我國(guó)汽車(chē)零部件的技術(shù)含量一直低于國(guó)際水平，開(kāi)發(fā)車(chē)用永磁發(fā)電機(jī)成為極具推廣價(jià)值的高科技項(xiàng)目。永磁發(fā)電機(jī)因具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、成本低、工藝簡(jiǎn)單，并省去了硅整流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組和容易出問(wèn)題的集電環(huán)和電刷裝置等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。由于永磁發(fā)電機(jī)明顯的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，將給車(chē)用交流發(fā)電機(jī)帶來(lái)一次技術(shù)性的換代，成為第四代車(chē)用發(fā)電機(jī)，主導(dǎo)今后車(chē)用發(fā)電機(jī)的市場(chǎng)，為車(chē)用發(fā)電機(jī)帶來(lái)一次革命。
一、車(chē)用新型永磁發(fā)電機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用
目前，國(guó)內(nèi)外車(chē)用發(fā)電機(jī)主要是硅整流發(fā)電機(jī)。其主要缺點(diǎn)如：由電勵(lì)磁繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子勵(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(chē)成本。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)車(chē)用發(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，不能直接給車(chē)用刮雨器、暖風(fēng)機(jī)、電喇叭等提供直流電源，也不能給蓄電池充電。
近幾年國(guó)內(nèi)外采用新一代稀土NdFeB永磁材料，改造傳統(tǒng)的爪極汽車(chē)交流發(fā)電機(jī)，配以大功率晶體管精密控制和穩(wěn)壓電路，構(gòu)成技術(shù)先進(jìn)的永磁汽車(chē)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。如JFYW系列車(chē)用永磁交流發(fā)電機(jī)，采用釹鐵硼永磁，與線繞勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相比，沒(méi)有黑色金屬鑄（鍛）造的爪極和磁軛，沒(méi)有勵(lì)磁線圈，沒(méi)有電刷和集電環(huán)。該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、損耗少、效率高、成本低以及提高整車(chē)電氣性能等顯著優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)車(chē)載電器不產(chǎn)生干擾，減少電瓶的充、放電頻率，處長(zhǎng)電瓶的使用壽命，在電瓶完全無(wú)電或脫離電瓶的特殊情況下，汽車(chē)仍可起動(dòng)行駛。由于此系列發(fā)電機(jī)具有低轉(zhuǎn)發(fā)電的獨(dú)特設(shè)計(jì)，因此，受到廣大城市公交系統(tǒng)及長(zhǎng)時(shí)間低速慢行，頻繁起動(dòng)停車(chē)用戶的廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。
二、永磁發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)
車(chē)用永磁發(fā)電機(jī)包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、定子等部件。在轉(zhuǎn)子鋼軸的外面固定有弱導(dǎo)磁圓套，弱導(dǎo)磁圓套外設(shè)有凹槽，凹槽上鑲有導(dǎo)磁塊和超強(qiáng)永磁塊，導(dǎo)磁塊和超強(qiáng)永磁塊的數(shù)目比為2∶1，兩塊導(dǎo)磁塊和中間夾住的一塊超強(qiáng)永磁塊組成一對(duì)磁極，兩對(duì)磁極之間用弱導(dǎo)磁材料相隔，每個(gè)磁極的相鄰極性相反。
該發(fā)電機(jī)適用于汽車(chē)、工程機(jī)械等機(jī)動(dòng)車(chē)輛以及固定動(dòng)力裝置作為充供電之電源。它由永磁體勵(lì)磁的三相同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)整流后輸出，與蓄電池并聯(lián)向汽車(chē)用電設(shè)備供電，同時(shí)也可以向蓄電池充電。該發(fā)電機(jī)在研制中不僅成功地解決了永磁發(fā)電機(jī)在變轉(zhuǎn)速、變負(fù)載工況下的穩(wěn)壓?jiǎn)栴}，而且解決了永磁發(fā)電機(jī)的短路、錯(cuò)接保護(hù)問(wèn)題，具有穩(wěn)壓精度高、效率高、低壓充電性能好、比功率大等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。推廣使用車(chē)用永磁發(fā)電機(jī)，可節(jié)省大量能源，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，提高運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還有利于我國(guó)的稀土資源的開(kāi)發(fā)利用。
三、永磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
永磁發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于它可以在0～15000轉(zhuǎn)/分及高溫環(huán)境下正常工作，其優(yōu)點(diǎn)有：
（1）無(wú)蓄電池發(fā)電。因其轉(zhuǎn)子是永磁體，無(wú)須勵(lì)磁電流，只要在發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)即可發(fā)電，節(jié)約了能源，與相同體積的勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)相比，同等情況下可獲得高出一倍的輸出功率，并且當(dāng)在行進(jìn)中蓄電池?fù)p壞時(shí)汽車(chē)的供電系統(tǒng)仍可正常工作，即使無(wú)蓄電池，只要搖轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)或溜車(chē)均可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火運(yùn)行。
（2）低速供電性能好，電壓調(diào)整率小。低速供電時(shí)，在電磁參數(shù)相同的情況下，硅整流發(fā)電機(jī)“零電流”時(shí)，永磁發(fā)電機(jī)可以對(duì)外輸出3A～5A的“勵(lì)磁電流”，大大改善了低速供電性能。由于漏磁小，直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗小，電樞反應(yīng)弱，因而電壓調(diào)整率小，其外特性較為平坦，高速供電時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定性也很好。
（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，性能穩(wěn)定。永磁發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上只有軸、爪極、薄片式釹鐵硼，簡(jiǎn)化了加工工序。與同功率發(fā)電機(jī)相比，重量減少25%，延長(zhǎng)了軸承的使用壽命，并有效降低了電刷與集電環(huán)磨擦產(chǎn)生的無(wú)線電干擾。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。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、重量輕，維護(hù)方便。
（4）延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。一是永磁發(fā)電機(jī)具有很好的低速充電性能，可使蓄電池經(jīng)常處于充足電狀態(tài)，能有效防止蓄電池的極板硫化；二是穩(wěn)壓精度高，不欠充電，也不會(huì)過(guò)充電，在充電過(guò)程中始終保持微量出氣狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，這樣既不損耗大量的電解液和污染蓄電池表現(xiàn)，同時(shí)也有效地避免了因劇烈出氣而造成的活性物物質(zhì)脫落，從而提高了蓄電池壽命。
（5）采用三相半波可控整流穩(wěn)壓技術(shù)，節(jié)能效果更好。主電路采用三只可控硅實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓輸出，取替了硅整流機(jī)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)磁電流的電子調(diào)節(jié)器。由于家用發(fā)電機(jī)功率大，額定輸出電壓為14V或28V，因此輸出電流大，電流每經(jīng)過(guò)一個(gè)PN結(jié)電壓下降0,7A，電流越大，發(fā)熱越多，因此在發(fā)電機(jī)輸相同功率的情況下，三相半波可控整流穩(wěn)定電路的耗電量要比整流橋電路的耗電量低，發(fā)熱減少，輸出功率提高，而且該電路集穩(wěn)定、要流于一體，大大降低節(jié)成本。
（6）發(fā)電效率高，電能消耗少。發(fā)電機(jī)采用釹鐵硼永磁體勵(lì)磁，不需要電勵(lì)磁繞組的電能消耗，僅此一項(xiàng)即可提高效率10%～15%。由于采用永磁轉(zhuǎn)子，沒(méi)有電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)碳刷與滑環(huán)之間的機(jī)械損耗，所以又可提高效率。
四、應(yīng)用前景
采用稀土磁鋼嵌入式轉(zhuǎn)子，其性能比傳統(tǒng)電機(jī)要全面提升，尤其是低速性能有很大改善，比傳統(tǒng)爪極電機(jī)體積更小，對(duì)于需要大功率、小體積發(fā)電機(jī)的場(chǎng)合（如帶
空調(diào)的能力等），具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力。
我國(guó)有得天獨(dú)厚的稀土資源，對(duì)促進(jìn)永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)展提供了廣闊的前景。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用三相半波可控整流穩(wěn)壓技術(shù)解決了車(chē)用永磁發(fā)電機(jī)在變速負(fù)載工況下輸出電壓保持穩(wěn)定的重大課題，技術(shù)成熟，工作可靠。
汽車(chē)配套電機(jī)的發(fā)展方向是輕型化及節(jié)能，是產(chǎn)業(yè)政策優(yōu)先發(fā)展、重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)。汽車(chē)配套的主要電產(chǎn)品有起動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)、刮水器、油泵電機(jī)等。隨著汽車(chē)電子化、自動(dòng)化水平的提高，采用微電機(jī)越來(lái)越多，如速度控制器、
空調(diào)器、車(chē)窗電動(dòng)控制、后視鏡電動(dòng)控制、車(chē)用音響電機(jī)、座位自動(dòng)調(diào)整用電機(jī)等。稀土永磁電機(jī)由于體積小、重量輕、效率高，是今后汽車(chē)電機(jī)的發(fā)展方向，特別是移土永磁無(wú)刷直流電機(jī)越來(lái)越引起汽車(chē)行業(yè)的重視。
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