所有交流發(fā)電機(jī)的工作都基于同一個(gè)基本原理，亦即當(dāng)一磁場對一導(dǎo)線進(jìn)行“切割”時(shí)所發(fā)生的現(xiàn)象，反之亦然。如果移動導(dǎo)線或磁場，在導(dǎo)線上就會產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流；而變動一下，將導(dǎo)線通入電流，那在導(dǎo)線四周也會建立起一個(gè)磁場。至于能產(chǎn)生多大的電流則取決于以下幾點(diǎn)。 首先是磁場的強(qiáng)度問題。工程技術(shù)人員采用了一個(gè)叫做磁通的術(shù)語來描述腦海里所想象的磁場模樣。磁力線從一個(gè)磁極出來，又繞了一個(gè)彎從另一個(gè)磁極進(jìn)去，就像天氣圖上表示風(fēng)力強(qiáng)弱的等壓線一樣，磁場越強(qiáng)，磁力線就越多越密集。當(dāng)導(dǎo)線經(jīng)過一強(qiáng)磁場，眾多的磁力線“切割”導(dǎo)線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 既然可以用多條磁力線“切割”導(dǎo)線，那同樣也可用多根導(dǎo)線同時(shí)來經(jīng)過磁場，將導(dǎo)線制成多匣線圈就會增大感應(yīng)電勢及總電流。一個(gè)典型的交流發(fā)電機(jī)的定子繞組，有3個(gè)線圈互成120°間隔開來。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場“切割”線圈，便會產(chǎn)生3個(gè)脈沖電壓，時(shí)間上相互間隔120°相位。若要獲得波動小的電流，最好轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈能產(chǎn)生更多的脈沖電壓，因?yàn)檫@表示電壓的平均值更高。 另外一個(gè)增大交流發(fā)電機(jī)輸出的途徑便是增加磁體數(shù)量。一個(gè)典型的Lundell爪極式轉(zhuǎn)子，正中是一個(gè)線圈，兩旁各有6或7個(gè)磁極。爪極上的指齒嚙合在一起，這樣彼此相隔的每個(gè)爪形磁極便與線圈的不同端相連。當(dāng)電流通過線圈，就會產(chǎn)生一個(gè)由爪極導(dǎo)引著環(huán)繞線圈的磁場。如果繞著轉(zhuǎn)子數(shù)一數(shù)，就會發(fā)現(xiàn)共有12或14對南北磁極，而每一個(gè)磁極均代表著又一個(gè)磁體，所產(chǎn)生的磁通將對定子繞組進(jìn)行“切割”。 時(shí)間因素也是很重要的。進(jìn)行“切割”的時(shí)候，磁力線或?qū)Ь�運(yùn)動得越快，輸出的電勢就越高。因此應(yīng)認(rèn)真選取交流發(fā)電機(jī)和諧波平衡器的滑輪尺寸，使交流發(fā)電機(jī)以兩至三倍于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的速度旋轉(zhuǎn)，這樣做可以確保在發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)交流發(fā)電機(jī)也能保持不錯(cuò)的性能。 正如先前提到的，當(dāng)電流通過一根導(dǎo)線時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)磁場，而磁場的強(qiáng)度與電流的大小成比例。通過檢測電池電壓及調(diào)節(jié)通過轉(zhuǎn)子的電流大小，電壓調(diào)節(jié)器就可以控制交流發(fā)電機(jī)的輸出。故增減轉(zhuǎn)子上的電流都會改變到電磁體與定子線圈互相作用的強(qiáng)弱關(guān)系，而Lundell爪極式轉(zhuǎn)子的一大優(yōu)勢就是只要一截?cái)嗤ㄍ艌龌蜣D(zhuǎn)子線圈的電流，輸出(電壓)便會歸零。 事實(shí)上，交流發(fā)電機(jī)受到一些性能上的限制，因許多實(shí)際因素，交流發(fā)電機(jī)的最大輸出被限制在200A電流或3000W功率左右。雖然這看起來電流似乎很大，但只要你瞧瞧今天的汽車，就會明白確實(shí)需要更大的電流，尤其在空轉(zhuǎn)的時(shí)候。 前面曾說過，磁極運(yùn)轉(zhuǎn)越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流就越大。與此相反的一面，發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)或汽車低速行駛時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出最低。不巧的是，這時(shí)恰恰可能對電流有最大需求。舉個(gè)例子來說明：不妨假想你在一個(gè)雪夜里準(zhǔn)備將一輛現(xiàn)代化的汽車停放。這時(shí)發(fā)動機(jī)在空轉(zhuǎn)工況附近工作，燈光、空氣壓縮機(jī)及后背防霧器都打開了，風(fēng)擋雨刷也在工作，但仍需要有更多的動力來供給電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由于發(fā)電機(jī)輸出的所有可用功率都被占用著，剩下唯一能為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供動力的來源就只有蓄電池本身了。而當(dāng)駕駛員將發(fā)動機(jī)熄火時(shí)，蓄電池就會被欠壓充電，這卻是不希望發(fā)生的，因?yàn)樾铍姵亻L期充電不足，工作壽命會縮短。 現(xiàn)在的交流發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)都存在著效率不很高的問題，一個(gè)典型Lundell爪極式轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)效率只有大約50%。這意味著要用大約6000W的功率來驅(qū)動交流發(fā)電機(jī)，而輸出只有200A電流(3000W的功率)。糟糕的是，損耗的功率就會轉(zhuǎn)化成熱量積聚在發(fā)電機(jī)里，加上發(fā)動機(jī)艙溫度原本就很高，所以一定要將熱量散發(fā)掉。 那么，怎樣使交流發(fā)電機(jī)效率更高、輸出功率更大、產(chǎn)生熱量更少呢?另外尤為重要的是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速相對較低時(shí)，輸出越大越好。下面便是關(guān)于交流發(fā)電機(jī)的制造商們怎樣做到這一點(diǎn)的。 第一步就是探尋出效率低的原因。只要看一看爪極式轉(zhuǎn)子你就會知道并不值如此大費(fèi)周折，一根軸、一對爪形磁極、線圈組加上集電環(huán)就足以構(gòu)成整個(gè)轉(zhuǎn)子了。問題是這種設(shè)計(jì)存在漏磁現(xiàn)象，并非所有的磁通都用來“切割”線圈以獲得最大的電流輸出，其中一些漏了出來，做了無用功。 一個(gè)解決的辦法就是采用Hybrid轉(zhuǎn)子。一般的轉(zhuǎn)子爪極間空無一物，而Hybrid轉(zhuǎn)子在爪極間裝了一個(gè)永久磁鐵。磁通從磁鐵出來進(jìn)入瓜極，通過轉(zhuǎn)子心軸及磁鐵另一面的爪極回到磁鐵。永久磁體填充了爪極間隙后，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁通就不會泄漏走了。這就迫使更多的磁通從轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子繞組，從而提高了交流發(fā)電機(jī)的輸出效率。 這種方案可以將原來的效率在50%的基礎(chǔ)上提高20%。這樣交流發(fā)電機(jī)總效率為60%時(shí)，只需用5000W的功率，大約為4474W就可以產(chǎn)生與原來同樣大的輸出，附帶的一個(gè)好處是必須散發(fā)掉的熱量還不到1000W。 發(fā)電機(jī)改進(jìn)的第二步必然是在發(fā)電機(jī)四周裝上水套，并與發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)相連。這樣做很有益處。由于真正起冷卻作用的是水套，所以不必硬是要將交流發(fā)電機(jī)置于進(jìn)入發(fā)動機(jī)艙的冷空氣流中。而且水套降低了發(fā)電機(jī)升溫或冷卻的速度，有利于提高發(fā)電機(jī)的耐用性。這是因?yàn)榧眲〉臏囟茸兓瘜ε蛎浥c收縮速率不同的材料很不利，而采用水套則消除了這一顧慮。 水套自然還有其它的優(yōu)點(diǎn)。例如：Visteon公司在它的資料里聲稱它的交流發(fā)電機(jī)可以將近1250W的損耗熱量傳送給冷卻系統(tǒng)，而這股熱量最終在車輛的解凍器和加熱裝置處消耗干凈，被用來幫助清潔風(fēng)擋和加熱乘員室。所以，冷卻液和發(fā)動機(jī)能更快地升溫變暖，催化變換器就可以更快地點(diǎn)火，這就大大減少了冷起動時(shí)的廢氣排放。 既然效率提高20%就有這么大的作用，那何不追求更高的效率昵?這正是Ecoair公司開發(fā)的新型交流發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)所在。Ecoair公司所設(shè)計(jì)的這種發(fā)電機(jī)將在今年晚些時(shí)候投入生產(chǎn)，主要應(yīng)用在急救車一類的車輛上，因?yàn)樵诩本溶嚿希W光燈、車用醫(yī)療設(shè)備等的工作需要大量電力。Ecoair的基本觀念可應(yīng)用于所有車輛，包括雙動力型汽車，并且這種發(fā)電機(jī)理論上也適用于將于2003年面世的42V電子系統(tǒng)。 Ecoair公司的發(fā)電機(jī)，在其中的某個(gè)設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子實(shí)際上由兩個(gè)并排裝在轉(zhuǎn)子心軸上的獨(dú)立部分組成，其中之一裝上永久磁鐵形成12個(gè)磁極，而磁鐵及周圍金屬本身就有磁力，并不依賴轉(zhuǎn)子電流；轉(zhuǎn)子組件的另一半是一個(gè)繞組線圈，線圈與極靴之間存在一定的裝配關(guān)系。 Ecoair交流發(fā)電機(jī)有三種獨(dú)立的操作模式。低轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子的永久磁鐵部分引起定子中的電流，起動操作時(shí)，永久磁鐵與繞組線圈都會產(chǎn)生最大磁通，而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生最大輸出。因此電磁鐵總帶來一些問題，即必要時(shí)，你怎樣切斷電流或減少磁通來降低電力輸出?為了解決這一問題，采用第三種模式來操作Ecoair交流發(fā)電機(jī)，這種模式被稱為“補(bǔ)償”(buck)式，下面便是它的工作原理。 當(dāng)輸出的電流超過了電子系統(tǒng)的需求時(shí)，首先使通過轉(zhuǎn)子線圈部分的電流降低至零。若輸出電流仍然過大，轉(zhuǎn)子線圈電流的方向就會被轉(zhuǎn)換。電流反向時(shí)，繞組線圈便產(chǎn)生與永久磁鐵相反的磁性而相抵消。這樣，通過控制極性和轉(zhuǎn)子線圈部分的電流大小，就可能使交流發(fā)電機(jī)的輸出降至零--同樣的技術(shù)亦應(yīng)用在一種自動防故障的安全電路中。 雖然轉(zhuǎn)子采用了兩部分的結(jié)構(gòu)形式，且其內(nèi)部設(shè)計(jì)錯(cuò)綜復(fù)雜，但也帶來一些意想不到的好處。對于起動電機(jī)，復(fù)式設(shè)計(jì)使之獲得80%的高效率。這就是說只需3750W或略低于3730W的功率就可取得一個(gè)200安培(3000瓦)的輸出電流。同時(shí)，由于驅(qū)動發(fā)電機(jī)的功率和熱損耗都變小的緣故，在一定輸出功率下，發(fā)電機(jī)的外形尺寸可以做得更小，重量可以更輕等等。另外，在傳統(tǒng)的交流發(fā)電機(jī)中，其直徑尺寸必須與前后距離相近，而Ecoair的混合式交流發(fā)電機(jī)可以同老式發(fā)電機(jī)一樣有一個(gè)較長的形體。因?yàn)榭紤]到輔助驅(qū)動帶形成的徑向可用空間有限，不可能總是無限地?cái)U(kuò)大交流發(fā)電機(jī)的直徑尺寸，所以增加其有效長度倒不失為一個(gè)增大輸出的好辦法，還有利于增大驅(qū)動帶扭矩及發(fā)動機(jī)容量。 而這種交流發(fā)電機(jī)的誘人之處還在于它的燃油經(jīng)濟(jì)性，尤其在空轉(zhuǎn)或低速運(yùn)作時(shí)。博世公司由一種經(jīng)驗(yàn)方法得出交流發(fā)電機(jī)效率每提高5%，燃油經(jīng)濟(jì)性就會提高大約1%。而戴姆勒?克萊斯勒公司做的對比試驗(yàn)表明，Ecoair的交流發(fā)電機(jī)與傳動系的變速箱共同工作在空轉(zhuǎn)工況時(shí)，當(dāng)輸入不變而輸出功率增加13.4%時(shí)，燃油的經(jīng)濟(jì)性能提高5.8%。 交流發(fā)電機(jī)（變頻器）和充電系統(tǒng)在任何設(shè)計(jì)問題中的重要性都是不可低估的。若不是因?yàn)榭捎秒娏κ艿较拗疲耠娏︱?qū)動的水泵、發(fā)動機(jī)油泵、動力轉(zhuǎn)向裝置及剎車等具有省油特征的部件，現(xiàn)在就會出現(xiàn)了。不過，或許只需一個(gè)高效率、大功率、輸出為42V電壓的交流發(fā)電機(jī)，就正好搭成一座通往彼岸的堅(jiān)實(shí)橋梁。
熱門產(chǎn)品：高效電機(jī) 高壓電機(jī) 低壓電機(jī) 變頻電機(jī) 防爆電機(jī) 同步電機(jī) 直流電機(jī) 電機(jī)配件 電機(jī)維修 水泵配件 電機(jī)節(jié)能改造
快速鏈接：湘電集團(tuán)有限公司 湘電股份有限公司 湘電風(fēng)能有限公司 湘電新能源有限公司 湘電長沙水泵廠 湘潭電機(jī)廠
