專利名稱：永磁發電機優化照明系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種永磁發電機照明系統。
目前許多農用車輛及摩托車大都采用永磁發電機直接供燈具照明，這種照明系統發電機結構簡單，不采用蓄電瓶供電，制造成本以及使用成本較低，但存在著發電機功率利用不充分，行車照度不足的弊病。本發明針對這一問題，對永磁發電機照明系統進行優化設計，提出一種能滿足行車要求的照明系統。
為了闡明本發明的構思，首先對永磁發電機輸出特性進行分析

圖1是實測得永磁發電機示功圖，即發電機輸出功率隨轉速n和輸出電壓v變化曲面圖，可以看出，發電機轉速恒定時，輸出功率p隨輸出電壓v在變化(v的變化與負載阻值大小有關)，輸出電壓v＝v0時，輸出功率p＝pm達到最大值。顯然v0和轉速n有關，當轉速n增高，v0也相應增高，極值功率pm也隨轉速n變化，當n增高，pm也迅速增高。如果以發電機直接驅動照明燈泡，在發電機最高轉速時，為了得到較大的發電機輸出功率，這時必須選用燈泡的額定功率和電壓與發電機最高轉速時的最大輸出功率和對應的輸出電壓相等，這種相等關系稱之為匹配。圖中反映的在D點匹配。但在發電機轉速變小時這種匹配關系即遭破壞，即發電機對外輸出功率不是最大值，更重要的是當燈絲獲得電功率小于額定功率后，其發光效率極大降低，這種車輛低速行駛時光照度極差。另一種情況是按發電機運轉的最低轉速匹配燈泡，顯然燈泡的額定功率和額定電壓都低于發電機高轉速時的最大輸出功率和相對應的電壓，為了能使燈絲在發電機高速運轉時不致于燒毀，電路需要增加穩壓器，對高速運轉的有效電壓限制在燈泡允許的范圍，這樣照明系統在發電機低速運轉和高速運轉時基本維持相同的功率，盡管改善了低速照度不足的狀況，但卻難滿足高速行車對照明的要求。
本發明總體構思為照明燈泡采用數個不同的燈絲，各燈絲的額定功率和電壓與永磁發電機轉速從低到高的數個典型轉速時最大輸出功率和電壓相匹配。在發電機達到一定轉速時，通過開關接通發電機輸出端和相應的燈絲，該開關可以是人為控制也可通過電子器件控制。這樣照明系統的實際功率和電壓在各種轉速下都能和發電機的最大輸出功率和相應電壓相接近，不僅能滿足車輛低速行駛的照明要求，并且隨車輛速度增高，照度也不斷增加，也較好滿足車輛高速行駛對照明的要求。
附圖1是實測得永磁發電機示功圖附圖2是采用雙燈絲結構的照明系統示意圖，圖中1為低額定功率和電壓的燈絲，2為高額定功率和電壓的燈絲，3是繼電器，4、5都是單穩態觸發器，6是脈沖整形器，7是穩壓器。
附圖3是采用三燈絲結構的照明系統示意圖，圖中11、12、13都是燈絲，14、15都是繼電器，16為脈沖整形器，17、18、19、20都是單穩態觸發器。
以下是兩個具體實施例圖2是一個采用雙燈絲結構的照明系統。
低額定功率、電壓的燈絲和發電機最低轉速時的最大輸出功率和相應電壓匹配，高額定功率和電壓的燈絲又與發電機某一特定較高轉速時的最大輸出功率及相應電壓匹配，兩燈絲串接，燈絲1的非串接端搭鐵，燈絲2的非串接端接發電機輸出端。兩燈絲的公共端通過繼電器3的常閉觸頭與發電機輸出端聯接，通過繼電器3常開觸點搭鐵，單穩態觸發器4的輸入端經過脈沖整形器6與發電機輸出端聯接，其輸出端聯接單穩態觸發器5的輸入端，單穩態觸發器5的輸出端通過功率放大驅動繼電器3的線包，由于本實施例僅分兩級，中間電壓跨躍較大，所以通過穩壓器7，對兩燈絲實行分級穩壓。
本實施例工作過程如下，當發動機低速運轉時，單穩態觸發器4不斷觸發翻轉，將翻轉信號不斷傳遞給單穩態觸發器5，觸發器5相應地被觸發但其返回穩態的時間大于發電機電低轉速時電壓交變周期，來不及返回穩態又被觸發，始終處于觸發態，繼電器線包處于關斷狀態，常閉觸點將燈絲1、2公共端接到發電機輸出端，燈絲1通電發光，當發動機轉速增高到一定值后，單穩態觸發器4來不及返回穩態又被觸發，始終處于觸發態，觸發器5較長時間得不到觸發信號回到穩態并保持這個狀態，將繼電器3線包接通，燈絲1、2的公共端通過常開觸點的閉合搭鐵，因此，燈絲2通電發光，采用這種燈絲串聯聯接方式保證觸點在開關轉換時遏止發電機線包圈感應電勢，極大延長了觸頭的使用壽命。兩燈絲結構適用于發電機轉速變化范圍不很大的車輛。
圖3是一個采用三燈絲的照明系統。
三個燈絲11、12、13的額定功率和額定電壓依次遞增，分別和發電機最低轉速、中轉速、高轉速的三個典型轉速對應的功率和相應輸出電壓匹配，三燈絲依次串聯，燈絲11的非串聯端搭鐵，燈絲13的非串聯端接發電機輸出端。燈絲11、12串聯公共端通過繼電器14的常閉觸頭接發電機輸出端，通過常開觸頭搭鐵，燈絲12、13的串聯公共端通過繼電器15的常閉觸頭接發電機輸出端，通過繼電器15常開觸頭搭鐵，脈沖整形器16輸入端與發電機輸出端聯接，輸出端分別聯接兩個單穩態的觸發器17、18的輸入端，兩個單穩態觸發器的輸出端分別聯接另兩個單穩態觸發器19、20的輸入端，兩個單穩態觸發器19、20的輸出端分別通過功率放大驅動繼電器14、15的線圈。
三燈絲的工作過程和兩燈絲照明系統基本相仿，由于第3燈絲是在發電機高轉速時匹配的，其照明功率可以達到很高數值，大大改善車輛高速運行的照明狀況，本實施例適合于發電機轉速變化范圍較大的車輛。
綜上所述，本發明適合于采用永磁發電機車輛照明的照明系統，它充分地利用了發電機輸出功率，并提高了照明系統發光效率，較好地改善了這類車輛的照明狀況，有著較好的應用前景。
權利要求
1.一種由永磁發電機、照明燈泡和控制部分構成的照明系統，其特征在于照明燈泡采用數個不同的燈絲，各燈絲的額定功率和電壓與永磁發電機轉速從低到高的數個典型轉速時最大輸出功率和電壓相匹配；在發電機達到一定轉速時，通過開關接通發電機輸出端和相應的燈絲，該開關可以是人為控制也可通過電子器件控制。
2.按照權利1所述的照明系統，其特征在于照明燈泡采用雙燈絲，低額定功率、電壓的燈絲和發電機最低轉速時的最大輸出功率和相應電壓匹配，高額定功率和電壓的燈絲又與發電機某一特定較高轉速時的最大輸出功率及相應電壓匹配，兩燈絲串接，燈絲(1)的非串接端搭鐵，燈絲(2)的非串接端接發電機輸出端；兩燈絲的公共端通過繼電器(3)的常閉觸頭與發電機輸出端聯接，通過繼電器(3)常開觸點搭鐵，單穩態觸發器(4)的輸入端經過脈沖整形器(6)與發電機輸出端聯接，其輸出端聯接單穩態觸發器(5)的輸入端，單穩態觸發器(5)的輸出端通過功率放大驅動繼電器(3)的線包，通過穩壓器(7)，對兩燈絲實行分級穩壓。
3.按照權利1所述的照明系統，其特征在于照明燈泡采用三燈絲，三個燈絲(11、12、13)的額定功率和額定電壓依次遞增，分別和發電機最低轉速、中轉速、高轉速的三個典型轉速對應的功率和相應輸出電壓匹配，三燈絲依次串聯，燈絲(11)的非串聯端搭鐵，燈絲(13)的非串聯端接發電機輸出端，燈絲(11、12)串聯公共端通過繼電器(14)的常閉觸頭接發電機輸出端，通過常開觸頭搭鐵，燈絲(12、13)的串聯公共端通過繼電器(15)的常閉觸頭接發電機輸出端，通過繼電器(15)常開觸頭搭鐵，脈沖整形器(16)輸入端與發電機輸出端聯接，輸出端分別聯接兩個單穩態的觸發器(17、18)的輸入端，兩個單穩態觸發器的輸出端分別聯接另兩個單穩態觸發器(19、20)的輸入端，兩個單穩態觸發器(19、20)的輸出端分別通過功率放大驅動繼電器(14、15)的線圈。
全文摘要
本發明對采用永磁發電機的車輛照明系統進行優化處理,使照明燈具在任何轉速下都能和發電機的最大輸出功率和相應電壓接近匹配,充分利用了發電機的功率,改善了這類車輛照明質量。采用本發明照明的車輛照明狀態得到改善。本發明使用非常方便。本發明電路設計合理,故障較少經久耐用。本發明成本低廉,適合于農用車輛、摩托車等領域推廣,有較好的應用前景。
文檔編號H05B39/04GK1203509SQ9811544
公開日1998年12月30日 申請日期1998年7月6日 優先權日1998年7月6日
發明者王振民 申請人:王振民