專(zhuān)利名稱(chēng)：信步整流發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本設(shè)計(jì)屬于無(wú)刷發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，涉及到機(jī)動(dòng)車(chē)輛，特別是汽車(chē)用發(fā)電機(jī)。
同步整流發(fā)電機(jī)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外通用的汽車(chē)發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)由于電刷的接觸，降低了發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性。美國(guó)通用汽車(chē)公司1983年生產(chǎn)的30－SI／TR交流無(wú)刷發(fā)電機(jī)，工作原理與爪極有刷同步整流發(fā)電機(jī)大同小異，皆屬于內(nèi)磁路式。激磁繞組裝在固定于后端蓋的中心園筒托架上，由此使爪極轉(zhuǎn)子磁回路增加了兩個(gè)氣隙，需要消耗較多的激磁電流。后端蓋有一提升一倍系統(tǒng)電壓的變壓器。該電機(jī)的體積和重量都較大。
本設(shè)計(jì)的目的，是變爪極激磁系統(tǒng)內(nèi)磁路式為外磁路式，電樞繞組按三角形或星形連接方式，使系統(tǒng)電壓提升一倍，提供一種無(wú)刷、體積小、功率大、重量輕、可靠性高，以適應(yīng)現(xiàn)代汽車(chē)所要求的發(fā)電機(jī)。
本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于同軸的初級(jí)和次級(jí)轉(zhuǎn)子的槽中繞組互為逆相序連接，與爪極激磁定子對(duì)應(yīng)的初級(jí)轉(zhuǎn)子起電樞作用，與電樞定子對(duì)應(yīng)的次級(jí)轉(zhuǎn)子則產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時(shí)，爪極定子磁場(chǎng)相對(duì)于初級(jí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速則為－n1。設(shè)爪極定子磁極和對(duì)應(yīng)的初級(jí)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)為P1，繞組中的電勢(shì)頻率為
f1＝n1p1(1)次級(jí)轉(zhuǎn)子繞組中的電流頻率f2與f1相等f(wàn)2＝f1(2)設(shè)次級(jí)轉(zhuǎn)子和對(duì)應(yīng)的定子電樞繞組的極對(duì)數(shù)為P2，相對(duì)于次級(jí)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為n2＝f2／p2(3)相對(duì)于電樞定子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n′2為n2與n1之和。由(1)、(2)、(3)式得出n′2＝n1＋n2＝(1＋p1／p2)n1式中(1＋p1／p2)為磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n′2與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1之比的倍數(shù)，以此稱(chēng)該電機(jī)為倍步發(fā)電機(jī)。對(duì)于導(dǎo)條轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)必須相等p1＝p2，則磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的2倍。初級(jí)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電功率，以增加次級(jí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的方式由電樞定子集中輸出。由于初級(jí)轉(zhuǎn)子與爪極激磁定子既是激磁系統(tǒng)，也是產(chǎn)生電磁功率的系統(tǒng)，使發(fā)電機(jī)的體積大大縮小。
如果電樞定子三相繞組按星形連接，其最低額定轉(zhuǎn)速起電電壓為28伏，三角形連接時(shí)則為16.2伏，為14伏系統(tǒng)電壓的1.16倍。但在電壓調(diào)節(jié)器的控制下，將其穩(wěn)定在14伏額定值上，并可在低于最低額定轉(zhuǎn)速下獲得14伏起電電壓。
從電流關(guān)系看，設(shè)星形連接時(shí)額定功率的線電流為1倍，三角形連接時(shí)電壓低一倍，線電流需增至2倍，而相電流則必須增至1.16倍，導(dǎo)線面積增加0.16倍就能滿足同功率兩種系統(tǒng)電壓的需要。因此，僅增加少量用銅量，卻擴(kuò)大了發(fā)電機(jī)適應(yīng)兩種系統(tǒng)電壓的通用性。
本設(shè)計(jì)的實(shí)施方案用以下附圖給予說(shuō)明。


圖1是倍步整流發(fā)電機(jī)的電路詳圖；圖2是圖1中電壓調(diào)節(jié)電路詳圖；圖3是整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖4是后端蓋軸視圖。
本設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施方案示于圖1。圖中爪極定子中的激磁繞組(1)以“·”表示正極端兩組線圈的四個(gè)接線端子m、n、o、p按異名端n、o串連，以適應(yīng)28伏系統(tǒng)電壓激磁的需要。激磁繞組正極端m，續(xù)流二極管(11)的陰極端，換向接線端子(10)，電容(12)的正極與接線端子L連接。激磁繞組(1)的負(fù)極端p與電壓調(diào)節(jié)電路(9)，續(xù)流二極管(11)的陽(yáng)極連接。開(kāi)關(guān)(6)的一端與接線端子L連接，另一端與蓄電池(7)的正極，三相全波整流器(5)的正極端連接。電壓調(diào)節(jié)電路(9)的負(fù)極，電容(12)的負(fù)極，三相全波整流器(5)的負(fù)極，蓄電池(7)的負(fù)極與接地端子D連接。接線端子F為外接觸點(diǎn)調(diào)節(jié)器時(shí)備用。電壓調(diào)節(jié)電路(9)的電壓輸入端(9a)適用于28伏系統(tǒng)電壓，(9b)適用于14伏系統(tǒng)電壓。三相電樞繞組(3)的首端A、B、C與尾端X、Y、Z的接線端子固定在電路板(4)中。三相全波整流器(5)與A、B、C接線端子連接，尾端X、Y、Z短接時(shí)，按星形連接形式以滿足28伏系統(tǒng)電壓需要，按A－Y、B－Z、C－X連接成三角形以滿足14伏系統(tǒng)電壓需要。同軸的初級(jí)轉(zhuǎn)子繞組(2)與次級(jí)轉(zhuǎn)子繞組(2′)按每極對(duì)四槽四相導(dǎo)條兩者互為逆相序連接，經(jīng)端環(huán)(30)、(31)短接。
電壓調(diào)節(jié)裝置(8)由電壓調(diào)節(jié)電路(9)，激磁繞組串、并連接線端子m、n、o、p，續(xù)流二極管(11)，換向接線端子(10)、(9a)、(9b)，濾波電容(12)組成。
由上述組成的電路，當(dāng)接通開(kāi)關(guān)(6)，初始電流經(jīng)激磁繞組(1)，電壓調(diào)節(jié)電路(9)使激磁繞組(1)與電源負(fù)極之間導(dǎo)通，爪極定子產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，初級(jí)轉(zhuǎn)子相對(duì)于爪極定子磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流，通過(guò)逆相序次級(jí)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一相對(duì)于次級(jí)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相加，使兩級(jí)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電功率集中由電樞定子輸出。
當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加使電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，電壓調(diào)節(jié)電路(9)使激磁繞組(1)負(fù)極與電源負(fù)極之間斷開(kāi)，激磁繞組連續(xù)性電流經(jīng)續(xù)流二極管(11)閉合，耗散磁能。當(dāng)磁場(chǎng)減弱使電壓低于預(yù)定值時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程，使電壓保持恒定。
當(dāng)需用外接機(jī)械觸點(diǎn)調(diào)節(jié)器時(shí)，只需將內(nèi)裝電壓調(diào)節(jié)裝置(8)去掉，激磁繞組(1)的負(fù)極接地，接線端子F、L、D接至觸點(diǎn)調(diào)節(jié)器的磁場(chǎng)、正極、負(fù)極的接線端子上。
圖2是圖1中電壓調(diào)節(jié)電路(9)的一種實(shí)施方案。圖中電阻R1、R2、R3為分壓電路，與二極管D1，穩(wěn)壓管DW組成電壓選擇電路。晶體管T1、T2、T3，二極管D2，電阻R4、R6組成開(kāi)關(guān)電路。電阻R5、R7，電容C組成正反饋電路，以加速開(kāi)關(guān)電路的阻斷與導(dǎo)通。
圖3是本設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方案簡(jiǎn)圖，按圖4后端蓋軸視方向A－A、B－B剖視表示。凡順序號(hào)與圖1相同者，其組件名稱(chēng)亦相同。前端蓋(23)，爪極定子(22)，定子襯套(21)，電樞定子(19)，后端蓋(14)由四個(gè)均布螺栓(18)緊固。爪極定子(22)由南、北爪極環(huán)扣合而成，環(huán)內(nèi)空腔放有兩組激磁繞組(1)。由前端蓋軸承(28)，后端蓋軸承(16)支承的轉(zhuǎn)軸(13)有初級(jí)轉(zhuǎn)子(20)，軸襯(29)，次級(jí)轉(zhuǎn)子(17)。由螺母(27)緊固在前端蓋軸上的有墊圈(25)，風(fēng)扇(24)，皮帶盤(pán)(26)。后端蓋蓋板(15)便于開(kāi)啟，使固定在后端蓋(14)內(nèi)的組件便于折修。
圖4是后端蓋蓋板去掉后的軸向視圖，其順序號(hào)的組件名稱(chēng)與圖1、圖3名稱(chēng)相同。
權(quán)利要求1.倍步整流發(fā)電機(jī)，包括前端蓋、激磁定子、電樞定子、后端蓋，其特征在于激磁定子和電樞定子內(nèi)有同軸的初級(jí)轉(zhuǎn)子和次級(jí)轉(zhuǎn)子，后端蓋內(nèi)有變更系統(tǒng)電壓的電壓調(diào)整裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的倍步整流發(fā)電機(jī)，其特征在于變更系統(tǒng)電壓的裝置由電路板(4)上的接線端子A、B、C、X、Y、Z組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的倍步整流發(fā)電機(jī)，其特征在于激磁定子由南、北爪極環(huán)扣合而成，環(huán)內(nèi)空腔放有激磁繞組。
4.如權(quán)利要求1或2所述的倍步整流發(fā)電機(jī)，其特征在于初級(jí)轉(zhuǎn)子和次級(jí)轉(zhuǎn)子分別每四槽為一對(duì)極，槽中繞組為導(dǎo)條端環(huán)籠式，兩轉(zhuǎn)子間的相鄰導(dǎo)條兩兩交叉。
5.如權(quán)利要求3所述的倍步整流發(fā)電機(jī)，其特征在于電壓調(diào)整裝置(8)由電壓調(diào)節(jié)電路(9)，激磁繞組串、并連接線端子m、n、o、p，續(xù)流二極管(11)，換向接線端子(10)、(9a)、(9b)，濾波電容(12)組成。
6.如權(quán)利要求4所述的倍步整流發(fā)電機(jī)，其特征在于電壓調(diào)整裝置(8)由電壓調(diào)節(jié)電路(9)，激磁繞組串、并連接線端子m、n、o、p，續(xù)流二極管(11)，換向接線端子(10)、(9a)、(9b)，濾波電容(12)組成。
專(zhuān)利摘要信步整流發(fā)電機(jī)是一種無(wú)刷發(fā)電機(jī)。外磁路爪極激磁定子通過(guò)同軸的兩級(jí)轉(zhuǎn)子的槽中導(dǎo)條互為逆相序連接，使次級(jí)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電功率集中由電樞定子輸出，為擴(kuò)大發(fā)電機(jī)的通用性，具有變更系統(tǒng)電壓的裝置。為現(xiàn)代汽車(chē)提供一種無(wú)刷、體積小、功率大、重量輕、可靠性高的發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K16/00GK2033166SQ88207628
公開(kāi)日1989年2月22日 申請(qǐng)日期1988年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月2日
發(fā)明者翁文聘 申請(qǐng)人:翁文聘