[01253494]带真空泵的钕铁硼永磁发电装置可控整流稳压技术研究

一、任务的来源及意义

带真空泵的四相半波可控整流稳压式钕铁硼永磁发电装置主要为车辆的用电设施提供直流电源和给蓄电池充电以及为刹车制动系统提供真空助力能量。

该机采用高磁性的钕铁硼永磁材料和四相半波可控整流稳压式电子稳压器研制而成的机电一体化产品，由皮带轮传动，直流输出，解决了车辆的低速照明问题和用电设施需用直流电的问题。

随着我国国民经济的迅猛发展，汽车工业已成为国民经济的支柱性产业之一，在工业生产、交通运输以及人类生活的各个方面都起着不可缺少的作用。

国家将汽车工业列为国民经济发展的支柱产业之一，以汽车为龙头，带动其它相关产业的发展，是世界各国经济发展的必由之路。

电机是汽车电气系统的关键部件，离开了电机，汽车的先进性即无从谈起，随着汽车电气化和自动化程度的不断提高，不仅汽车上的电机数量在增加，而且对电机的性能也提出了更高的要求。

目前汽车用发电机主要是硅整流发电机，该发电机由电励磁绕组产生磁场，通过励磁绕组的电能只有很少一部分转换为用于发电的磁能，大部分电能由于励磁绕组线圈发热而消耗掉。

转子的励磁绕组易烧毁、断线、消耗电能多，必须由蓄电池提供励磁电流才能发电，这样势必增加了汽车成本。

一种硅整流发电机带有碳刷滑环结构，滑环直径大，线速度高，碳刷容易磨损，寿命短，故障率高，另一种硅整流发电机是无刷发电机，该机增加了磁场气隙，漏磁大，材料利用率低，成本高。

真空泵为汽车刹车制动系统提供真空负压，是该系统的关键部件，中型、轻型汽车安装真空助力制动系统，能使汽车轻松准确地制动，大大减轻了驾驶员的劳动强度，并提高了汽车安全性。

因此研制一种发电机转子为永磁转子，集稳压、整流于一体，电能消耗少，发电效率高，适用于多种车辆的带真空泵的四相半波可控整流稳压式钕铁硼永磁发电装置十分有必要。

二、应用领域和技术原理

该项目属于机械技术与电磁、电子技术相结合应用于车辆工程技术研究领域。永磁发电机的输出电压不仅与其转速成正比，而且还与磁性材料、发电机结构有关。通过采用高剩磁感应强度的钕铁硼永磁材料，对发电机进行优化设计，增加极对数，以及增加线圈绕组匝数等提高低速时的输出电压，解决车辆的低速照明问题。

随着发电机转速的升高，输出电压也升高，当输出电压低于目标稳压值时，电子稳压器为四相半波整流输出；当输出电压高于设定的目标稳压值时，电压信号取样电路自动使四相半波可控整流电路瞬时断开，降低输出电压，当发电机输出电压降至低于目标稳压值时，四相半波可控整流电路再恢复工作，周而复始，通过移相、削波、整流，集稳压、整流于一体，保证了发电装置输出电压稳定的直流电。

三、技术的创造性与先进性

1、发电效率高，电能消耗少。四相半波可控整流稳压式电子稳压器包括由四相半波可控整流电路、电压信号取样电路和移相触发电路组成。主电路采用四只可控硅实现发电机的稳压直流输出，集整流、稳压于一体，取代了硅整流发电机的六只整流管组成的整流桥和电子调节器，在发电机输出相同功率的情况下，减少了电能消耗，增加了输出功率。

2、把钕铁硼永磁材料通过极靴由非导磁螺钉固定在能导磁的金属轮毂上，金属轮毂固定在转轴上，N极S极间隔排列，组成永磁转子。该转子无电励磁绕组、无碳刷滑环结构、故障率低，整机结构简单，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，提高了可靠性。

3、真空泵通过螺栓固定在钕铁硼永磁发电机的后端盖上，钕铁硼永磁发电机的转子轴与驱动真空助力泵转子的花键轴为同一条轴，结构紧凑，占据空间小，安装方便，既能给车辆的用电设施提供电源，又能为刹车制动系统提供真空助力能量。

四、主要技术性能指标

1、额定电压：14±0.5V。

2、额定功率：500W。

3、额定转速：4000r/min。