怎样使交流发电机效率更高、输出功率更大、产生热量更少,在发电机转速相对较低时,输出越大越好。
第一步就是探寻出效率低的原因。只要看一看爪极式转子你就会知道并不值如此大费周折,一根轴、一对爪形磁极、线圈组加上集电环就足以构成整个转子了。问题是这种设计存在漏磁现象,并非所有的磁通都用来“切割”线圈以获得最大的电流输出,其中一些漏了出来,做了无用功。
另一个解决的办法就是采用Hybrid转子。一般的转子爪极间空无一物,而Hybrid转子在爪极间装了一个永久磁铁。磁通从磁铁出来进入瓜极,通过转子心轴及磁铁另一面的爪极回到磁铁。永久磁体填充了爪极间隙后,转子绕组产生的磁通就不会泄漏走了。这就迫使更多的磁通从转子进入定子绕组,从而提高了交流发电机的输出效率。
这种方案可以将原来的效率在50%的基础上提高20%。这样交流发电机总效率为60%时,只需用5000W的功率,大约为4474W就可以产生与原来同样大的输出,附带的一个好处是必须散发掉的热量还不到1000W。
发电机改进的第二步必然是在发电机四周装上水套,并与发动机冷却系统相连。这样做很有益处。由于真正起冷却作用的是水套,所以不必硬是要将交流发电机置于进入发动机舱的冷空气流中。而且水套降低了发电机升温或冷却的速度,有利于提高发电机的耐用性。这是因为急剧的温度变化对膨胀与收缩速率不同的材料很不利,而采用水套则消除了这一顾虑。
交流发电机和充电系统在任何设计问题中的重要性都是不可低估的。若不是因为可用电力受到限制,像电力驱动的水泵、发动机油泵、动力转向装置及刹车等具有省油特征的部件,现在就会出现了。不过,或许只需一个高效率、大功率、输出为42V电压的交流发电机,就正好搭成一座通往彼岸的坚实桥梁。