專利名稱：混合激磁發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機動車用發(fā)電機，具體地說涉及一種農(nóng)用機動車及各種減震性能很差的車輛適用的發(fā)電機。
目前，在多種農(nóng)用車上廣泛使用的是一種永久磁鐵轉(zhuǎn)子發(fā)電機，即永磁交流發(fā)電機。由于永久磁鐵具有較強的磁場，一經(jīng)轉(zhuǎn)動即可在其周圍的線圈中產(chǎn)生感生電動勢，而不需要激磁。因此結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但由于這種發(fā)電機的磁場是固定的，又無法調(diào)節(jié)，因此導致其輸出電壓隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化而不穩(wěn)定。例如，目前在農(nóng)用車上廣泛使用的發(fā)電機轉(zhuǎn)速比一般在3∶1左右，這種發(fā)電機發(fā)出的電壓比一般在2.5∶1。對于標定輸出為12V的這種發(fā)電機而言，農(nóng)用車在一些工作狀態(tài)下由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，此時其實際輸出在5～7V之間，依照標定電壓安裝的燈泡夜間工作時不能提供足夠的照度，這樣嚴重地影響著夜間的工作質(zhì)量及安全。特別是夜間在鄉(xiāng)間道路上行駛由于車速很低，使得發(fā)動機的轉(zhuǎn)速也很低，因而車燈的照度會非常低，司機對于路面的情況往往不能及時察覺，經(jīng)常在夜間發(fā)生事故。雖然一些司機采用低檔位提高油門加大轉(zhuǎn)速的辦法提高發(fā)電機的輸出，來提高車燈的照度。但這樣會使車輛的耗油量比正常工作狀態(tài)下增加2～3倍，同時在這種狀態(tài)下工作也會加快發(fā)動機的磨損。顯然上述問題會導致用戶車輛的使用成本的增加，及導致工作質(zhì)量底下，使得經(jīng)濟性變差，并且存在安全隱患。
目前在大多數(shù)機動車，如轎車、卡車、大型農(nóng)用車等普遍采用的是一種硅整流發(fā)電機，這種發(fā)電機需備有蓄電池，工作時由蓄電池向其激磁線圈提供初始激磁電流從而發(fā)電。由于激磁電流的大小可以方便地控制，因此這種發(fā)電機的輸出電壓也可以很容易地調(diào)節(jié)，即只要在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可以在不同的轉(zhuǎn)速情況下保持發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定。但是這種發(fā)電機諸如在農(nóng)用三輪車、小型拖拉機及其他一些減震性能很差的農(nóng)用機械上使用非常容易使與其配用的蓄電池損壞，并且蓄電池的價格很貴，對其經(jīng)常維護也需要支出一定的費用。所以這種發(fā)電機不適于在農(nóng)用三輪車、小型拖拉機及其他一些減震性能很差的農(nóng)用機械上使用。
雖然已經(jīng)有人為改善永磁發(fā)電機的輸出電壓的穩(wěn)定性，在其基礎(chǔ)上做了一些改進，如在電路中并聯(lián)或串聯(lián)電子元件進行限幅穩(wěn)壓。但這種改進效果并不顯著，而且元件功耗太大使用壽命也不長。另外，永磁發(fā)電機的一個固有的缺陷是由于磁鐵存在著自然退磁而影響其輸出特性的問題。
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實用新型的目的在于提出一種對磁鐵退磁不敏感并有足夠補償?shù)摹⒉恍枰铍姵鼐湍茌敵龇€(wěn)定電壓的混合激磁發(fā)電機。
為此，本實用新型的混合激磁發(fā)電機，包括一個機殼，一個固定在機殼中的定子，固定在機殼上的碳刷架及調(diào)節(jié)器，一個通過轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地安裝在機殼上的轉(zhuǎn)子及安裝在轉(zhuǎn)軸上的集電環(huán)、爪型磁極、永久磁鐵和在轉(zhuǎn)軸一端安裝著的帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的皮帶輪以及安裝在皮帶輪上的風葉。機殼可以由兩端蓋組成而定子則固定在兩端蓋之間。特別是所述轉(zhuǎn)子上還具有一組與永久磁鐵一同安裝的激磁線圈；所述定子由一組向外輸出電能的外電源線圈及一組向激磁線圈和所述調(diào)節(jié)器提供電能的內(nèi)電源線圈共同組成；所述調(diào)節(jié)器由內(nèi)電源線圈獲得電能，其輸入端與用電器并聯(lián)而其輸出端與與激磁線圈相聯(lián)。
所述調(diào)節(jié)器由一個電源部分，一個檢測電路部分，一個比較放大電路部分，一個電子開關(guān)部分及一個負載感應(yīng)控制部分組成。
所述電源部分包括一個第一整流器及與第一整流器并聯(lián)的一個第一電容，第一整流器的輸入端與內(nèi)電源線圈的輸出端相聯(lián)，而其輸出端則與一個第一三極管及激磁線圈相聯(lián)。
所述檢測電路部分包括一個第二整流器及與第二整流器并聯(lián)的第二電容、第一、第二電阻及第一穩(wěn)壓管，其輸入端與用電器并聯(lián)，而其輸出端與比較放大電路中的運放電路的反向輸入端相聯(lián)。
所述比較放大電路中包括一個運放電路及一個穩(wěn)壓集成電路，運放電路的同向輸入端接基準電壓電路而其反向輸入端與檢測電路部分的輸出端相聯(lián)的，所述基準電壓電路由第三、第四電阻組成。
所述電子開關(guān)部分包括一個與激磁線圈并聯(lián)的二極管及與激磁線圈串聯(lián)的電子開關(guān)，其中電子開關(guān)由第二及第三三極管構(gòu)成，第二及第三三極管的集電極聯(lián)在一起接激磁線圈，而基極通過第五電阻與比較放大電路部分的輸出端相聯(lián)、其發(fā)射極接地。
所述負載感應(yīng)控制部分包括一個與負載串聯(lián)的感應(yīng)器，感應(yīng)器的信號輸出端通過與其并聯(lián)的第三電容、第二穩(wěn)壓管及與其串聯(lián)的第六電阻與控制電子開關(guān)部分工作與否的第一三極管相聯(lián)。
由于在本實用新型中采用了上述技術(shù)，使得其徹底滿足了農(nóng)用機動三輪車的要求。由其結(jié)構(gòu)可見，其發(fā)電性能與目前農(nóng)用機動三輪車使用的發(fā)電機具有了實質(zhì)性的區(qū)別；由于其輸出電壓穩(wěn)定，使電器在良好的工作狀態(tài)下工作并延長了發(fā)電機的使用壽命；保證了行車和工作的安全；不再需要用加大油門的方法來維持用電器所需電壓，從而減少了能源的消耗并減少了因機動車廢氣的大量的排放所造成的環(huán)境污染。
為了使本實用新型能被更好的、更清楚地理解。下面將根據(jù)附圖并結(jié)合一個實施例對本實用新型作更進一步的說明。其中

圖1是本實用新型的一個最佳實施例的剖面圖；圖2是圖1中所示轉(zhuǎn)子的半剖面圖；圖3是本實用新型的調(diào)節(jié)器的電路圖。
由圖1、2可見，本實用新型的混合激磁發(fā)電機具有由端蓋1、2組成的機殼、在端蓋1、2之間并與其固定的定子3、固定在機殼上的碳刷架4及調(diào)節(jié)器5、通過軸承6可轉(zhuǎn)動地安裝在機殼上的轉(zhuǎn)子7、安裝在轉(zhuǎn)子7的轉(zhuǎn)軸一端并帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的皮帶輪8以及安裝在皮帶輪8上的風葉9組成。
其中轉(zhuǎn)子7具有一個轉(zhuǎn)軸10，在轉(zhuǎn)軸10上同軸安裝著集電環(huán)11、爪型磁極12、永久磁鐵13及一組與永久磁鐵13一同安裝的激磁線圈14。所述定子3由一組向外輸出電能的外電源線圈15及一組向激磁線圈和所述調(diào)節(jié)器提供電能的內(nèi)電源線圈16組成，兩組線圈15、16一同平行地纏繞成定子線圈。
圖3示出了本實用新型的調(diào)節(jié)器5的電路圖。由圖3中可見所述調(diào)節(jié)器5由一個電源部分，一個檢測電路部分，一個比較放大電路部分，一個電子開關(guān)部分及一個負載感應(yīng)控制部分組成。所述電源部分包括一個第一整流器IC3及與第一整流器IC1并聯(lián)的一個第一電容C1，第一整流器IC1的輸入端與內(nèi)電源線圈16的輸出端相聯(lián)，而其輸出端則與第一三極管T1及激磁線圈14相聯(lián)。所述檢測電路部分由一個第二整流器IC2及與第二整流器IC2并聯(lián)的第二電容C2、第一及第二電阻R1、R2、第四電容C4及第一穩(wěn)壓管D1組成，其輸入端與用電器2D并聯(lián)，而其輸出端與比較放大電路中的運放電路IC3的反向輸入端相聯(lián)。所述比較放大電路中包括一個運放電路IC3及一個穩(wěn)壓集成電路IC4，運放電路IC3的同向輸入端聯(lián)結(jié)由一個第三及第四電阻R3、R4的并聯(lián)電路構(gòu)成的基準電壓電路，而其反向輸入端與檢測電路部分的輸出端相聯(lián)的。所述電子開關(guān)部分包括一個與激磁線圈14并聯(lián)的二極管D2及與激磁線圈串聯(lián)的第二及第三三極管T2、T3，其中第二及第三三極管T2、T3構(gòu)成電子開關(guān)，電子開關(guān)的集電極與激磁線圈14及二極管D2并聯(lián)電路相聯(lián)，其基極通過第五電阻R5與運放電路IC3的輸出端相聯(lián)、發(fā)射極接地。所述負載感應(yīng)控制部分包括一個與負載串聯(lián)的感應(yīng)器N，感應(yīng)器N的信號輸出端通過第三整流電容C3、第六電阻R6及第二穩(wěn)壓管D3控制第一三極管T1。
所述混合激磁發(fā)電機可根據(jù)不同的車輛結(jié)構(gòu)安裝在各種車輛的適當?shù)牟课簧?。其皮帶?以公知的方式通過一條傳動皮帶(附圖中未示出)與車輛發(fā)動機上相應(yīng)的皮帶輪(附圖中未示出)相連接。工作時，混合激磁發(fā)電機被帶動，由于轉(zhuǎn)子7中永久磁鐵的存在，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，外電源線圈15及內(nèi)電源線圈16中已帶有一定的電動勢。當用電器2D的開關(guān)K接通時，感應(yīng)器N判斷電路已接通，并將該信息傳遞給第一三極管T1，使得第一三極管T1飽和導通，經(jīng)穩(wěn)壓集成電路IC4穩(wěn)壓后向運放電路IC3提供電能，從而使得比較放大電路部分及電子開關(guān)部分開始工作。在隨后的工作中，若由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低使得用電器2D兩端的電壓低于標定電壓時，檢測電路部分將測得的信號輸送到運放電路IC3的反相輸入端，由此輸出高電平，使得第二及第三三極管T2、T3飽和導通，使得激磁線圈14中的電流增加從而使其磁場增強，進而使得輸出電壓上升直至達到標定電壓為止。當在平坦路面上行駛時，此時司機為了得到較高的車速，提高了發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，使得發(fā)電機的輸出電壓升高，以致用電器2D兩端的電壓高于標定電壓時，檢測電路部分將測得的信號也同樣輸送到運放電路IC3的反相輸入端，由此輸出低電平，使得第二及第三三極管T2、T3基極不再導通，進而減少激磁線圈14中的電流，從而使其磁場減弱，進而使得輸出電壓下降直至恢復標定電壓為止。
本實用新型的混合激磁發(fā)電機的設(shè)計輸出功率的大小由設(shè)計時決定。調(diào)節(jié)器5(圖3)除可以設(shè)計成輸出穩(wěn)定的電壓外，還可以設(shè)計成根據(jù)需要在一定的范圍內(nèi)調(diào)整輸出電壓。在生產(chǎn)該產(chǎn)品時，可以通過改變第一電阻R1的阻值的大小而使產(chǎn)品的性能一致、參數(shù)相對一致，從而使其具有互換性。
上述實施例僅僅是說明本實用新型所舉的一個最佳實施例。很顯然，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在上述實施例的啟發(fā)下，可以對上述實施例作出不同的顯而易見的變換和改造以便適應(yīng)不同工作條件及用途的車輛的需要。如本實用新型的混合激磁發(fā)電機及其原理還可以應(yīng)用在工程車、越野車、摩托車甚至小轎車等各種車輛上以及風力發(fā)電機上等。因此本實用新型不應(yīng)僅限于上述實施例所敘述的范圍。
權(quán)利要求1.一種混合激磁發(fā)電機，由一個機殼(1、2)，一個固定在機殼中的定子(3)，固定在機殼上的碳刷架(4)及調(diào)節(jié)器(5)，一個通過轉(zhuǎn)軸(10)可轉(zhuǎn)動地安裝在機殼(1、2)上的轉(zhuǎn)子(7)組成，所述轉(zhuǎn)子(7)包括安裝在轉(zhuǎn)軸(10)上的集電環(huán)(11)、爪型磁極(12)和永久磁鐵(13)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(7)還具有一組與永久磁鐵(13)一同安裝的激磁線圈(14)；所述定子(3)由一組向外輸出電能的外電源線圈(15)及一組向激磁線圈和所述調(diào)節(jié)器提供電能的內(nèi)電源線圈(16)共同組成；所述調(diào)節(jié)器(5)由內(nèi)電源線圈(16)獲得電能，其輸入端與用電器(2N)并聯(lián)而其輸出端與與激磁線圈(14)相聯(lián)并根據(jù)輸入端提供的信號控制激磁線圈(14)的電流的大小。
2.由權(quán)利要求1所述的混合激磁發(fā)電機，其特征在于所述調(diào)節(jié)器(5)由一個電源部分，一個檢測電路部分，一個比較放大電路部分，一個電子開關(guān)及一個負載感應(yīng)控制部分組成。
3.由權(quán)利要求2所述的混合激磁發(fā)電機，其特征在于所述電源部分包括一個第一整流器(IC1)及與第一整流器(IC1)并聯(lián)的一個第一電容(C1)，第一整流器(IC1)的輸入端與內(nèi)電源線圈(16)的輸出端相聯(lián)，而其輸出端則與第一三極管(T1)及激磁線圈(14)相聯(lián)。
4.由權(quán)利要求2所述的混合激磁發(fā)電機，其特征在于所述檢測電路部分由一個第二整流器(IC2)及與第二整流器(IC2)并聯(lián)的第二電容(C2)、第一及第二電阻(R1、R2)以及第一穩(wěn)壓管(D1)組成，其輸入端與用電器(2D)并聯(lián)，而其輸出端與比較放大電路中的運放電路(IC3)的反相輸入端相聯(lián)。
5.由權(quán)利要求2所述的混合激磁發(fā)電機，其特征在于所述比較放大電路中包括一個運放電路(IC3)及一個穩(wěn)壓集成電路(IC4)，所述運放電路(IC3)的同相輸入端與一個基準電壓電路相聯(lián)，而其反相輸入端與檢測電路部分的輸出端相聯(lián)的。
6.由權(quán)利要求2所述的混合激磁發(fā)電機，其特征在于所述電子開關(guān)包括一個與激磁線圈(14)并聯(lián)的二極管(D2)及與激磁線圈(14)串聯(lián)的電子開關(guān)，其中電子開關(guān)由第二及第三三極管(T2、T3)構(gòu)成，第二及第三三極管(T2、T3)的集電極聯(lián)在一起接激磁線圈(14)，而基極通過第五電阻(R5)與比較放大電路部分的輸出端相聯(lián)、其發(fā)射極接地。
7.由權(quán)利要求2所述的混合激磁發(fā)電機，其特征在于所述負載感應(yīng)控制部分包括一個與負載串聯(lián)的感應(yīng)器(N)，感應(yīng)器(N)的信號輸出端通過一個由第三電容(C3)、第六電阻(R6)及第二穩(wěn)壓管(D3)組成的整流電路與控制電子開關(guān)工作與否的第一三極管(T1)相聯(lián)，以控制第一三極管(T1)。
8.由權(quán)利要求1至7中任意一項所述的混合激磁發(fā)電機，其特征在于其機殼由端蓋(1、2)組成、定子(3)固定在端蓋(1、2)之間，在轉(zhuǎn)子(7)的轉(zhuǎn)軸一端還安裝著帶動轉(zhuǎn)子(7)轉(zhuǎn)動的皮帶輪(8)以及安裝在皮帶輪(8)上的風葉(9)。
專利摘要本實用新型涉及一種農(nóng)用機動車適用的發(fā)電機。由一個機殼(1、2)，一個固定在機殼中的定子(3)，固定在機殼上的碳刷架(4)及調(diào)節(jié)器(5)，一個通過轉(zhuǎn)軸(10)可轉(zhuǎn)動地安裝在機殼(1、2)上的轉(zhuǎn)子(7)組成，所述轉(zhuǎn)子(7)還具有一組與永久磁鐵(13)一同安裝的激磁線圈(14)；所述定子(3)由一組外電源線圈(15)及一組內(nèi)電源線圈(16)組成；所述調(diào)節(jié)器(5)控制激磁線圈(14)的電流的大小。達到了提高抗振性能，輸出電壓穩(wěn)定，延長了用電器的使用壽命，降低了使用成本，保證了行車和工作的安全，減少了能源的消耗并減少了廢氣排放所造成的環(huán)境污染。
文檔編號H02P9/14GK2337712SQ9724389
公開日1999年9月8日 申請日期1997年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月4日
發(fā)明者宋福慶 申請人:宋福慶