提高汽车发电机的功率输出研究和新技术动态

(内蒙古大学职业技术学院，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要：文章认为，随着汽车的发展，用电设备不断的增加，目前传统的发电机很难满足需要，这就需要通过改进技术来提高汽车发电机的输出功率。提出了4种解决的方法。
关键词：汽车发电机；新型发电机；功率输出
中图分类号：U463.63⁺1  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)09—0067—01

目前，我国生产的汽车发电机功率输出大部分是500W—1000w，随着汽车电器设备的不断增加，很难满足需要的前提下。在尽可能降低成本，又能满足电器的需要，有以下的新的技术进步和改进。
1 新型复合类发电机结构

新型复合发电机的结构采用了永磁和无刷相结合的方式，该发电机的特点是：发电机体积小，输出功率大，结构简单，具有了永磁发电机和无刷发电机的优点，同时，对现有的汽车结构不需要改动，有一定的实用价值。

该类型的发电机是在传统交流发电机的基础上的改进产品，一种具有定子和永久磁铁型转子的发电机，在朝向定子的转子周向表面上或其附近，安置了p?n块的永久磁铁块，这里p是转子的极数，n是一个等于或大于是用于内转子型电动发电机的情况，也可用于其他类型的电动发电机。永磁的采用稀土高磁及现在汝铁硼磁材料。尽可能提高永久磁铁的导磁性，从而提高发电机的功率。

整流电路的二极管使用雪崩型整流管，具有防止过载能力，能在发电机用电量瞬间过量时，自动断电停止工作，减小时自动恢复，对输出电路进行全面的保护。可适用于各种较复杂的工作环境，也和目前使用的发电机调节器相匹配，电路和机械部分适用于普通发电机。
2 水冷式发电机

水冷式发电机是将传统的风冷发电机变成水冷，增加了水道，和供水系统，该发电机的特点是，对水路的密封性要求较高，也对发动机的水路循环系统改动，适合于2000瓦以上的发电机。

该类型发电机为了减少水路系统空间，发电机可以安装在发动机内部，发动机水路的循环直接经过发电机的水道不增加外部的空间，将热量经过水的循环带走，对发电机的并且具有低速充电性能好，很低的噪音，目前，德国博世公司与宝马汽车公司，将合作小批量生产水冷发电机使用在宝马汽车公司汽车上，并推出的某些高档轿车上。
2.1 水冷式交流发电机具有良好的低速充电性能

风冷式发电机在汽车低速大负荷时由于风冷式交流发电机定子、转子及调节器的温升，励磁电流不能提高，因此使发电机的输出电压很难提高，低速充电性能差，而水冷式发电机能极大的减少发电机的温升，因此水冷式交流发电机在低速运转时也能很好地对蓄电池进行充电。
2.2 水冷式交流发电机比同体积的风冷式交流发电机输出功率提高有效的增加 

水冷式发电机水直接作用在容易发热的转子周围，在铝端盖和后端盖上，开有水道槽。定子及线圈绕组用合成树脂固定密封，转子中间有水道隔离，进水管和出水管分别与发动机冷却水系统连通。这样，当发动机运转时，热量随着冷却水的循环流动温度降底。水冷式发电机的功率比同体积的风冷式发电机增加。传动方面，减小发电机皮带轮的直径，提高发动机与发电机之间的传动比。传动比的提高，即在发动机转速不变的前提下，提高了发电机的转速，从而提高了发电机的输出。为了保证皮带传动的稳定性，皮带轮的增加一个单向装置，当发动机急变速时，皮带轮随之急变速，而转子仍可惯性转动，这样可以延长皮带使用寿命同
时也减缓了发动机对发电机的冲击。
2.3 水冷式交流发电机的噪声低

由于省略了风扇，风扇发出的噪声几乎没有，具测算，当发电机转速为3500r/min时，水冷式交流发电机的噪声比风冷式交流发电机低15db。前后轴承采用防水:低噪音,长寿命,具有较高的可靠度的轴承。并在轴承外圈上有适应主机要求的结构性止动功能,以确保轴承安装的定位可靠。同时，确保了发电机转动时的噪音和输出功率。
3 环式起动/发电混合用电机

环式起动/发电机。既有起动又有发电的双重功能。首先在电动汽车上广泛使用。它的控制思路是机电控制集成化、启动发电统一化、是电机的创新产品，整个电机的设计新颖，极大降底了成本并使结构更加合理紧凑。目前，兰州环电科技有限责任公司研制的新型环式起动／发电机(英文简称CISG)直接用两个金属环与传统发电机配在一起，形成比目前的世界混合动力车10kW以上混合发电机5倍以上的功率。

用CISG改装的混合动力汽车节油可达30%以上，其原因是发动机工作状态：在汽车停下来时发动机会自动熄火；汽车起步时，首先由电机来驱动行驶，发动机在汽车起步后才工作运行；汽车减速时，CISG为发电状态，将汽车的制动能量转变为电能，储存给蓄电池。CISG还可使汽车降污达60%以上，这是因为发动机始终可以在油料燃烧充分的高效转速区工作。CISG还提高了汽车的动力性，在汽车加速时，CISG为电动辅助动力，大大增加了汽车加速时的动力，缩短了汽车加速时间。

环式起动/发电机用集成电路的综合控制。发电与电动进行切换，实现用发动机电脑的集中综合控制，对发电机转速控制，燃油控制和机电实现统一管理。进经过电脑对各种传感信号精确运算，控制转速，使动力，节油等全部达到最佳值起动/发电机有充足的电力，可实现无皮带及皮带轮传动，开发了电动水泵，电动空调，极大的免除了皮带打滑和断裂所带来的事故隐患。
4提高供电系电压

12V电系的电压增加到42V，可以使发电机在输出电流不变情况下功率增加2～3倍。但影响了汽车的整个电系，各电器元件都要重新设计制造，在目前的情况下，很难全面推广，但在未来的汽车中将全面推广应用。我国目前生产的交流发电机基本上都属于对国外样机进行测绘，再结合国内的材料、设备和工艺等实际情况，进行调整和修正，真正自主设计开发的产品很少。至于进行创新研究、使用新的设计理念、进行技术储备、超前开发基本谈不上。国内也很少有单位或个人进行一些基础性技术研究领域的工作。

在工艺设备和工艺水平方面，目前国内主要交流发电机关键和重要设备主要采用进口设备，比如定子嵌线及整形、定子铁心冲槽卷绕、漆包线绕制等，极大提高了加工效率、加工精度和材料利用率。但与国外高度机械化、自动化和工序间大量的电子自动检测的加工和装配设备相比，还存在着大量的手工劳动操作，人工进行检测判断。这些人为因素的存在，使得产品的一致性、可靠性难以得到保证。假如想真正大幅度提高我国的创新产品，使发电机产品达到和超过国外同类的产品，必须不断的进行  产品专业化、规模产业化、结构最佳化、效益最大化作为企业的发展目标，积极实施以市场开发、产品开发、人才开发、品牌开发和成
本控制为核心的企业发展战略，做强的基础上，通过“择优引进、联合开发”的形式，使机电产业有大的发展。
［参考文献］
［1］孙余凯.汽车电器识图技巧.北京：人民邮政出版社.