專利名稱：車載取力供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及需要在移動中同時使用交流電和直流電的車輛供電系統(tǒng)，特別是 一種輸出功率在3KW 10KW之間的車載取力供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著能源危機的日益嚴重，節(jié)能、環(huán)保已經(jīng)成為全世界最為關(guān)注的兩大主題，而汽 車行業(yè)作為一個能源消耗和污染大戶，其節(jié)能、環(huán)保性能一直備受關(guān)注，也必將成為未來汽 車行業(yè)發(fā)展的方向。隨著社會的不斷發(fā)展，救護、緊急衛(wèi)星通信等特種車輛需求日益提高； 而隨著人民生活水平的日益提高，房車等高檔車輛開始進入人們?nèi)粘Ｉ睿贿@些特種車輛 的用電設備通常都使用220V、50Hz的交流電。而傳統(tǒng)由汽車發(fā)動機皮帶輪直接拖動的汽車交流發(fā)電機，由于其輸出功率通常都 在0. 5 0. 7KW，且只提供電壓幅值不大于42V單相直流電，不輸出220V、50Hz交流電，無法 滿足這些特種車輛的用電要求；只能安裝額外專用的發(fā)電機組來滿足要求，而額外的發(fā)電 機組其自身重量通常都在lOOKg以上，并且還需要額外的能源才能進行工作，這無疑增加 了能源的消耗和汽車污染的排放，并且這種特種車輛發(fā)電設備，通常都采用國外的進口產(chǎn) 品，所有器件只能依賴進口，維修周期長，成本高，已經(jīng)無法滿足我國現(xiàn)有的社會發(fā)展水平。而且傳統(tǒng)的由汽車發(fā)動機皮帶輪直接拖動的汽車交流發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子軸與爪極和 轉(zhuǎn)子磁軛配合部分是直軸網(wǎng)紋滾花設計，在發(fā)電機高速(轉(zhuǎn)速高于5000轉(zhuǎn)/分鐘)運轉(zhuǎn) 時，容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子軸與爪極和轉(zhuǎn)子磁軛打滑現(xiàn)象，影響發(fā)電機正常工作；并且滑環(huán)外徑小于 后軸承內(nèi)徑，無法通過較大勵磁電流，從而很難在汽車發(fā)動機怠速工況(轉(zhuǎn)速低于900轉(zhuǎn)/ 分鐘)下提高發(fā)電機的磁通量，向汽車用電設備提供足夠的電力。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直接由汽車發(fā)動 機通過皮帶輪或齒輪帶動，在汽車發(fā)動機怠速工況(轉(zhuǎn)速低于900轉(zhuǎn)/分鐘)和高速工況 下(轉(zhuǎn)速高于5000轉(zhuǎn)/分鐘)都能向汽車用電設備提供足夠電力的車載取力供電系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)解決方案是車載取力供電系統(tǒng)，包括汽車交流發(fā)電機，發(fā)電機 控制模塊，蓄電池，整流濾波逆變，監(jiān)控面板，整流濾波，交流負載和直流負載；其中汽車交 流發(fā)電機與汽車發(fā)動機機械連接，汽車交流發(fā)電機與發(fā)電機控制模塊電連接，發(fā)電機控制 模塊同時與整流濾波逆變、監(jiān)控面板、蓄電池電連接，整流濾波逆變與交流負載電連接；汽 車交流發(fā)電機、整流濾波、蓄電池及直流負載通過多芯電纜相互電連接；汽車交流發(fā)電機輸 出電壓通過整流濾波逆變后輸出一 50Hz單相交流電，其每套系統(tǒng)輸出單相交流電電壓幅 值為100V 230V范圍內(nèi)一個單獨設定的值，不同功率下電壓幅值穩(wěn)定度不低于0.5%，頻 率穩(wěn)定度不低于0.5%。所述汽車交流發(fā)電機包括前端蓋、后端蓋、定子鐵芯、定子繞組、轉(zhuǎn)子軸、左爪極、 右爪極、轉(zhuǎn)子磁軛、勵磁繞組、滑環(huán)、前軸承和后軸承；勵磁繞組粘接在轉(zhuǎn)子磁軛外側(cè)成為一整體，左爪極、轉(zhuǎn)子磁軛、勵磁繞組、右爪極、后軸承和滑環(huán)依次過盈壓裝在轉(zhuǎn)子軸上，轉(zhuǎn)子軸前端過盈壓裝前軸承上；在定子鐵芯的鐵芯槽內(nèi)鑲有定子繞組；前端蓋、后端蓋通過止 口分別與定子鐵芯相連接。所述定子繞組有兩組引出線，其中一組引出線與整流濾波逆變相連，輸出50Hz交 流電；另一組引出線與整流濾波連接，輸出單向直流電，其每套系統(tǒng)直流電壓幅值可單獨設 定，幅值為12V、28V或42V，不同功率下電壓幅值穩(wěn)定度不低于0.5%。所述轉(zhuǎn)子軸和左爪極、右爪極、轉(zhuǎn)子磁軛配合部分的臺階軸外徑差大于0. 5mm。所述轉(zhuǎn)子軸和左爪極、右爪極、轉(zhuǎn)子磁軛配合部分的直紋滾花范圍為X 1 X4。所述轉(zhuǎn)子軸和左爪極、右爪極、轉(zhuǎn)子磁軛配合部分的過盈量雙邊范圍為0. 1 0. 5mm。所述滑環(huán)的外徑與后軸承內(nèi)徑比的范圍為110% 150%。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于(1)本實用新型的車載取力供電系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由發(fā)電機控制模塊、整流濾波逆 變、監(jiān)控面板、整流濾波多重模塊組成，結(jié)構(gòu)緊湊，減少了發(fā)電機系統(tǒng)的體積和重量，使整套 發(fā)電機系統(tǒng)總重量控制在20Kg以內(nèi)；取代現(xiàn)有直流發(fā)電機及額外發(fā)電機組，直接由汽車發(fā) 動機皮帶輪或齒輪帶動，即可在汽車發(fā)動機怠速工況(轉(zhuǎn)速低于900轉(zhuǎn)/分鐘)向系統(tǒng)提供 60 %電力，高速工況(轉(zhuǎn)速高于5000轉(zhuǎn)/分鐘)下向汽車用電設備提供電壓幅值在100V 230V范圍內(nèi)一預先設定標準值、頻率50Hz、功率3KW IOKW的穩(wěn)定單相交流電，同時還提 供一幅值12V、28V或42V，功率0. 5 IKW的直流電。降低了汽車發(fā)電機組的成本，安全、可 靠，具有較高的性能價格比。(2)本實用新型的定子繞組有兩組引出線，其中一組引出線與整流濾逆變相連，輸 出100V 230V范圍內(nèi)某一標準電壓幅值、頻率50Hz交流電，同時另一組引出線與整流濾 波連接，輸出一直流電，每套系統(tǒng)直流電壓幅值可單獨設定，幅值為12V、28V或42V。(3)本實用新型供電系統(tǒng)的汽車發(fā)電機采用了轉(zhuǎn)子軸和爪極、轉(zhuǎn)子磁軛配合部分 臺階軸過盈配合，保證了轉(zhuǎn)子軸和爪極、轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子磁軛部分各自的過盈量都在0. 1 0. 5mm之間，同時軸上采用直紋滾花X 1 X4，增強其徑向摩擦力，有效防止汽車發(fā)動機高 速(轉(zhuǎn)速高于5000轉(zhuǎn)/分鐘)運行過程中，汽車發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸和爪極、轉(zhuǎn)子磁軛打滑 現(xiàn)象。(4)汽車發(fā)電機采用了加大滑環(huán)外徑的措施，使得滑環(huán)外徑與后軸承內(nèi)徑比在 110% 150%之間(根據(jù)最大輸出功率進行調(diào)整)，避免了勵磁電流較大情況下滑環(huán)出現(xiàn) 打火現(xiàn)象，保證汽車發(fā)動機在怠速工作情況下，汽車交流發(fā)電機也能向汽車用電設備提供 足夠電力。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)原理框圖；圖2為本實用新型的汽車交流發(fā)電機的截面圖；圖3為本實用新型的汽車交流發(fā)電機的磁路結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實用新型的汽車交流發(fā)電機的定子引出線示意圖；圖5為本實用新型的汽車交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸和爪極、轉(zhuǎn)子磁軛配合部分截面圖；圖6為本實用新型的汽車交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸和爪極、轉(zhuǎn)子磁軛配合部分臺階軸 截面圖；圖7為本實用新型的汽車交流發(fā)電機的滑環(huán)和后軸承部分截面圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。如圖1為本實用新型的系統(tǒng)原理框圖，如圖1所示車載取力供電系統(tǒng)，包括汽車 交流發(fā)電機200，發(fā)電機控制模塊300，蓄電池400，整流濾波逆變600，監(jiān)控面板500，整流濾 波610，交流負載700，直流負載710。其中汽車交流發(fā)電機200通過皮帶輪或者齒輪與汽車 發(fā)動機100機械連接。汽車交流發(fā)電機200與發(fā)電機控制模塊300相互電連接，發(fā)電機控制模塊300同 時與整流濾波逆變600、監(jiān)控面板500、蓄電池400相互電連接，整流濾波逆變600與交流負 載700通過多芯電纜相互電連接，同時汽車交流發(fā)電機200、整流濾波610、蓄電池400及直 流負載710通過多芯電纜相互連接。發(fā)電機控制模塊300通過蓄電池400獲得起始直流工作電壓，系統(tǒng)運行后通過整 流濾波模塊向蓄電池400充電；發(fā)電機控制模塊300控制汽車交流發(fā)電機200，并同時控制 整流濾波逆變600 ；同時監(jiān)控面板500顯示系統(tǒng)過流、欠壓、過載、低速、高溫報警信號，并有 單獨控制開關(guān)與發(fā)電機模塊300相連，以控制整套系統(tǒng)運行與停止。汽車交流發(fā)電機200輸出電壓通過整流濾波逆變600后輸出一 50Hz單相交流電， 保證最后輸出頻率50Hz、幅值為100V 230V范圍內(nèi)一個預先設定標準值的單相交流電，不 同功率下電壓幅值穩(wěn)定度不低于0. 5%，頻率穩(wěn)定度不低于0. 5%。本實用新型的蓄電池400額定電壓12V，額定功率35Ah 45Ah。交流負載700的 額定電壓范圍100V 230V(每套系統(tǒng)只有在其范圍內(nèi)某一預先設定值)，額定頻率50Hz， 功率需求范圍3KW 10KW。直流負載710的額定電壓12V，功率需求范圍0. 5KW 1KW，額 定電壓也可為28V或42V。整流濾波610通過三相全波整流電路將發(fā)電機繞組a’、b’、c’ 輸出三相交流電轉(zhuǎn)換成單相直流電，再通過直流濾波電路濾除多余雜波，保證最后輸出一 電壓為12V或28V、42V的單相直流電。本實用新型的整流濾波逆變600通過三相全波整流電路將發(fā)電機繞組a、b、c輸 出三相交流電轉(zhuǎn)換成單相直流電，再通過直流濾波電路濾除多余雜波，保證直流濾波后輸 出一電壓為310V單相直流電，最后通過正弦逆變及相關(guān)輔助電路保證最后輸出一電壓在 100V 230V范圍內(nèi)某一預先設定值、頻率50Hz的單相交流電。本實用新型的發(fā)電機控制模塊通過微處理器獲取整流濾波逆變電路中的直流電 壓信號，來控制汽車交流發(fā)電機的勵磁電壓，從而保證直流濾波后輸出一電壓為310V單相 直流電；同時通過其它采樣電路獲取系統(tǒng)過流、欠壓、過載、低速、高溫等信號，并向監(jiān)控面 板發(fā)出相關(guān)信號。如圖2所示，本實用新型的汽車交流發(fā)電機部分主要由電機前端蓋9、后端蓋18、 定子鐵芯10、定子繞組23、轉(zhuǎn)子軸16、左爪極11、右爪極13、轉(zhuǎn)子磁軛15、勵磁繞組14、滑 環(huán)19，前軸承6和后軸承17組成。勵磁繞組14粘接在轉(zhuǎn)子磁軛15外側(cè)成為一整體，左爪極11、轉(zhuǎn)子磁軛15和勵磁繞組14、右爪極13、后軸承17、滑環(huán)19依次過盈壓裝在轉(zhuǎn)子軸16 上，轉(zhuǎn)子軸16前端過盈壓裝前軸承6共同組成轉(zhuǎn)子體。在定子鐵芯10的鐵芯槽內(nèi)鑲有定 子繞組23，前端蓋9、后端蓋18通過止口分別與定子鐵芯10相連接，再通過軸承室分別與 前軸承6、后軸承17以及轉(zhuǎn)子體連接共同組成發(fā)電機。 汽車交流發(fā)電機200的磁路結(jié)構(gòu)如附圖3所示，勵磁繞組14通電產(chǎn)生軸向磁通， 通過轉(zhuǎn)子磁軛15和左爪極11、右爪極13轉(zhuǎn)換成徑向磁通，經(jīng)過定子鐵芯10和左爪極11、 右爪極13之間的氣隙，再回到轉(zhuǎn)子體上。本實用新型汽車交流發(fā)電機200的定子引出線如附圖4所示定子繞組23有兩組 引出線a、b、c和a，、b，、C，，其中a、b、c引出線與正流濾波逆變600相連，保證輸出50Hz、 幅值為100V 230V范圍內(nèi)一預先設定標準值的單相交流電壓；同時另一組a’、b’、C’引 出線與整流濾波610連接，輸出一直流電壓，每套系統(tǒng)直流電壓幅值可單獨設定，a’、b’、c’ 弓丨出線位置根據(jù)設定電壓進行調(diào)整，設定電壓幅值為12V、28V或42V，不同功率下電壓幅值 穩(wěn)定度不低于0. 5%，系統(tǒng)運行后向蓄電池400充電從而取代傳統(tǒng)汽車直流發(fā)電機。本實用新型汽車交流發(fā)電機200的轉(zhuǎn)子軸和爪極、轉(zhuǎn)子磁軛配合部分如附圖5、6 所示采用了轉(zhuǎn)子軸16和左爪極11、右爪極13、轉(zhuǎn)子磁軛15配合部分臺階軸過盈配合，保 證了轉(zhuǎn)子軸16和左爪極11、右爪極13，轉(zhuǎn)子軸16和轉(zhuǎn)子磁軛15部分各自的過盈量范圍為 0. 1 0. 5mm,同時轉(zhuǎn)子軸16上采用直紋滾花的范圍Xl X4，有效防止汽車發(fā)動機高速 (轉(zhuǎn)速高于5000轉(zhuǎn)/分鐘)運行過程中，汽車發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸16和左爪極11、右爪極 13、轉(zhuǎn)子磁軛15脫落現(xiàn)象。另外，本實用新型還采用了加大滑環(huán)19外徑的措施。如圖7所示，滑環(huán)19外徑與 后軸承17內(nèi)徑比的范圍為110% 150% (可以根據(jù)最大輸出功率進行調(diào)整)，避免了在勵 磁電流較大情況下滑環(huán)19出現(xiàn)打火現(xiàn)象，保證汽車發(fā)動機在怠速工作的情況下，汽車發(fā)電 機也能向汽車用電設備提供足夠電力。本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，本實用 新型的保護范圍并不局限于上述具體方式。根據(jù)本實用新型的基本技術(shù)構(gòu)思，本領(lǐng)域技術(shù) 人員無需經(jīng)過創(chuàng)造性勞動，即可聯(lián)想到的實施方式，也落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求車載取力供電系統(tǒng)，其特征在于包括汽車交流發(fā)電機(200)，發(fā)電機控制模塊(300)，蓄電池(400)，整流濾波逆變(600)，監(jiān)控面板(500)，整流濾波(610)，交流負載(700)和直流負載(710)；其中汽車交流發(fā)電機(200)與汽車發(fā)動機(100)機械連接，汽車交流發(fā)電機(200)與發(fā)電機控制模塊(300)電連接，發(fā)電機控制模塊(300)同時與整流濾波逆變(600)、監(jiān)控面板(500)、蓄電池(400)電連接，整流濾波逆變(600)與交流負載(700)電連接；汽車交流發(fā)電機(200)、整流濾波(610)、蓄電池(400)及直流負載(710)通過多芯電纜相互電連接；汽車交流發(fā)電機(200)輸出電壓通過整流濾波逆變(600)后輸出一50Hz單相交流電，其每套系統(tǒng)輸出單相交流電電壓幅值為100V～230V范圍內(nèi)一個單獨設定的值，不同功率下電壓幅值穩(wěn)定度不低于0.5％，頻率穩(wěn)定度不低于0.5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的車載取力供電系統(tǒng)，其特征在于所述汽車交流發(fā)電機(200)包 括前端蓋(9)、后端蓋(18)、定子鐵芯(10)、定子繞組(23)、轉(zhuǎn)子軸(16)、左爪極(11)、右 爪極(13)、轉(zhuǎn)子磁軛(15)、勵磁繞組(14)、滑環(huán)(19)、前軸承(6)和后軸承(17)；勵磁繞組 (14)粘接在轉(zhuǎn)子磁軛(15)外側(cè)成為一整體，左爪極(11)、轉(zhuǎn)子磁軛(15)、勵磁繞組(14)、 右爪極(13)、后軸承(17)和滑環(huán)(19)依次過盈壓裝在轉(zhuǎn)子軸(16)上，轉(zhuǎn)子軸(16)前端過 盈壓裝前軸承(6)上；在定子鐵芯(10)的鐵芯槽內(nèi)鑲有定子繞組(23)；前端蓋(9)、后端蓋 (18)通過止口分別與定子鐵芯(10)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的車載取力供電系統(tǒng)，其特征在于所述定子繞組(23)有兩組引出 線，其中一組引出線與整流濾波逆變(600)相連，輸出50Hz交流電；另一組引出線與整流濾 波(610)連接，輸出單向直流電，其每套系統(tǒng)直流電壓幅值可單獨設定，幅值為12V、28V或 42V，不同功率下電壓幅值穩(wěn)定度不低于0. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的車載取力供電系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子軸(16)和左爪極 (11)、右爪極(13)、轉(zhuǎn)子磁軛(15)配合部分的臺階軸外徑差大于0. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的車載取力供電系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子軸(16)和左爪極 (11)、右爪極(13)、轉(zhuǎn)子磁軛(15)配合部分的直紋滾花范圍為Xl X4。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的車載取力供電系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子軸(16)和左爪極 (11)、右爪極(13)、轉(zhuǎn)子磁軛(15)配合部分的過盈量雙邊范圍為0. 1 0. 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的車載取力供電系統(tǒng)，其特征在于所述滑環(huán)(19)的外徑與后軸承 (17)內(nèi)徑比范圍為110% 150%。
專利摘要本實用新型公開的車載取力供電系統(tǒng)，包括汽車交流發(fā)電機(200)、發(fā)電機控制模塊(300)、蓄電池(400)、整流濾波逆變(600)、監(jiān)控面板(500)、整流濾波(610)、交流負載(700)和直流負載(710)；汽車交流發(fā)電機(200)輸出電壓通過整流濾波逆變(600)后輸出50Hz單相交流電，每套系統(tǒng)輸出單相交流電電壓幅值為100V～230V范圍內(nèi)一個單獨設定的值，不同功率下電壓幅值穩(wěn)定度不低于0.5％，頻率穩(wěn)定度不低于0.5％。本實用新型的車載取力供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，直接由汽車發(fā)動機皮帶輪或齒輪帶動，可在汽車發(fā)動機怠速工況和高速工況下向系統(tǒng)提供電力；同時降低了汽車發(fā)電機組的成本，安全、可靠。
文檔編號B60L11/18GK201613826SQ20102011903
公開日2010年10月27日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者冉啟劍, 常亞輝, 才小士, 曹清, 李建春, 李新宇, 王曉瑜, 王清正, 鄭浩然, 高永發(fā) 申請人:北京航天控制儀器研究所