專利名稱：阻值變換交流發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種向汽車等機(jī)動(dòng)車輛上的用電設(shè)備提供電源和向蓄電池充電的裝置，尤其是利用″限流控制三相雙投繼電器″對(duì)″延邊三角和雙三角″兩種內(nèi)阻各異的定子三相繞組實(shí)施選點(diǎn)限流控制和變換；實(shí)現(xiàn)二位式電流升級(jí)，成倍的提高比功率、減少銅損、提高效率15％以上的阻值變換交流發(fā)電機(jī)。
目前，公知車用交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造是由定子、轉(zhuǎn)子和整流三大部分組成；定子繞組90％以上是采用″星形″接線方法，也有極少數(shù)采用″三角形″接線方法；但這種傳統(tǒng)的固定式定子三相繞組，只能在單一的輸出特性曲線內(nèi)工作，如

圖1中的1和2所示如重點(diǎn)保證達(dá)到14伏0安的轉(zhuǎn)速≤1100r／min，最大輸出功率就要減小，如圖1中輸出特性曲線1所示；如重點(diǎn)保證增加最大輸出功率，達(dá)到14伏0安的轉(zhuǎn)速就要高于 1100r／min，如圖1中輸出特性曲線2所示。這種固定式三相繞組要想提高功率，只有加大交流發(fā)電機(jī)的規(guī)格，改變整機(jī)的設(shè)計(jì)，加大體積，增加重量，加大材料消耗，提高制造成本。雖然，日本豐田和我國(guó)福建仙游電機(jī)廠早已利用增加星形繞組的中性二極管，吸收交流發(fā)電機(jī)三次諧波等所產(chǎn)生的電能，來(lái)提高交流發(fā)電機(jī)的比功率，但也只能提高10％至15％，滿足不了大幅度提高比功率的要求。
對(duì)于傳統(tǒng)的交流發(fā)電機(jī)的技術(shù)性能，通過(guò)目前車用交流發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書，都可證實(shí)；例如JFZ141、JFB151、JFZ171交流發(fā)電機(jī)，可以從北京市汽車電機(jī)廠的產(chǎn)品說(shuō)明書的輸出特性曲線中證實(shí)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種阻值變換交流發(fā)電機(jī)，它不僅能向車用電器和蓄電池提供電能，而且能在保證國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的達(dá)到0安14伏的轉(zhuǎn)速≤1100r／min的基礎(chǔ)上，成倍的提高比功率、減少銅損、降低溫升、提高效率15％以上。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的通過(guò)對(duì)定子三相繞組不同匝數(shù)的交流發(fā)電機(jī)輸出特性曲線的分析，如圖1的輸出特性曲線的1和2所示如果把定子三相繞組匝數(shù)多和匝數(shù)少的兩臺(tái)交流發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線結(jié)合起來(lái)，也就是說(shuō)，用一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)定子三相繞組匝數(shù)多和匝數(shù)少的自動(dòng)選點(diǎn)變換，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在兩條輸出特性曲線的交插處實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變換，就可以實(shí)現(xiàn)二位式電流升級(jí)，就可以在≤1100r／min達(dá)到14伏0安的情況下，實(shí)現(xiàn)在≤6000r／min以下，成倍的提高比功率、減少銅損、提高效率15％以上的目的，如圖2所示。
具體實(shí)施方法和步驟1、確定每相繞組的匝數(shù)和導(dǎo)線截面積新繞組的匝數(shù)，應(yīng)比原星形繞組的匝數(shù)減少33％；新繞組的導(dǎo)線(兩根合起來(lái)的)截面積，應(yīng)比原星形繞組導(dǎo)線的截面積增大33％。
2、三相繞組的繞制必須兩根并繞，兩根導(dǎo)線的截面積、匝數(shù)、節(jié)距、嵌線角度要一樣。
3、嵌線時(shí)要將定子三相繞組的九根引線的位置，盡量安排在與″限流控制三相雙投繼電器″接線方便的地方。
4、導(dǎo)線與定子鐵芯，導(dǎo)線與導(dǎo)線(包括兩根并繞的導(dǎo)線)之間，都要保持良好的絕緣。
5、三相定子繞組的接線這是與傳統(tǒng)的車用交流發(fā)電機(jī)有著重要區(qū)別的部分，采用的是″延邊三角和雙三雙變換定子繞組及變換裝置″，如圖3所示，要將定子三相繞組分為兩根并繞，其中一根A2相(15)、B2相(16)、C2相(17)接成固定式三角形繞組，將A2相(15)的尾和B2相(16)的頭相接，編號(hào)為8，將B2相(16)的尾和C2相(17)的頭相接，編號(hào)為9，將C2相(17)的尾和A2相(15)的頭相接，編號(hào)為7。另一根導(dǎo)線，A1相(12)的頭，編號(hào)為1，A1相(12)的尾，編號(hào)為4，B1相(13)的頭，編號(hào)為2，B1相(13)的尾，編號(hào)為5，C1相(14)的頭，編號(hào)為3，C1相(14)的尾，編號(hào)為6。
編號(hào)是為了順利準(zhǔn)確的把定子三相繞組引出的9根引線與″限流控制三相雙投繼電器″的9個(gè)觸點(diǎn)接線柱，以及兩組九管三相橋式整流電路聯(lián)接起來(lái)，如圖3所示。
6、″限流控制三相雙投繼電器″，如圖3中18、19所示這是在原車用交流發(fā)電機(jī)中，又增加的一個(gè)部分，其構(gòu)造從正面看，第三層的三個(gè)接線柱，分別編號(hào)為4、5、6，這三個(gè)接線柱，實(shí)質(zhì)是三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)接線柱，從背面看，處在第一層靜觸點(diǎn)和第二層靜觸點(diǎn)之間，動(dòng)觸點(diǎn)上面的三個(gè)靜觸點(diǎn)接線柱編號(hào)為7、8、9；動(dòng)觸點(diǎn)下面的三個(gè)靜觸點(diǎn)接線柱編號(hào)為3、1、2。
7、將定子三相繞組的1、2、3、4、5、6、7、8、9對(duì)號(hào)分別和″限流控制三相雙投繼電器″的1、2、3、4、5、6、7、8、9對(duì)號(hào)相接并焊牢；定子三相繞組的7、8、9不只要與″三相雙投繼電器″接線柱的7、8、9對(duì)號(hào)相接，而且也要分別與容量大的九只二極管組成的″三相橋式整流電路″相接，定子三相繞組的1、2、3不只要與″三相雙投繼電器″的1、2、3對(duì)號(hào)相接，而且也要分別與容量小的九只二極管組成的″三相橋式整流電路″相接，如圖3所示。
當(dāng)″限流控制三相雙投繼電器″的電流線圈沒(méi)有電流或電流低于兩種繞組輸出特性曲線交插點(diǎn)應(yīng)有的電流時(shí)，在拉力彈簧的作用下，動(dòng)觸點(diǎn)的4、5、6分別與上層靜觸點(diǎn)的7、8、9相接(4和7接、5和8接、6和9接)；此時(shí)定子三相繞組形成″延邊三角形″接線方法；這種接法的線與線之間的繞組匝數(shù)是″雙三角形″線與線之間繞組匝數(shù)的3倍；能使交流發(fā)電機(jī)定子三相繞組的線與線之間的匝數(shù)不低于原傳統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)線與線之間的繞組匝數(shù)，所以能使交流發(fā)電機(jī)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的空載(0安)14伏的轉(zhuǎn)速≤1100r／min。
當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流上升到兩種輸出特性曲線的交插點(diǎn)時(shí)，″限流控制三相雙投繼電器″的電流線圈產(chǎn)生的磁化強(qiáng)度克服動(dòng)觸點(diǎn)的彈簧拉力，而使″三相雙投繼電器″的動(dòng)觸點(diǎn)4、5、6同時(shí)離開上層三個(gè)靜觸點(diǎn)7、8、9，而與動(dòng)觸點(diǎn)下層的三個(gè)靜觸點(diǎn)3、1、2相接(4和3接、5和1接、6和2接)，此時(shí)定子三相繞組從″延邊三角″變換成″雙三角″；″雙三角″接法的線與線之間的匝數(shù)，是″延邊三角″時(shí)線與線之間匝數(shù)的1／3；導(dǎo)線截面積增加了一倍，內(nèi)阻大大減少，所以交流發(fā)電機(jī)的輸出功率成倍的提高。
8、要求″三相雙投繼電器″的觸點(diǎn)，要有良好的密封，嚴(yán)防灰土雜物侵入，以便確保觸點(diǎn)的經(jīng)久耐用。
9、除要求正極元件板，要與殼保持良好的絕緣以外，要求兩個(gè)負(fù)極元件板也要與殼體保持良好的絕緣，兩個(gè)負(fù)極元件板通過(guò)限流控制三相雙投繼電器電流線圈搭鐵；如圖3中19所示。
本實(shí)用新型一經(jīng)實(shí)施與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、不但能使交流發(fā)電機(jī)保持良好的低速充電性能，使達(dá)到空載額定電壓的轉(zhuǎn)速≤1100r／min，而且還能成倍的提高交流發(fā)電機(jī)的比功率；2、不但能減少交流發(fā)電機(jī)體積、重量、降低銅線的消耗，而且還能減少銅損、減少三相繞組的電流密度、降低溫升、減緩絕緣材料的老化過(guò)程，延長(zhǎng)交流發(fā)電機(jī)的使用壽命；例如一臺(tái)定子鐵芯外徑∮120、內(nèi)徑∮82、厚29mm的無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)，定子三相繞組用∮1.16的高強(qiáng)度聚脂漆包線，在12極36槽節(jié)距1－4的每個(gè)槽內(nèi)各下雙9匝，勵(lì)磁繞組用∮0.8的高強(qiáng)度聚脂漆包線，繞498匝，定子繞組采用傳統(tǒng)的固定式星形接線方法；如低速充電性能保持在≤1100r／min達(dá)到空載額定電壓14伏；最大輸出電流，只能達(dá)到42.5安培；最大輸出功率14×42.5＝595瓦，效率40.3％，溫升39℃，每平方毫米的電流密度是16.4安。
同一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，改為″延邊三角和雙三角變換定子繞組及變換裝置″，(勵(lì)磁繞組不變)，定子繞組匝數(shù)從兩根并繞9匝，減少33％，變?yōu)閮筛⒗@6匝；導(dǎo)線從兩根∮1.16(1.056平方毫米)加大33％，變?yōu)椤?.34(1.4平方毫米)兩根并繞；每槽導(dǎo)線總截面積從19平方毫米，下降到導(dǎo)線總截面積16.8平方毫米；達(dá)到14伏0安的轉(zhuǎn)速≤1100r／min；當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到5000r／min時(shí)，這臺(tái)交流發(fā)電機(jī)的輸出功率已提高一倍，達(dá)到了14伏85安1190瓦了；如以輸出功率1000瓦(14伏 72安)計(jì)算，定子繞組每平方毫米的電流密度僅12.13安培，銅損大幅度的減少，溫升降低，僅36℃，效率提高到55％。
還是同一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，定子三相繞組還是采用″延邊三角和雙三角變換定子繞組和變換裝置″，把勵(lì)磁繞組改用∮0.62的高強(qiáng)度聚脂漆包線，繞826匝，定子三相繞組從兩根并繞6匝，改為兩根并繞14匝，導(dǎo)線從∮1.34(1.4平方毫米)，改為∮0.9(0.64平方毫米)，每槽導(dǎo)線的總截面從16.92平方毫米，上升到17.8平方毫米；達(dá)到28伏空載0安時(shí)的轉(zhuǎn)速僅942r／min，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到4980r／min時(shí)，輸出電壓保持28伏，輸出電流已達(dá)到46安，輸出功率1288瓦，如以輸出功率1000瓦(28伏36安)計(jì)算，三相定子繞組導(dǎo)線每平方毫米的電流密度13.35安，溫升38℃，效率提高到64.6％。
3、由于本實(shí)用新型 適用于國(guó)內(nèi)外的各種類型的有刷和無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)，對(duì)從小功率向大功率過(guò)度起到了簡(jiǎn)化過(guò)程，節(jié)省材料和工時(shí)的作用。
4、為各種類型的汽車、拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、挖掘機(jī)、機(jī)帆船等使用的交流發(fā)電機(jī)大幅度的提高效率，減少能源消耗，也起到一定的作用。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型14伏1000瓦實(shí)施例的阻值變換交流發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線。
圖1中1是匝數(shù)多的″延邊三角″定子三相繞組的輸出特性曲線。
圖1中2是匝數(shù)少的″雙三角″定子三相繞組的輸出特性曲線。
圖1中3是前兩種輸出特性曲線的交插點(diǎn)。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例14伏1000瓦阻值變換交流發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線。
圖3是本實(shí)用新型的電路原理和接線圖。
圖3中1是A1相(12)繞組的頭，2是B1相(13)繞組的頭，3是C1相(14)繞組的頭，4是A1相(12)繞組的尾，5是B1相(13)繞組的尾，6是C1相(14)繞組的尾，7是″三角形″繞組A2相(15)的頭和C2相(17)的尾連接線，8是″三角形″繞組B2相(16)的頭和A2相(15)的尾連接線，9是三角形繞組C2相(17)的頭和B2相(16)的尾連接線，10是″三相雙投繼電器″電流線圈的頭，11是″三相雙投繼電器″電流線圈的尾，12是定子三相繞組的A1相，13是定子三相繞組的B1相，14是定子三相繞組的C1相，15是定子三相繞組的A2相，16是定子三相繞組的B2相，17是定子三相繞組的C2相，18是″三相雙投繼電器″，18圖中1是下層靜觸點(diǎn)中間接線柱，18圖中2是下層靜觸點(diǎn)右邊接線柱，18圖中3是下層靜觸點(diǎn)左邊接線柱，18圖中4是中間層動(dòng)觸點(diǎn)左邊接線柱，18圖中5是中間層動(dòng)觸點(diǎn)中間接線柱，18圖中6是中間層動(dòng)觸點(diǎn)右邊接線柱，18圖中7是上層靜觸點(diǎn)左邊接線柱，18圖中8是上層靜觸點(diǎn)中間接線柱，18圖中9是上層靜觸點(diǎn)右邊接線柱，圖中10是″限流控制電流線圈″(19)的頭。圖中11是″限流控制電流線圈″(19)的尾，也是兩個(gè)三相橋式整流電路的搭鐵線，19、限流控制三相雙投繼電器的電流線圈，20、2CZQ40正極二極管，21、2CZQ40負(fù)極二極管，22、2CZQ20正極二極管，23、2CZQ20負(fù)極二極管，24、IN5406正極二極管，25、蓄電池，26、電壓調(diào)節(jié)器，27、勵(lì)磁線圈，28、B＋電樞接線柱，29、D＋勵(lì)磁電源接線柱，30、N代中性線。
圖3中的1、2、3不只與22、23、24組成的″三相橋式整流電路″相接，而且與″三相雙投繼電器″(18)中的1、2、3對(duì)號(hào)相接，圖3中的4、5、6與″三相雙投繼電器″(18)中的4、5、6對(duì)號(hào)相接，圖3中的7、8、9不只要與20、21、24組成的″三相橋式整流電路″相接，而且與″三相雙投繼電器″(18)中的7、8、9對(duì)號(hào)相接。
權(quán)利要求1.一種阻值變換交流發(fā)電機(jī)，其特征是三相定子繞組必須用同樣截面積的導(dǎo)線，兩根并繞嵌在定子鐵芯槽內(nèi)，兩根導(dǎo)線分成兩部分，一部分接成固定式三角形三相定子繞組，三根火線分別與限流控制三相雙投繼電器的上層三個(gè)靜觸點(diǎn)的接線柱和功率大的九管三相橋式整流電路連接，另一部分三相定子繞組的頭1、2、3，分別與限流控制三相雙投繼電器的下層三個(gè)靜觸點(diǎn)的接線柱和功率小的九管三相橋式整流電路連接，此部分三相定子繞組的尾，分別與限流控制三相雙投繼電器的中間三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)的接線柱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻值變換的交流發(fā)電機(jī)，其特征是兩組九管三相橋式整流電路同型號(hào)、同極性的二極管之間并聯(lián)，負(fù)極必須通過(guò)″限流控制三相雙投繼電器″的限流控制電流線圈后再搭鐵。
專利摘要一種阻值變換交流發(fā)電機(jī)，比功倍增的車用電源，其特征是三相繞組必須兩根截面積一樣的導(dǎo)線并繞，一根接成“三角形”，火線分別與“雙投繼電器”上層三個(gè)靜觸點(diǎn)和功率大的“三相橋”整流電路連接，另一根組成的三相繞組的頭，分別與“雙投繼電器”下層三個(gè)靜觸點(diǎn)和功率小的“三相橋”整流電路連接，尾分別與“雙投繼電器”三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)連接，利用繼電器電流線圈的電流，對(duì)“延邊三角”和“雙三角”實(shí)施選點(diǎn)變換，兩組“三相橋”同型號(hào)、同極性二極管并聯(lián)，負(fù)極通過(guò)“繼電器電流線圈”搭鐵。
文檔編號(hào)H02K3/28GK2115603SQ9220128
公開日1992年9月9日 申請(qǐng)日期1992年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月25日
發(fā)明者熊希久 申請(qǐng)人:熊希久