新型混合励磁发电机原理
发布时间：2017-07-20 点击次数：2149次
目前，国内使用的车用交流发电机一般有以下几种形式。按结构形式分:有电刷和无电刷；内置双风叶和外置单风叶；爪极式和凸极式。按励磁的形式分: 电磁式和永磁式。按功能的形式分:带调节器和不带调节器。其基本工作原理以前的资料均有介绍和论述，主要是从电磁场去分析。
笔者研制外贸电机时接触到一种新型发电机。成功试制且批量生产，此电机技术已逐步应用于原JF15（14V/35A）系列交流发电机上，现介绍如下，供读者参考。
一、发电机的外形与结构
此发电机的励磁部分采用了混磁方式，输出性能为14V/55A。以前有资料介绍过此发电机，但仅停留在样机阶段，结构也有所不同。随着国外车型不断出现，此结构发电机数量不断增多，市场销量逐渐上升，其实用价值逐步体现。
发电机由前后端盖/轴承、定子部件、转子部件、整流桥/调节器、皮带轮和外置风叶等组成。其外形图如图1所示，总装图如图2所示。
二、发电机主要特点
励磁源采用混合式励磁方式，由永磁感应转子和电磁励磁构件组成。
永磁感应转子由6块永磁磁钢（Y30）用增强尼龙塑压方式镶入转子铁心上，转子铁心由钢板B-1-GB708-88/08-Ⅱ-S-GB710-91铁心片组成，厚度为28.5 mm。靠近后端盖端铸有内置风叶，外径为85.5mm，其外形如图3所示。
电磁励磁构件是由导磁轭和励磁线圈部件组成。导磁轭压装在转子轴上，而励磁线圈 部件由励磁骨架固定板、励磁托架和线圈骨架组成，线圈骨架上绕制有漆包线QZY-1 /135，直径为0.8 mm，匝数为390，电阻为2.95 Ω，铜的用量340g。励磁骨架固定板装配在后端盖上。导磁轭与导磁托架间的气隙为0.5mm。其外形如图3所示。
定子部件中的定子线圈为3个绕组，每个绕组有3个元件，每个元件有23圈的 QZ-2/180 1.0漆包线，采用了三角形接法，铜的用量150 g，定子铁心外径120.5mm，内径86.5mm，9齿，它与永磁感应转子间的气隙为1mm。其外形如图3所示。 前端盖材料为10号钢，为满足电机励磁要求而提供磁路。
后端盖轴承室内装有公差环，它的材料为PPS，作用是防止轴承跑外圈。 前后轴承均采用加厚6203/6303。
三、优缺点分析
此发电机是一种混磁（即作用在电枢绕组上的磁通是永磁磁通与电磁磁通的合成磁通） 无刷内外置单风叶有调节器的交流发电机（简称为混磁发电机，下同）。 就单独电励磁而言，等同于爪极式无刷发电机的结构，当接通直流电时，主磁通经励磁线圈部件→前端盖部件→定子部件（铁心）→主气隙g1→永磁感应转子→导 磁轭→附加气隙g2，最后到励磁线圈部件，形成闭合的磁路。
爪极式无刷发电机漏磁大，漏磁系数可达到1.5，有2个附加气隙。而混磁发电机只有1个附加气隙，且在转子铁心上镶入了永磁磁钢，这样永磁磁钢和励磁绕组提供了合成的磁通，加大了磁通量。从而间接节省了铜的用量。
由于有内外置单风叶，使得发电机的冷却条件改善，可适当提高电枢的电流密度，改善输出性能。采用无刷结构和加厚的轴承，增加了电机运转的可靠性。 另外，永磁发电机电压调节率比电磁式差，而混磁发电机正好弥补了此点的不足。
混磁发电机具有以下优点:可靠，耐高温，允许超过100m/s的圆周速度，用铜量少（经计算节约材料20%）。缺点:结构相对复杂，电机容量相对不大，一般在3～10kW。
