根导线的截面积、匝数、节距、嵌线角度要一样。
3、嵌线时要将定子三相绕组的九根引线的位置，尽量安排在与″限流控制三相双投继电器″接线方便的地方。
4、导线与定子铁芯，导线与导线(包括两根并绕的导线)之间，都要保持良好的绝缘。
5、三相定子绕组的接线这是与传统的车用交流发电机有着重要区别的部分，采用的是″延边三角和双三双变换定子绕组及变换装置″，如图3所示，要将定子三相绕组分为两根并绕，其中一根A2相(15)、B2相(16)、C2相(17)接成固定式三角形绕组，将A2相(15)的尾和B2相(16)的头相接，编号为8，将B2相(16)的尾和C2相(17)的头相接，编号为9，将C2相(17)的尾和A2相(15)的头相接，编号为7。另一根导线，A1相(12)的头，编号为1，A1相(12)的尾，编号为4，B1相(13)的头，编号为2，B1相(13)的尾，编号为5，C1相(14)的头，编号为3，C1相(14)的尾，编号为6。
编号是为了顺利准确的把定子三相绕组引出的9根引线与″限流控制三相双投继电器″的9个触点接线柱，以及两组九管三相桥式整流电路联接起来，如图3所示。
6、″限流控制三相双投继电器″，如图3中18、19所示这是在原车用交流发电机中，又增加的一个部分，其构造从正面看，第三层的三个接线柱，分别编号为4、5、6，这三个接线柱，实质是三个动触点接线柱，从背面看，处在第一层静触点和第二层静触点之间，动触点上面的三个静触点接线柱编号为7、8、9；动触点下面的三个静触点接线柱编号为3、1、2。
7、将定子三相绕组的1、2、3、4、5、6、7、8、9对号分别和″限流控制三相双投继电器″的1、2、3、4、5、6、7、8、9对号相接并焊牢；定子三相绕组的7、8、9不只要与″三相双投继电器″接线柱的7、8、9对号相接，而且也要分别与容量大的九只二极管组成的″三相桥式整流电路″相接，定子三相绕组的1、2、3不只要与″三相双投继电器″的1、2、3对号相接，而且也要分别与容量小的九只二极管组成的″三相桥式整流电路″相接，如图3所示。
当″限流控制三相双投继电器″的电流线圈没有电流或电流低于两种绕组输出特性曲线交插点应有的电流时，在拉力弹簧的作用下，动触点的4、5、6分别与上层静触点的7、8、9相接(4和7接、5和8接、6和9接)；此时定子三相绕组形成″延边三角形″接线方法；这种接法的线与线之间的绕组匝数是″双三角形″线与线之间绕组匝数的3倍；能使交流发电机定子三相绕组的线与线之间的匝数不低于原传统交流发电机线与线之间的绕组匝数，所以能使交流发电机达到国家标准规定的空载(0安)14伏的转速≤1100r／min。
当交流发电机的负载电流上升到两种输出特性曲线的交插点时，″限流控制三相双投继电器″的电流线圈产生的磁化强度克服动触点的弹簧拉力，而使″三相双投继电器″的动触点4、5、6同时离开上层三个静触点7、8、9，而与动触点下层的三个静触点3、1、2相接(4和3接、5和1接、6和2接)，此时定子三相绕组从″延边三角″变换成″双三角″；″双三角″接法的线与线之间的匝数，是″延边三角″时线与线之间匝数的1／3；导线截面积增加了一倍，内阻大大减少，所以交流发电机的输出功率成倍的提高。
8、要求″三相双投继电器″的触点，要有良好的密封，严防灰土杂物侵入，以便确保触点的经久耐用。
9、除要求正极元件板，要与壳保持良好的绝缘以外，要求两个负极元件板也要与壳体保持良好的绝缘，两个负极元件板通过限流控制三相双投继电器电流线圈搭铁；如图3中19所示。
本实用新型一经实施与现有技术相比，具有以下优点和积极效果1、不但能使交流发电机保持良好的低速充电性能，使达到空载额定电压的转速≤1100r／min，而且还能成倍的提高交流发电机的比功率；2、不但能减少交流发电机体积、重量、降低铜线的消耗，而且还能减少铜损、减少三相绕组的电流密度、降低温升、减缓绝缘材料的老化过程，延长交流发电机的使用寿命；例如一台定子铁芯外径∮120、内径∮82、厚29mm的无刷交流发电机，定子三相绕组用∮1.16的高强度聚脂漆包线，在12极36槽节距1－4的每个槽内各下双9匝，励磁绕组用∮0.8的高强度聚脂漆包线，绕498匝，定子绕组采用传统的固定式星形接线方法；如低速充电性能保持在≤1100r／min达到空载额定电压14伏；最大输出电流，只能达到42.5安培；最大输出功率14×42.5＝595瓦，效率40.3％，温升39℃，每平方毫米的电流密度是16.4安。
同一台交流发电机，改为″延边三角和双三角变换定子绕组及变换装置″，(励磁绕组不变)，定子绕组匝数从两根并绕9匝，减少33％，变为两根并绕6匝；导线从两根∮1.16(1.056平方毫米)加大33％，变为∮1.34(1.4平方毫米)两根并绕；每槽导线总截面积从19平方毫米，下降到导线总截面积16.8平方毫米；达到14伏0安的转速≤1100r／min；当转速升高到5000r／min时，这台交流发电机的输出功率已提高一倍，达到了14伏85安1190瓦了；如以输出功率1000瓦(14伏 72安)计算，定子绕组每平方毫米的电流密度仅12.13安培，铜损大幅度的减少，温升降低，仅36℃，效率提高到55％。
还是同一台交流发电机，定子三相绕组还是采用″延边三角和双三角变换定子绕组和变换装置″，把励磁绕组改用∮0.62的高强度聚脂漆包线，绕826匝，定子三相绕组从两根并绕6匝，改为两根并绕14匝，导线从∮1.34(1.4平方毫米)，改为∮0.9(0.64平方毫米)，每槽导线的总截面从16.92平方毫米，上升到17.8平方毫米；达到28伏空载0安时的转速仅942r／min，当转速升高到4980r／min时，输出电压保持28伏，输出电流已达到46安，输出功率1288瓦，如以输出功率1000瓦(28伏36安)计算，三相定子绕组导线每平方毫米的电流密度13.35安，温升38℃，效率提高到64.6％。
3、由于本实用新型 适用于国内外的各种类型的有刷和无刷交流发电机，对从小功率向大功率过度起到了简化过程，节省材料和工时的作用。
4、为各种类型的汽车、拖拉机、联合收割机、挖掘机、机帆船等使用的交流发电机大幅度的提高效率，减少能源消耗，也起到一定的作用。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型14伏1000瓦实施例的阻值变换交流发电机的输出特性曲线。
图1中1是匝数多的″延边三角″定子三相绕组的输出特性曲线。
图1中2是匝数少的″双三角″定子三相绕组的输出特性曲线。
图1中3是前两种输出特性曲线的交插点。
图2是本实用新型实施例14伏1000瓦阻值变换交流发电机的输出特性曲线。
图3是本实用新型的电路原理和接线图。
图3中1是A1相(12)绕组的头，2是B1相(13)绕组的头，3是C1相(14)绕组的头，4是A1相(12)绕组的尾，5是B1相(13)绕组的尾，6是C1相(14)绕组的尾，7是″三角形″绕组A2相(15)的头和C2相(17)的尾连接线，8是″三角形″绕组B2相(16)的头和A2相(15)的尾连接线，9是三角形绕组C2相(17)的头和B2相(16)的尾连接线，10是″三相双投继电器″电流线圈的头，11是″三相双投继电器″电流线圈的尾，12是定子三相绕组的A1相，13是定子三相绕组的B1相，14是定子三相绕组的C1相，15是定子三相绕组的A2相，16是定子三相绕组的B2相，17是定子三相绕组的C2相，18是″三相双投继电器″，18图中1是下层静触点中间接线柱，18图中2是下层静触点右边接线柱，18图中3是下层静触点左边接线柱，18图中4是中间层动触点左边接线柱，18图中5是中间层动触点中间接线柱，18图中6是中间层动触点右边接线柱，18图中7是上层静触点左边接线柱，18图中8是上层静触点中间接线柱，18图中9是上层静触点右边接线柱，图中10是″限流控制电流线圈″(19)的头。图中11是″限流控制电流线圈″(19)的尾，也是两个三相桥式整流电路的搭铁线，19、限流控制三相双投继电器的电流线圈，20、2CZQ40正极二极管，21、2CZQ40负极二极管，22、2CZQ20正极二极管，23、2CZQ20负极二极管，24、IN5406正极二极管，25、蓄电池，26、电压调节器，27、励磁线圈，28、B＋电枢接线柱，29、D＋励磁电源接线柱，30、N代中性线。
图3中的1、2、3不只与22、23、24组成的″三相桥式整流电路″相接，而且与″三相双投继电器″(18)中的1、2、3对号相接，图3中的4、5、6与″三相双投继电器″(18)中的4、5、6对号相接，图3中的7、8、9不只要与20、21、24组成的″三相桥式整流电路″相接，而且与″三相双投继电器″(18)中的7、8、9对号相接。
权利要求1.一种阻值变换交流发电机，其特征是三相定子绕组必须用同样截面积的导线，两根并绕嵌在定子铁芯槽内，两根导线分成两部分，一部分接成固定式三角形三相定子绕组，三根火线分别与限流控制三相双投继电器的上层三个静触点的接线柱和功率大的九管三相桥式整流电路连接，另一部分三相定子绕组的头1、2、3，分别与限流控制三相双投继电器的下层三个静触点的接线柱和功率小的九管三相桥式整流电路连接，此部分三相定子绕组的尾，分别与限流控制三相双投继电器的中间三个动触点的接线柱连接。
2.根据权利要求1所述的阻值变换的交流发电机，其特征是两组九管三相桥式整流电路同型号、同极性的二极管之间并联，负极必须通过″限流控制三相双投继电器″的限流控制电流线圈后再搭铁。
专利摘要一种阻值变换交流发电机，比功倍增的车用电源，其特征是三相绕组必须两根截面积一样的导线并绕，一根接成“三角形”，火线分别与“双投继电器”上层三个静触点和功率大的“三相桥”整流电路连接，另一根组成的三相绕组的头，分别与“双投继电器”下层三个静触点和功率小的“三相桥”整流电路连接，尾分别与“双投继电器”三个动触点连接，利用继电器电流线圈的电流，对“延边三角”和“双三角”实施选点变换，两组“三相桥”同型号、同极性二极管并联，负极通过“继电器电流线圈”搭铁。
文档编号H02K3/28GK2115603SQ9220128
公开日1992年9月9日 申请日期1992年1月25日 优先权日1992年1月25日
发明者熊希久 申请人:熊希久