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汽车永磁发电机
阅读:1651时间:2018-01-30 11:13:21

  汽车永磁发电机,主要由风罩、整流稳压器、后端盖、定子、永磁转子、前端盖、轴承和皮带轮组成。是汽车电系的主要电源

简介

  汽车发电机是汽车装配的必需品,是汽车电系的主要电源,更是汽车不可分割的重要组成部分,它在正常工作时,对除起动机以外的所有的用电设备供电,并向蓄电池充电,以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。汽车发电机又集高技术、高难度于一身,是保证汽车迅速可靠起动和正常运行的至关重要的产品,是体现汽车的重要标志之一。

应用

  车用永磁交流发电机采用国际最新导磁材料----钕铁硼为磁场,与线绕励磁发电机相比:没有黑色金属铸(锻)造的爪极和磁厄,没有漆包线绕制的励磁线圈,没有电刷和集电环。其性能特点主要表现在,可以满足现代汽车在多种情况下对发动机的高标准要求,而且高效节能,无碳刷,可靠性高,对车载电器不产生干扰,并减少电瓶的充、放电频率,延长电瓶的使用寿命,在电瓶完全无电或脱离电瓶的特殊情况下,汽车仍可启动行驶,而且功率大。 由于此系列发电机具有低转发电的独特设计,因此,受到广大城市公交系统及长时间低速慢行,频繁启动停车用户的广泛认可与应用。汽车永磁发电机设计,成功的应用到各类汽油机、柴油机为动力的车辆,但根据它的低转速发电特点,更适用于长时间低速慢行的城市公交车、矿山机械、市政道路施工机械等频繁起步停车的车辆。

组成

  汽车永磁发电机,主要由风罩、整流稳压器、后端盖、定子、永磁转子、前端盖、轴承和皮带轮组成。

特征

  汽车永磁发电机特征在于:永磁转子是径向瓦片形磁钢的磁路结构,将转子磁轭和轴套之间的轮幅部分做成轴流风扇,轴流风扇由后端盖的那一端进风,由前端盖的一端出风,在永磁转子两端各有一个离心风扇,称为前风扇和后风扇,前、后风扇的内径等于磁轭内径,外径等于转子直径。发电机工作时,后风扇和轴流风扇同时给整流稳压器散热,所以整流稳压器体积很小;轴流风扇和前风扇的风路串联,前风扇给定子绕组的散热效果也得到了加强,所以整机的体积减小,工作更加可靠。

硅整流发电机

  目前汽车用发电机主要是硅整流发电机,在实践中发现传统励磁硅整流发电机存在很多缺点如:
  1.励磁式发电机是通过蓄电池给作为转子的电磁铁线圈供电后,产生磁场,才具备发电功能。这样在其输出电能时自身将有20%的能源消耗;
  2.励磁式发电机用于励磁的集电环与碳刷易磨损,寿命短,故障率高,长时间摩擦必须定期更换;
  3.转子内部的电磁铁线圈在工作时易发生烧毁、断线是售后服务比例中的40%的病因;
  4.随着市场上价格漆包线的上涨,其制造成本比较高;
  5.励磁式发电机的转子是由轴、爪极、铜线绕组、尼龙骨架、碳刷、集电环、弹簧、导电板、绝缘垫等十几种元件组装而成。生产过程需要30几道工序,加工难度大等等。

永磁发电机的特点

  通过研发与设计实现了永磁发电机在0-15000转及汽车高温环境下的正常工作,其优越性非常突出如:
  (1)无蓄电池发电. 因其转子是永久性的磁体无须励磁电流,只要其在发动机带动下转动即可发电,节约了能源,与相同体积的励磁式发电机相比,同等情况下可获得输出的功率高出一倍,并且当汽车在行进中蓄电池损坏时汽车的供电系统仍可正常工作,即使无蓄电池只要摇转发动机或溜车均可实现点火运行;
  (2) 低速供电性能好,电压调整率小。低速供电时,在电磁参数相同的情况下,硅整流发电机“零电流”时永磁发电机可以对外输出3A~5A节省下来的“励磁 电流”,对、大大改善了低速供电性能。制造工艺简单,加工方便,漏磁小,直轴和交轴电枢反应电抗小,电枢反应弱,因而电压调整率小,其外特性较为平坦,高速供电时,输出电压稳定性也很好。
  (3)结构简单,性能更加稳定。永磁发电机在转子结构上只有轴、爪极、薄片式钕铁硼、磁钢,简化了加工工序。与同功率发电机相比,重量也减少25%,延长了轴承的使用寿命,并有效的降低了电刷与集电环摩擦产生的无线电干扰,省去了由于电刷磨损而更换的烦恼;永磁发电机避免了电励磁发电机的励磁绕组易烧毁、断线及碳刷、滑环易磨损等问题。电子稳压器与发电机联为一体,使发电机整体实现直流输出,体积小、重量轻,使用维护方便。
  (4)环境适应性强。该发电机无电励磁绕组、无碳滑环结构,能在潮湿或灰尘尘多的恶劣条件下运行;无需外加励磁电源,发电机只要旋转就能发电,提高了可靠性;永磁发电机无碳刷、滑环结构,消除了碳刷与滑环之间摩擦而产生的无线电干扰,消除了电火花,也能适合在爆炸性危险程度较高的环境中工作。
  (5)延长蓄电池使用寿命。首先,永磁发电机具有很好的低速充电性能,可使蓄电池经常处于充足电状态,能有效防止蓄电池的极板硫化。第二稳压精度高,不欠充电,也不会过充电,在充电过程中始终保持微量出气状态,不会产生大量的气泡,这样既不损耗大量的电解液和污染蓄电池表面,同时也有效地避免了因剧烈出气而造成的活性物质脱落,从而提高了蓄电池寿命。第三,三相半波可控整流稳压电路实质上是一个斩波式的开关稳压器,工作时,斩掉(截止)部分波,导通部分波,截止瞬间,即停止充电,蓄电池极化迅速消除,若有负载,则蓄电池还要放电,相当于反充电,极化消除效果会更好,为导通瞬间充电提供了非常好的条件,在导通瞬间、高幅值的脉冲充电电流,可使极板上的活性物进行充分的电化学反应,有较强的去硫化和激活作用,因而蓄电池的容量可增加,从而延长了蓄电池使用寿命。
  (6)体积小、重量轻、比功率大、价格合理、用途广。采用高磁能积,高剩磁感应强度及矫顽力,去磁曲线为直线的钕铁硼稀土永磁材料的转子结构,使得发电机内部结构设计排列得很紧凑,体积小、重量轻。永磁转子结构的简化,还使得转子转动惯量减少,实用转速增加,比功率(即功率、体积之比)达到一个较高的值。发电机不仅具有稳压功能,而且还可输出直流电,给蓄电池充电,或直接驱动需用直流电的刮雨器、暖风机、电喇叭等。
  (7)采用可控硅整流稳压技术。整流和控制系统采用可控硅与脉冲式开关稳压器,由于车用发电机功率大,额定输出电压为14V或28V,因此输出电流大,电流越大,发热越多。经检验证明它的稳压精度、负载特性及转速特性已达到国家标准,可控硅整流稳压电路的耗电量要比整流桥电路的耗电量低,减少发热量,提高子输出功率,而且该电路集稳压、整流于一体,大大降低了成本。
  (8)提高发电效率,减少工作损耗。因其设计的改进,永磁发电机采用钕铁硼永磁体励磁,由于不需要电励磁绕组的电能消耗,仅此一项即可提高效率10%~15%。由于采用永磁转子,没有电励磁发电机的励磁线圈、碳刷和集电环之间的机械损耗,转子在两口轴承间无接触旋转,不在产生任何摩擦,大大延长了养护的周期及发生故障的几率,省去了励磁电流产生的无功损耗及电刷压降,减小了铁损,增大了导磁率,所以使发电机的输出功率又可提高5%以上。
  (9)永磁发电机因为磁场不可调节,高速时定子铁芯铁损大,发热严重,效率低!

性能测试

  (1)冷态工作性能实验;(2)热态工作性能实验;(3)电压调节性能;(4)噪声性能;(5)温度性能耐;(6)震动性能;(7)耐电压性能;(8)防护性能;(9)耐盐雾性能;(10)温度实验;(11)耐溶剂实验;(12)高温电压调节性能;(13)耐温度性能;(14)温度组合循环实验;(15)冷态特性曲线;(16)耐久性检验。

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