一種無電瓶交流發電機及其欠壓保護裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車用交流發電機，特別是一種具有欠壓保護功能的無電瓶交流發電機及其欠壓保護裝置。
【背景技術】
[0002]無電瓶交流發電機一般指在應用中僅為車載電器尤其為大功率電器供電，而不作為為車載蓄電池充電使用的交流發電機。在使用過程中，車載蓄電池持續為無電瓶發電機提供勵磁電流，從而保證發電機正常供電，但是由于失去對發電機輸出電壓的監測，一旦發電機輸出端出現異常，如發生對地短路、負載過大等問題，由于蓄電池持續勵磁，無法及時切斷勵磁電流，發電機仍然持續運轉、處于對外發電狀態，從而導致發電機輸出端外接導線過流、過熱、繼而燒毀，甚至可能引起冒煙、起火等危險。若使用中未發現上述情況，則會導致非常嚴重的后果。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種無電瓶交流發電機及其欠壓保護裝置，可在發動機輸出端出現異常時，避免發電機由于蓄電池的持續勵磁而繼續運轉，從而保護交流發電機及車載用電器。
[0004]為了實現上述目的，本發明提供了一種用于無電瓶交流發電機的欠壓保護裝置，設置在所述無電瓶交流發動機的調節器內，其中，所述欠壓保護裝置包括一過載保護機構，所述過載保護機構分別與所述無電瓶交流發動機的輸出端、所述無電瓶交流發動機的供電單元和所述無電瓶交流發動機的勵磁開關連接，以控制所述無電瓶交流發動機勵磁及輸出電壓。
[0005]上述的欠壓保護裝置，其中，所述過載保護機構包括:
[0006]至少一電壓檢測單元，與所述無電瓶交流發動機的輸出端連接，用于檢測所述無電瓶交流發動機的輸出端電壓并與一設定值比較；
[0007]至少一過載保護控制單元，分別與所述勵磁開關及所述無電瓶交流發動機的勵磁控制電路連接，用于所述電壓檢測單元檢測到所述輸出端電壓過載時，強制斷開所述勵磁開關;
[0008]至少一控制開關強制關閉單元，分別與所述電壓檢測單元和所述過載保護控制單元連接，用于所述電壓檢測單元檢測到所述輸出端電壓過載時，導通所述過載保護控制單元;
[0009]至少一供電單元，與所述過載保護控制單元連接，用于控制所述過載保護控制單元閉合導通。
[0010]上述的欠壓保護裝置，其中，所述過載保護機構還包括:
[0011]至少一濾波單元，設置在所述電壓檢測單元之后并分別與所述電壓檢測單元和所述控制開關強制關閉單元連接，用于穩定所述控制開關強制關閉單元的控制端輸入電壓。
[0012]上述的欠壓保護裝置，其中，所述過載保護機構還包括:
[0013]至少一過載保護延遲單元，分別與所述控制開關強制關閉單元、過載保護控制單元和供電單元連接，用于所述電壓檢測單元檢測到所述輸出端電壓低于所述設定值時進行時間延遲，以避免所述無電瓶交流發動機啟動時的過保護。
[0014]上述的欠壓保護裝置，其中，所述過載保護延遲單元包括互相連接的至少一第一電阻和至少一電容，所述電阻分別與所述供電單元、所述控制開關強制關閉單元及所述過載包括控制單元連接，所述電容分別與所述控制開關強制關閉單元及所述過載保護控制單元連接。
[0015]上述的欠壓保護裝置，其中，所述控制開關強制關閉單元包括至少一開關元件，所述開關元件為第一場效應管。
[0016]上述的欠壓保護裝置，其中，所述過載保護控制單元包括至少一穩壓管、一第二電阻和一第二場效應管，所述穩壓管與所述過載保護延遲單元及所述第二場效應管連接，所述第二電阻與所述穩壓管連接，所述第二場效應管的漏極與所述勵磁開關的柵極連接。
[0017]上述的欠壓保護裝置，其中，所述勵磁控制電路與所述供電單元集成于一集成電路板上。
[0018]上述的欠壓保護裝置，其中，所述電壓檢測單元為一穩壓二極管。
[0019]為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種具有上述的欠壓保護裝置的無電瓶交流發電機。
[0020]本發明的技術效果在于:
[0021]本發明具有欠壓保護功能，可在發動機輸出端出現異常時，避免發電機由于蓄電池的持續勵磁而繼續運轉，從而保護交流發電機及車載用電器。
[0022]以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明一實施例的無電瓶交流發電機結構示意圖；
[0024]圖2為本發明一實施例的欠壓保護裝置電路原理圖；
[0025]圖3為本發明一實施例的過載保護電路圖；
[0026]圖4為本發明一實施例的過載保護流程圖。
[0027]其中，附圖標記
[0028]I前端蓋
[0029]2后端蓋
[0030]3轉子總成
[0031]4定子總成
[0032]5整流組件總成
[0033]6 電壓調節器
[0034]7欠壓保護裝置
[0035]71過載保護機構
[0036]711電壓檢測單元
[0037]712過載保護控制單元
[0038]ZDl穩壓管
[0039]R2第二電阻
[0040]Q2第二場效應管
[0041]713控制開關強制關閉單元
[0042]Ql第一場效應管
[0043]714供電單元
[0044]715濾波單元
[0045]716過載保護延遲單元
[0046]Rl第一電阻
[0047]Cl電容
[0048]8勵磁控制電路
[0049]9輸出端
[0050]10勵磁開關
【具體實施方式】
[0051]下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0052]參見圖1，圖1為本發明一實施例的無電瓶交流發電機結構示意圖。本發明的無電瓶交流發電機，包括安裝在前端蓋I和后端蓋2之間的轉子總成3、定子總成4、整流組件總成5和電壓調節器6，還包括一欠壓保護裝置7，設置在所述無電瓶交流發動機的電壓調節器6內，其中，前端蓋I與后端蓋2使用螺栓連接，共同支撐發電機各分總成，轉子總成3利用電磁感應原理，通入一勵磁電流，在隨發動機旋轉過程中，產生感生磁場，定子總成4利用電磁感應原理，感應有轉子總成3生成的磁場，進而產生感生電壓，電壓調節器6控制轉子總成3中的勵磁電流，同時調節定子總成4感生電壓并轉化為穩定的適合車載用電器使用的輸出電壓，輸出端9用于提供客戶接口，整流組件總成5將定子總成4產生的三相交流電整流為一僅具有微小紋波的近似直流電。其中，電壓調節器6主要具有兩個功能，一是作為勵磁控制部件，根據外部勵磁信號或內部轉速信號來確定發電機上勵磁電路是否接通，二是作為整個發電機對外輸出的控制部件，將經過整流組件整流后的近似直流電，調整為車載用電器可以正常工作的特定輸出電壓，通常為滿足12V/24V系統應用要求。電壓調節器6可為單獨零件，通過機械連接部件連接于電壓調節器總成，也可為一厚膜電路、集成電路等嵌入電壓調節器總成，并預留相應引接線，以便與交流發電機相關輸入輸出部件連接。電壓調節器總成可通過螺栓、螺釘等緊固件連接于交流發電機上，也可通過插接器直接插于交流發電機上，方便進行維修更換。所述無電瓶交流發動機的其他各部分結構、組成、相互位置關系、連接關系及工作原理等均為較成熟的現有技術，故在此不做贅述，下面僅對本發明的欠壓保護裝置7予以詳細說明。
[0053]參見圖2，圖2為本發明一實施例的欠壓保護裝置電路原理圖。所述欠壓保護裝置7包括一過載保護機構71，所述過載保護機構71分別與所述無電瓶交流發動機的輸出端9、所述無電瓶交流發動機的供電單元714和所述無電瓶交流發動機的勵磁開關10連接，以控制所述無電瓶交流發動機勵磁及輸出電壓。其中，所述過載保護機構71包括:至少一電壓檢測單元711，如穩壓二極管，與所述無電瓶交流發動機的輸出端9連接，用于檢測所述無電瓶交流發動機的輸出端9電壓并與一設定值比較；至少一過載保護控制單元712，分別與所述勵磁開關10及所述無電瓶交流發動機的勵磁控制電路8連接，用于所述電壓檢測單元711檢測到所述輸出端9電壓過載時，強制斷開所述勵磁開關10 ;至少一控制開關強制關閉單元713，如三極管、場效應管、達林頓管，分別與所述電壓檢測單元711和所述過載保護控制單元712連接，用于所述電壓檢測單元711檢測到所述輸出端9電壓過載時，導通所述過載保護控制單元712;至少一供電單元714，該供電單元714可由蓄電池提供輸入，利用如電容等元件，與所述過載保護控制單元712連接，用于控制所述過載保護控制單元712閉合導通。
[0054]考慮到發電機的輸出電壓實質上是由交流電經過全橋或半橋整流后輸出近似的直流點，因此會存在一定的紋波，因此在本實施例中，所述過載保護機構71還可包括:至少一濾波單元715，如簡單的常用RC電路，設置在所述電壓檢測單元711之后并分別與所述電壓檢測單元711和所述控制開關強制關閉單元713連接，用于穩定所述控制開關強制關閉單元713的控制端輸入電壓。
[0055]如果僅采用過載保護機構71進行過載監控及保護，可能引起過保護故障，因為過載保護的依據是發電機輸出電壓的檢測結果，那么當發電機剛剛開始旋轉，發電機輸出尚未達到保護電壓時，由于過載保護的供電單元714已經與蓄電池建立了連接，因此會因過載保護機構71的檢測結果——未達到保護電壓，從而切斷本應繼續的勵磁回路，發電機無法正常啟動。因此，所述過載保護機構71還可包括:至少一過載保護延遲單元716,如具有適當的阻抗的電阻及電容，分別與所述控制開關強制關閉單元713、過載保護控制單元712和供電單元714連接，用于所述電壓檢測單元711檢測到所述輸出端9電壓低于所述設定值時進行時間延遲，以避免所述無電瓶交流發動機啟動時的過保護。
[0056]參見圖3，圖3為本發明一實施例的過載保護電路圖。所述過載保護延遲單元716包括互相連