【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 rket petitiveness, will replace silicon rectifying generators, improve the electrical system of the automobile the overall level of China39。s automobile industry to promote technology Progress. Therefore, highefficiency, costeffective and high stability of the permanent mag generators will have a high value of theoretical research and broad application prospects for promotion. 5 中文： 具有開(kāi)發(fā)前途的車用永磁發(fā)電機(jī) 史立偉 1，張學(xué)義 1，耿松亮 1，王亞林 1，李愛(ài)軍 1，李賢溫 2 [摘 要 ] 分析了車用發(fā)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了永磁發(fā)電機(jī)的高效率、高性能價(jià)格比及高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，指出了永磁發(fā)電機(jī)具有廣闊的應(yīng)用前景。 [關(guān)鍵詞 ] 電氣工程；發(fā)電機(jī)；綜述；永磁 1 國(guó)內(nèi)外車用發(fā)電機(jī)現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi)外汽車用發(fā)電機(jī)主要是硅整流發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)由電勵(lì)磁繞組產(chǎn)生磁，轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組易燒毀、斷線、消耗電能多，而且必須由蓄 電池提供勵(lì)磁電流才能發(fā)電，這樣勢(shì)必增加了汽車成本。一種硅整流發(fā)電機(jī)帶有碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)，滑環(huán)直徑大、線速度高，碳刷容易磨損、壽命短、故障率高；另一種是無(wú)刷發(fā)電機(jī)，它增加了磁場(chǎng)氣隙、漏磁大，材料利用率低、成本高。國(guó)內(nèi)農(nóng)用車所采用的發(fā)電機(jī)主要是鐵氧體永磁交流發(fā)電機(jī)，功率在 200W 以下，不能直接給農(nóng)用車的刮雨器、暖風(fēng)機(jī)、電喇叭等提供直流電源，也不能給蓄電池充電。 目前，國(guó)內(nèi)外許多科研單位、企業(yè)投入了大量資金進(jìn)行車用永磁發(fā)電機(jī)的開(kāi)發(fā)研制工作。主要有： (1) 永磁直流發(fā)電機(jī)。通過(guò)采用鐵氧體或稀土永磁材料和串聯(lián)式電子穩(wěn) 壓器，并對(duì)發(fā)電機(jī)繞組和結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定的直流電。 (2) 混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。其磁場(chǎng)主要由永磁體提供，勵(lì)磁繞組只起調(diào)節(jié)磁場(chǎng)作用，克服了硅整流發(fā)電機(jī)帶有碳刷滑環(huán)裝置的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能價(jià)格比較低。 2 永磁發(fā)電機(jī)主要優(yōu)點(diǎn) (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。永磁發(fā)電機(jī)避免了電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組易燒毀、斷線及碳刷、滑環(huán)易磨損等問(wèn)題，可靠性提高。電子穩(wěn)壓器與發(fā)電機(jī)聯(lián)為一體，使發(fā)電機(jī)整體實(shí)現(xiàn)直流輸出，體積小，質(zhì)量輕，使用維護(hù)方便。 (2) 采用單相雙半波可控整流技術(shù)。用兩只可控硅實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓直流輸出，取替了硅整流發(fā)電機(jī)的 6 只整流管組成的三相整流橋和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流大小的電子調(diào)節(jié)器。由于汽車發(fā)電機(jī)功率大，輸出電壓為 14V，輸出電流大，電流每經(jīng)過(guò)一個(gè)PN 結(jié)下降 。由 Q=IUt 知，電流越大，發(fā)熱越多。 PN 結(jié)的大量發(fā)熱不僅浪 6 費(fèi)了發(fā)電機(jī)的有效功率，而且解決散熱問(wèn)題也成為一個(gè)難點(diǎn)。在發(fā)電機(jī)輸出相同功率的情況下，單相雙半波可控整流穩(wěn)壓電路的耗電量，可比整流橋電路的耗電量低 50%，減少了發(fā)熱量，提高了輸出功率，而且該電路集穩(wěn) 壓、整流于一體，大大降低了成本。 (3) 對(duì)于超過(guò) 350W 的發(fā)電機(jī)，采用高磁性的釹鐵硼 稀土永磁材料，有效利用我國(guó)得天獨(dú)厚的稀土資源，并減少我國(guó)稀有金屬銅對(duì)國(guó)外進(jìn)口的依賴程度。該永磁材料具有高的磁能積，較小的體積就能提供足夠大的磁場(chǎng)，使得發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化還使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少，實(shí)用轉(zhuǎn)速增加，比功率（即功率、體積之比）達(dá)到一個(gè)較高的值。 750W 的釹鐵硼永磁發(fā)電機(jī)與 350W 的硅整流發(fā)電機(jī)質(zhì)量相當(dāng)。該永磁材料還具有高的剩磁感應(yīng)強(qiáng)度和矯頑力，去磁曲線為直線，幾乎不產(chǎn)生不可逆退磁。 (4) 對(duì)于低于 350W 的發(fā)電機(jī)，采用鐵氧體永磁材料。此材料由于不含稀土元素鈷、鎳 等貴金屬，價(jià)格低廉。用鐵氧體永磁材料作轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)性能指標(biāo)也能達(dá)到農(nóng)用車的使用要求。根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率參數(shù)相應(yīng)選擇永磁材料，既能滿足發(fā)電機(jī)性能要求，又能提高發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，更好地滿足市場(chǎng)需求。 (5) 效率高。發(fā)電機(jī)用永磁體勵(lì)磁，不需電勵(lì)磁繞組的電能消耗， 僅此一項(xiàng)即可提高發(fā)電效率 10%～ 15%。轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)采用永磁轉(zhuǎn)子，無(wú)需勵(lì)磁電流即可提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子也沒(méi)有電勵(lì)磁轉(zhuǎn)子碳刷與滑環(huán)之間的機(jī)械損耗，所以發(fā)電機(jī)效率又可提高 5%以上。 (6) 用途廣，充電效果優(yōu)。發(fā)電機(jī)不僅具有穩(wěn)壓功能，而且還可輸出直流電，給蓄電池 充電，或直接驅(qū)動(dòng)需用直流電的刮雨器、暖風(fēng)機(jī)、電喇叭等工作。電壓調(diào)整率小，能有效防止蓄電池的極板硫化，不會(huì)欠充電，也不會(huì)過(guò)充電。在充電過(guò)程中始終保持微量的出氣狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生大量氣泡。這樣既不損耗大量的電解液和污染蓄電池表面，同時(shí)也有效地避免了因劇烈出氣而造成的活性物質(zhì)脫落， 從而延長(zhǎng)了蓄電池使用壽命。 3 永磁發(fā)電機(jī)的應(yīng)用前景 農(nóng)用車用鐵氧體永磁交流發(fā)電機(jī)已在我國(guó)廣泛應(yīng)用。它采用并聯(lián)式穩(wěn)壓技術(shù) (如圖 1 所示 )，輸出電壓穩(wěn)定的交流電，具有突出的性能價(jià)格比，實(shí)踐證明是農(nóng)用車發(fā)電機(jī)的最優(yōu)選擇。大型客車與轎車由于發(fā)電 機(jī)功率大，尤其是大型空調(diào)車怠 7 速時(shí)用電量較大，硅整流發(fā)電機(jī)只能靠增加傳動(dòng)比來(lái)提高低速性能，而永磁發(fā)電機(jī)在怠速時(shí)要比電勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)的輸出功率高 1 倍，因此能夠解決車輛怠速用電量大的問(wèn)題。 圖 1交流恒壓發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓原理圖 車用永磁發(fā)電機(jī)，以其先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，決定了該產(chǎn)品的生命力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必將取代硅整流發(fā)電機(jī)，提高了汽車電器系統(tǒng)的整體水平，促進(jìn)我國(guó)汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。因此，具有高效率、高性價(jià)比和高穩(wěn)定性的永磁發(fā)電機(jī)將具有較高的理論研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用推廣前景。 8 ： Research on steady voltage of permanentmag generator with pressure roller on the vehicle Xu Hongqin,LI Aijum Abstract:the steady voltage theroy of permanentmag generator with pressure roller is analysed,permanentmag with the high remanence intensity is adopted,generator’s structure is designed with creatitity,and output voltage is increased at low rotate speed of the parallel electronic voltage stabilizes stabilizes output voltage at high raotate speed,and solves vehicle’s permanentmag generator’s problem of generating stable voltage at wide speed and wide load. Key words:pressure roller； steady voltage； vehicle； permanentmag generator； 1 A regulator of the principle Wheeled permanent mag generators with pressure from the wheel, with pressure rotor shell, a permanent mag material from the shaft and the rotor, stator core, the armature winding, install a stent posed of the stator. It