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    • 专利摘要:
    Dieelektrische Drehmaschine schließteinen Ankerkern, der einen Stator ausbildet, der eine Ankerspuleaufweist, zum Laden einer Fahrzeugbatterie mit ihrer Ausgangsspannung;Rotorkerne, die innerhalb des Ankerkerns mit einem vorbestimmtenSpalt dazwischen angeordnet und aus Magnetpolteilen ausgeführt sind,die als Klauenpole, so dass benachbarte Magnetpole unterschiedlichsind, und zylindrischen Teilen gebildet sind, die eine Feldspuletragen; und Permanentmagnete ein, die in der Magnetschaltung derRotorkerne bereitgestellt sind, um dem Ankerkern einen Magnetflussmit der Feldspule zuzuführen.Die Magnetisierungskraft der Permanentmagnete bezüglich desAnkerkerns ist so eingestellt, dass bei einer vorbestimmten Geschwindigkeitdie Ausgangsspannung der Ankerspule unmittelbar, nachdem ein Feldstrom, derdurch die Feldspule geleitet wird, von der maximalen Magnetisierungskraft,die von dem Feldstrom ausgeübt wird,auf Null zurückgebrachtist, die Ladespannung der Batterie nicht überschreitet.
    公开号:DE102004023917A1
    申请号:DE200410023917
    申请日:2004-05-13
    公开日:2004-12-23
    发明作者:Yoshihito Asao；Masahiko Fujita
    申请人:Mitsubishi Electric Corp；
    IPC主号:H02P9-14
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung betrifft einen Ladegenerator, der in einem Fahrzeug angebrachtist, oder einen Generator/Motor für ein Fahrzeug und eine Steuervorrichtungdafür,und insbesondere Anordnungen zum Verhindern eines Überladenseiner Fahrzeugbatterie.
    [0002] Ummit zunehmenden elektrischen Lasten in Fahrzeugen zurechtzukommenund eine Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit durch ein Verringern vonGewicht zu erhöhen,sind bei Ladegeneratoren fürFahrzeuge ein erhöhterAusgang und verringerte Größe und Gewichterforderlich, und ein Weg, um diese Anforderungen zu erfüllen, bestehtdarin, das Magnetfeld des Generators mit einer Magnetisierungskraft zuergänzen,die durch Permanentmagnete bereitgestellt ist, und dadurch einenLeckfluss zwischen den Magnetpolen verringert und einen elektrischenFluss erhöhtund einen Ausgang erhöht.Jedoch passiert es in einem Generator mit dieser Art eines Aufbaus, auchwenn kein Feldstrom fließtund der Generator nur mit dem Magnetfluss der Permanentmagnete bei hohen Geschwindigkeitenarbeitet, und wenn die elektrische Last klein ist, es manchmal,dass eine elektrische Energie, die die elektrische Last überschreitet,erzeugt wird, und die Batterie wird überladen und fehlerhaft, odereine anormale Spannung wird an die elektrischen Lasten angelegtund führtin ihnen eine Fehlfunktion herbei.
    [0003] Indiesem Zusammenhang sind Technologien, in einem Generator, der Permanentmagnetefür seinMagnetfeld verwendet, zum Verringern der Energie, die bei hohenGeschwindigkeiten erzeugt wird, um dadurch zu verhindern, einerFehlfunktion einer Batterie und elektrischer Lasten, die durch eine Überspannungherbeigeführtwerden, vorgeschlagen wurden. Ein Beispiel davon ist die Technologie,die in dem Patentdokument 1 offenbart ist: In der Technologie, diein diesem Dokument offenbart ist, sind in einem Generator, der einenRotor vom Klauenpoltyp aufweist, Permanentmagnete in einer Richtungderart magnetisiert, dass sie einen Leckfluss verringern, er zwischenden Magnetpolen des Rotorkerns eingeführt wird, der das Feld ausbildet;ist eine Kupplung zwischen einer Riemenscheibe, die den Rotor und dieRotorwelle antreibt, angeordnet, und wenn der Verbrennungsmotor über einevorbestimmte Geschwindigkeit hinausgeht, läuft das Kupplungsäußere leerund das Kupplungsinnere und der Rotor halten eine vorbestimmte Geschwindigkeitaufrecht; und ist die Ausgangsspannung des Generators bei dieser vorbestimmtenGeschwindigkeit ungefähran die Batteriespannung angepasst.
    [0004] Undin dem Patentdokument 2 ist eine Technologie offenbart, worin ineinem Generator, der einen Feldmotor aufweist, der mit Permanentmagnetenaufgebaut ist, der Ausgang des Stators (Anker) eine Batterie vermöge einesDreiphasen-Vollwellengleichrichterslädt; derNeutralpunkt der Dreiphasenrichtung des Ankers über eine Umschaltvorrichtung geerdetist; diese Umschaltvorrichtung periodisch synchron zu der DrehungEIN- und AUS-geschaltet wird, um die Ankerspule wiederholt kurzzuschließen undneu anzuschließen,und eine Rücklaufspannung zuerzeugen; die Batterie mit dieser Rücklaufspannung beladen wird;und die Spezifikationen der Feldmagnete und der Ankerspule derartausgeführtsind, dass dann, wenn kein EIN/AUS-Schalten der Schaltvorrichtungvorhanden ist, die Ausgangsspannung der Ankerspule die Batteriespannungauch bei einer maximalen Geschwindigkeit nicht überschreitet.
    [0005] Weiterist in dem Patentdokument 3 eine Technologie offenbart, worin ineiner Lichtmaschine fürein Fahrzeug, das Permanentmagnete aufweist, die in einer Richtungderart magnetisiert sind, dass sie einen Leckfluss verringern, derzwischen den Magnetpolen eines Rotors vom Klauenpoltyp eingeführt wird,wenn ein Feldstrom der Feldspule des Rotors nicht zugeführt wird,der größte Teildes Flusses der Permanentmagnete durch den Ankerkern kurzgeschlossenist und ein sehr geringer Fluss dem Anker von den Magnetpolflächen zugeführt wird,und auf dieser Grundlage die Spezifikationen der Permanentmagneteauf eine Magnetisierungskraft eingestellt werden derart, dass derGeneratorausgang bei einer maximalen Geschwindigkeit, wenn der Feldstrom Nullgesetzt worden ist, im wesentlichen gleich dem normalen Lastanforderungswertdes Fahrzeugs ist und diesen nicht überschreitet. Patentdokument1: JP-A-2000-82800 (Abs. 4, 1 und 2) Patentdokument 2: JP-A-2002-95175 (Abs. 3 und 4, 1) Patentdokument 3: Patentnummer 2674556 (Abs. 2 und 3, 1 bis 4).
    [0006] Inden oben beschriebenen Beispielen des verwandten Sachstandes sindmit der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technologie, weil eineKupplung an dem Generator bereitgestellt ist, erhöhte Kostenunvermeidbar, und um die vorbestimmte Geschwindigkeit herum, beiwelcher die Kupplung AUS geht, geht die Kupplung AN und geht AUSwiederholt, so dass ein Problem einer Beständigkeit bleibt. Und die indem Patentdokument 2 offenbarte Technologie ersetzt eine Grenzebezüglichder Ausgangscharakteristik.
    [0007] Auchin der in dem Patentdokument 3 offenbarten Technologie verbleibt,wenn, nachdem eine Anregung durch einen Feldstrom ausgeführt ist,der Feldstrom auf Null gebracht wird, ein Restmagnetismus in demFeldkern, und auch wenn die Magnetisierungskraft der Permanentmagneteeingestellt worden ist, nimmt der Ausgang wegen dieses Restmagnetismusbei hohen Geschwindigkeiten zu. Insbesondere wird, wenn dieser Generatorals ein Synchronmotor verwendet wird und als ein Ladegenerator mitStartermotor ausgeführtist, der Anregungsstrom groß,und wenn der Rotorkern vom Klauenpoltyp durch eine plastische Deformationhergestellt wird, wird der Restmagnetismus auch groß und eine Ausgangsunterdrückung beihohen Geschwindigkeiten wird schwierig, und es verbleibt eine Gefahr,dass die Batterie überladenwird.
    [0008] Dievorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um diese Arten eines Problemszu lösen,und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Drehmaschinefür einFahrzeug unter Verwendung von sowohl eines Spulenfelds als aucheines Permanentmagnetfelds fürihr Magnetfeld bereitzustellen, mit welchem kein Überladenbei hohen Geschwindigkeiten auftritt.
    [0009] Eineelektrische Drehmaschine fürein Fahrzeug gemäß der Erfindungweist auf: einen Ankerkern, der einen Stator ausbildet, der eineAnkerspule aufweist, um eine Fahrzeugbatterie mit einer Ausgangsspannungzu laden; einen Rotorkern, der an der inneren Seite des Ankerkernsmit einem vorbestimmten Spalt dazwischen angeordnet ist und aus Magnetpolteilen,die als Klauenpole gebildet sind, so dass benachbarte Magnetpoleunterschiedlich sind, und einem zylindrischen Teil ausgeführt ist,das eine Magnetspule trägt;und Permanentmagnete, die in der Magnetschaltung des Rotorkernsbereitgestellt sind, um dem Ankerkern einen Magnetfluss mit der Feldspulezuzuführen,und die Magnetkraft der Permanentmagnete bezüglich des Ankerkerns ist soeingestellt, dass, bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit, dieAusgangsspannung der Ankerspule, unmittelbar nachdem ein Feldstromauf Null von einer maximalen Magnetisierungskraft, die von dem Feldstromausgeübtwird, zurückgebrachtwird, die Ladespannung der Batterie nicht überschreitet.
    [0010] Undeine Steuervorrichtung einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeuggemäß der Erfindungweist auf: eine elektrische Drehmaschine, die als ein Ladegeneratormit Startermotor arbeitet und einen Ankerkern aufweist, der einenStator ausbildet, der eine Ankerspule aufweist, einen Rotorkern,der innerhalb des Ankerkerns angeordnet ist und Magnetpolteile,die als Klauenpole gebildet sind, so dass benachbarte Magnetpoleunterschiedlich sind, und ein zylindrisches Teil aufweist, das eineFeldspule trägt,und Permanentmagnete, die in der Magnetschaltung des Rotorkernsbereitgestellt sind, um dem Ankerkern einen Magnetfluss mit derFeldspule zuzuführen;einen Spannungsregler zum Steuern der Ausgangsspannung der elektrischenDrehmaschine, wenn sie als ein Ladegenerator arbeitet, indem ein FeldstromEIN- und AUS-geschaltet wird; einen Umrichter zum Konvertieren einerEnergie von einer Fahrzeugbatterie, wenn die elektrische Drehmaschineals ein Startermotor arbeitet; und eine Steuereinrichtung zum Steuerndes Spannungsreglers und des Umrichters, und Schaltvorrichtungendes Umrichters schließendie Ankerspule kurz, wenn die elektrische Drehmaschine als ein Ladegeneratorarbeitet und die Ausgangsspannung der Ankerspule bei einer vorbestimmtenGeschwindigkeit, wobei der Feldstrom auf Null ist, die Ladespannungder Batterie überschreitet.
    [0011] Inden Zeichnungen zeigen:
    [0012] 1 eine Querschnittsansicht,die den Aufbau einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß einerersten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung zeigt;
    [0013] 2 ein charakteristischesDiagramm, das die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug der ersten bevorzugtenAusführungsformder Erfindung veranschaulicht;
    [0014] 3 ein charakteristischesDiagramm, das eine elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß einerzweiten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung veranschaulicht;
    [0015] 4 ein charakteristischesDiagramm, das eine elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß einerdritten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung veranschaulicht;
    [0016] 5 eine perspektivische Ansicht,die den Aufbau eines Rotors einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeuggemäß einervierten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung zeigt;
    [0017] 6 ein charakteristischesDiagramm, das eine elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß einerfünftenbevorzugten Ausführungsformder Erfindung veranschaulicht; und
    [0018] 7 ein Schaltungsdiagrammeiner Steuervorrichtung einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß einersechsten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung.
    [0019] 1 ist eine Schnittansicht,die den Aufbau einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß einerersten bevorzugten Ausführungsform derErfindung zeigt, und 2 istein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen der magnetomotorischenKraft eines Felds und einer Ausgangsspannung zeigt. In 1 ist ein Stator 1 einerelektrischen Drehmaschine fürein Fahrzeug aus einem Ankerkern 3, der eine Ankerspule 2 aufweist, undTrägern 4 und5 zum Halten des Ankerkerns 3 von links und rechts ausgebildet.Ein Bürstenhalter 6, einSensor 7 zum Erfassen einer Winkelposition, eine Platine 8,die einen Gleichrichter (nicht gezeigt) zum Gleichrichten des Ausgangsder Ankerspule 2 und einen Spannungsregler (nicht gezeigt)zum Steuern einer Ausgangsspannung trägt, und ein Anschluss 9 sindauf dem Träger 5 bereitgestellt,und der Ankerkern 3 und die Träger 4 und 5 sinddurch Bolzen 10 verbunden.
    [0020] EinRotor 11 ist aus einer Motorwelle 14 ausgebildet,die an den Trägern 4 und 5 durchLager 12 und 13 erhalten wird, eine Riemenscheibe 15 istan der Rotorwelle 14 angebracht und wird über einen Zahnriemenvon einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) angetrieben, ein Paarvon Rotorkernen 16 und 17 sind an der Rotorwelle 14 befestigt,eine Feldspule 18 ist auf einen Spulenträger 18a aufzylindrischen Teilen 16a und 17a der Rotorkerne 16 und 17 gewickelt,ein Gleitring 19 zum Zuführen eines Feldstroms von Bürsten indem Bürstenhalter 6 zuder Feldspule 18, und Kühlgebläse 20 und 21 sindan beiden Seiten der Rotorkerne 16 und 17 angebracht.
    [0021] DerRotor 11 ist ein Rotor vom Klauenpoltyp, und die Rotorkerne 16 und 17 sindaus zylindrischen Teilen 16a und 17a ausgeführt, diedie Feldspule 18 und klauenähnliche Magnetpolteile 16b und 17b tragen,die der inneren Seite des Ankerkerns 3 über einen vorbestimmten Spaltgegenüberstehen;die Polteile 16b und 17b sind in eine vorbestimmteAnzahl von Polen gebildet und passen zueinander, um so die äußere Seiteder Feldspule 18 abzudecken, und die benachbarten Polteile 16b und 17b sindin einer festen Teilung mit vorbestimmten Beabstandungen dazwischenin der Umfangsrichtung angeordnet und werden von der Feldspule 18 magnetisiert,um so abwechselnd unterschiedliche Pole zu werden. Permanentmagnete 22 sindzwischen den benachbarten Polteilen 16b und 17b angeordnet,und die Permanentmagnete 22 werden magnetisiert, um so diegleichen Magnetpole wie die Magnetisierung der Polteile 16b und 17b durchdie Feldspule 18 zu werden.
    [0022] Ineiner elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug gemäß dieserersten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, verhinderndie Permanentmagnete 22 einen Leckfluss von der Feldspule 18 zwischenden Polteilen 16b und 17b und magnetisieren diePolteile 16b und 17b in die gleichen Magnetpolewie die Feldspule 18, auch wenn der Feldstrom der Feldspule 18 Nullist. Und die Magnetisierungskraft dieser Permanentmagnete 22 ander Ankerspule 3 ist so eingestellt, dass, wenn die elektrischeDrehmaschine sich bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht,die Ausgangsspannung der Ankerspule 2 unmittelbar, nachdemder Feldstrom, der durch die Feldspule 18 fließt, vonseinem Maximalwert auf Null zurückgekehrtist, geringer als die Ladespannung der Fahrzeugbatterie ist, dievon der elektrischen Drehmaschine geladen wird.
    [0023] Umdies unter Bezugnahme auf 2 zuerklären,zeigt 2 die Ausgangsspannungder Ankerspule 2 von dann, wenn bei einer konstanten Geschwindigkeitvon einem Zustand, bei dem kein Restmagnetismus in den Polteilen 16b und 17b vorhanden ist,ein Feldstrom durch die Feldspule 18 geleitet wird unddann von der maximalen magnetomotorischen Kraft der Feldstrom aufNull verringert wird, und zeigt, dass unterhalb etwa des magnetischen Sättigungsbereichesder Magnetschaltung eine Hysterese in der Ausgangsspannung auftritt.Das heißt, auchwenn der Feldstrom Null gemacht wird, tritt eine erzeugte Spannungv1 aufgrund eines Restmagnetflusses auf, und folglich wird in einerelektrischen Drehmaschine, die mit Permanentmagneten 22 zwischenihren Magnetpolen ausgestattet ist, der Magnetfluss aufgrund derMagnetisierungskraft der Permanentmagnete 22 zu diesemhinzugefügt,und oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit überschreitet die Ausgangsspannungder Ankerspule die Ladespannung der Batterie, und bei leichten Lasten wirddie Batterie leicht überladen,was zu einer Überspannungs-Fehlfunktionder Batterie und/oder der Lasten führt.
    [0024] Diesbezüglich istin der elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeug dieser erstenbevorzugten Ausführungsformder Erfindung die Magnetisierungskraft der Permanentmagnete 22 soeingestellt, dass bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit, die dadurchbestimmt wird, wie das Fahrzeug verwendet werden soll, wie in 2 gezeigt, die Ausgangsspannungder Ankerspule 2 unmittelbar, nachdem der Feldstrom aufNull von der maximalen Magnetisierungskraft, die unter dem Feldstromausgeübtwird, zurückgebrachtwird, nicht die Ladespannung der Batterie überschreitet. Das heißt, dass,weil die Ladespannung der Batterie in einem Fahrzeug mit einem elektrischen12 V-System 12,5 V beträgt,die Ausgangsspannung der Ankerspule 2 auf unterhalb 13,5 Veingestellt wird. Durch ein Einstellen der Magnetisierungskraftder Permanentmagnete 22 auf diese Weise kann eine elektrischeDrehmaschine, die ein Überladender Batterie verhindert und eine Überspannungs-Fehlfunktion elektrischerLasten nicht herbeiführtund eine stabile elektrische Energie zuführt, erhalten werden.
    [0025] 3 ist ein charakteristischesDiagramm, das die Charakteristik bezüglich einer Geschwindigkeitder erzeugten Spannung einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeuggemäß einerzweiten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung zeigt, in welcher der Aufbau der elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeugin dieser Ausführungsformder gleiche wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform ist, wie in 1 gezeigt ist. Hier istdie Magnetisierungskraft der Permanentmagnete 22 so ausgeführt worden,dass, bei der maximalen Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors,die lastfreie Ausgangsspannung der Ankerspule 2, unmittelbar,nachdem der Feldstrom auf Null von der maximalen Magnetisierungskraft,die von dem Feldstrom ausgeübtwird, zurückgebrachtwird, die Ladespannung der Batterie nicht überschreitet.
    [0026] 3 zeigt diesen Zustand,und weil in einem Fahrzeug mit einem elektrischen 12 V-System dieLadespannung der Batterie normalerweise 13,5 V beträgt, wenndie maximale Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors mit 7.600 UpMangenommen wird und das Riemenscheibenverhältnis mit 2,5 angenommen wird,wird die Magnetisierungskraft der Permanentmagnete 22 soeingestellt, dass die erzeugte Spannung der Ankerspule 2 aufgrunddes magnetischen Flusses der Permanentmagnete 22 bei derGeschwindigkeit der elektrischen Drehmaschine von 19.000 UpM unterhalb13,5 V ist. Durch ein Einstellen, das auf diese Weise ausgeführt ist, wirdes möglich,eine elektrische Drehmaschine für einFahrzeug zu erhalten, die ein Überladender Batterie verhindert und eine Überspannungs-Fehlfunktion elektrischerLasten auch bei einer maximalen Geschwindigkeit, unmittelbar, nachdemdie Magnetisierungskraft, die von dem Feldstrom ausgeübt wird,ihren maximalen Wert erreicht hat, nicht herbeiführt.
    [0027] 4 ist ein charakteristischesDiagramm, das die Ausgangscharakteristik einer elektrischen Drehmaschinefür einFahrzeug gemäß einerdritten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung zeigt, wobei der Aufbau der elektrischen Drehmaschinefür einFahrzeug in dieser Ausführungsformder gleiche wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform ist, die in 1 gezeigt ist. Die Magnetisierungskraftder Permanentmagnete 22 in dieser Ausführungsform wird auf die folgendeWeise eingestellt. Das heißt,die Magnetisierungskraft der Permanentmagnete 22 wird soeingestellt, dass unmittelbar, nachdem der Feldstrom auf Null vonder maximalen Magnetisierungskraft, die von dem Feldstrom ausgeübt wird,zurückgekehrtist, wenn die Ankerspule 2 der elektrischen Drehmaschineeinen Strom gleich dem Laststrom der minimalen elektrischen Lastenausgibt, der notwendig ist, um den Verbrennungsmotor des Fahrzeugszu betreiben, wie etwa das Zündsystem,die Ausgangsspannung der Ankerspule 2 die Ladespannungder Batterie nicht überschreitet.
    [0028] 4 zeigt dieses, und dieAusgangsspannung zu dem Laststrom der elektrischen Drehmaschinezeigt die Art einer abfallenden Charakteristik, die in 4 gezeigt ist. Weil in einemFahrzeug mit einem elektrischen 12 V-System die Ladespannung normalerweise13,5 V beträgt,wenn angenommen wird, dass der Strom, der von dem Verbrennungsmotorbei der maximalen Geschwindigkeit der elektrischen Drehmaschinegefordert wird, 5 A beträgt,wird die Magnetisierungskraft der Permanentmagnete 22 dannso eingestellt, dass unmittelbar, nachdem der Feldstrom auf Nullvon der maximalen Magnetisierungskraft, die von dem Feldstrom ausgeübt wird,zurückgekehrtist, die Ausgangsspannung der Ankerspule 2 mit einem fließenden Laststromvon 5 A unterhalb 13,5 V ist. Durch ein Ausführen einer Einstellung aufdiese Weise ist es möglich,eine Überspannungs-Fehlfunktionelektrischer Lasten zu verhindern, die durch ein Überladender Batterie herbeigeführtwird, und den Ausgangs-Zunahmeeffekt der Permanentmagnete effektivauszunutzen.
    [0029] 5 ist eine perspektivischeAnsicht, die den Aufbau des Rotors einer elektrischen Drehmaschinefür einFahrzeug gemäß einervierten bevorzugten Ausführungsformder Erfindung zeigt, wobei Teilen, die die gleichen wie die Teilein der 1 der erstenbevorzugten Ausführungsformsind, die gleichen Bezugszeichen gegeben worden sind. Wie in derFigur gezeigt, sind klauenähnlichePolteile 16b und 17b in einer vorbestimmten Beabstandungauf Rotorkernen 16 und 17 angeordnet, und diePermanentmagnete 23 sind durch Magnethalteelemente 24 anbeiden der Umfangsrichtungs-Seitenflächen jedes derPolteile 16b und 17b angebracht. Benachbarte Permanentmagnete 23,die zwischen den Polen angebracht sind, weisen einen Raum zwischenihnen auf, und die Permanentmagnete 23 sind in einer derartigenRichtung magnetisiert, um eine Leckage eines Hauptflusses, der durcheinen Feldstrom ausgeübtwird, zu verhindern.
    [0030] Wennsie so aufgebaut sind, wird die Magnetisierungskraft der Permanentmagnete 23 abgeschwächt, weilein Abstand zwischen benachbarten Permanentmagneten 23 vorhandenist, der Fluss von den Permanentmagneten 23, der mit derAnkerspule 2 von den Polteilen 16b und 17b verkettet,ist klein, und die Ausgangsspannung der Ankerspule 2 beihohen Geschwindigkeiten kann einfach auf einen Wert niedriger alsdie Ladespannung der Batterie eingestellt werden. Die Polteile 16b und 17b sindvon den Rotorkernen 16 und 17 durch eine plastischeDeformation gebildet, und ihre magnetischen Eigenschaften ändern sichin einer Richtung, derart, dass eine Hysterese zunimmt; jedoch istes durch ein Einsetzen des Aufbaus dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, einBatterie-Überladenbei hohen Geschwindigkeiten zu verhindern, auch wenn die Hysteresegroß ist.
    [0031] 6 ist ein charakteristischesDiagramm, das eine Beziehung zwischen einer magnetomotorischen Feldkraftund einer Ausgangsspannung in einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeuggemäß einerfünftenbevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt, und diese bevorzugte Ausführungsformbetrifft das Einstellen der magnetomotorischen Kraft der Permanentmagnete 22,wenn die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug der 1, die in der ersten bevorzugtenAusführungsformbeschrieben ist, oder die elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeugder 5, die in der fünften bevorzugtenAusführungsformbeschrieben ist, als ein Ladegenerator mit Startermotor verwendetwird und als ein Ladegenerator verwendet wird, nachdem sie als einStartermotor gearbeitet hat.
    [0032] In 6 zeigt die Charakteristika, wie 2 der erstenbevorzugten Ausführungsform,bezüglich dermagnetomotorischen Feldkraft die Ausgangsspannung der Ankerspule 2 vondann, bei einer festen Geschwindigkeit, wenn ein Feldstrom durchdie Feldspule 18 von einem Zustand geleitet wird, wobei keinRestmagnetismus in den Polteilen 16b und 17b vorhandenist. Wenn die elektrische Drehmaschine als ein Generator verwendetwird, ist der Feldstrom, der durch die Feldspule 18 geleitetwird, oben bei der magnetomotorischen Kraft f1 der 6, und wenn von der magnetomotorischenKraft f1 der Feldstrom abgeschwächtwird, wird die Ausgangsspannung bezüglich der magnetomotorischenFeldkraft, wie durch die Charakteristik b gezeigt, aufgrund einerHysterese, so dass dann, wenn der Feldstrom auf Null gebracht wordenist, eine Spannung v1 aufgrund eines Restflusses in der Ankerspule 2 auftritt.
    [0033] Wenndie elektrische Drehmaschine als ein Startermotor verwendet wird,um ein Antriebsdrehmoment zu erreichen, wird der Feldstrom, derdurch die Feldspule 18 geleitet wird, auf die magnetomotorischenKraft f2 in 6 verstärkt, unddie Ausgangsspannung bezüglichder magnetomotorischen Feldkraft, wenn der Strom von der magnetomotorischen Kraftf2 abgeschwächtist, wird wie durch die Charakteristik c gezeigt, aufgrund einerHysterese, so dass bei einem Feldstrom = Null eine Spannung v2 aufgrundeines Restflusses in der Ankerspule 2 auftritt. Dementsprechendist die erzeugte Spannung aufgrund eines Restflusses unmittelbar,nachdem der Verbrennungsmotor gestartet wird, hoch, und um ein Batterie-Überladenbei hohen Geschwindigkeiten zu verhindern, sollte die Einstellungder magnetomotorischen Kraft der Permanentmagnete 22 derartsein, dass ihre erzeugte Spannung äquivalent zu nicht mehr alsder Batterieladespannung – v2ist.
    [0034] 7 ist ein Überblicks-Schaltungsdiagramm,das eine Steuervorrichtung einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeuggemäß einer sechstenbevorzugten Ausführungsformder Erfindung zeigt, und in dieser bevorzugten Ausführungsformwird die elektrische Drehmaschine als ein Ladegenerator mit Startermotorwie in der fünftenbevorzugten Ausführungsformverwendet. Die elektrische Drehmaschine 25 weist eine Dreiphasen-Ankerspule 2 undeine Feldspule 18 auf. Die Feldspule 18 empfängt eineZufuhr eines Feldstroms von einer Fahrzeugbatterie 26;dieser Feldstrom wird durch einen Spannungsregler 27 gesteuert,und die Ausgangsspannung der Feldspule 2 wird dadurch gesteuert; undPermanentmagnete (nicht gezeigt) derart, wie sie in den ersten bisfünftenbevorzugten Ausführungsformenbeschrieben sind, sind in der Magnetschaltung des Felds bereitgestellt.
    [0035] DieDreiphasen-Ankerspule 2 ist mit der Fahrzeugbatterie 26 über einenEnergiekonverter 28 verbunden; wenn die elektrische Drehmaschine 25 alsein Ladegenerator arbeitet, wird die Fahrzeugbatterie 26 über eineGruppe von Dioden 29 geladen, die eine Dreiphasen-Vollwellen- Gleichrichtungsschaltungdes Energiekonverters 28 bilden; und wenn die elektrischeDrehmaschine 25 als ein Startermotor arbeitet, wird Energiezu ihr von der Fahrzeugbatterie 26 über eine Gruppe von Transistoren 30 zugeführt, dieeinen Umrichter des Energiekonverters 28 bilden. Eine Steuereinrichtung 31 erfasstdie Batteriespannung und führtdem Spannungsregler 27 zum EIN- und AUS-Schalten des Feldstromsein Signal zu, und führtden Transistoren 30 ein PWM-Signal des Umrichters zum Steuernder A.C.-Energiezufuhr zu, die der elektrischen Drehmaschine 25 zugeführt wird,die als ein Startermotor dient. Ein Kondensator absorbiert Stromwelligkeitenund eine Diode 32 ist eine Schwungrad-Diode.
    [0036] Wieoben erwähnt,sind eine Feldspule 18 und Permanentmagnete (nicht gezeigt)in dem Magnetfeld bereitgestellt, und so würde, wenn die magnetomotorischenKraft der Permanentmagnete nicht begrenzt würde, wie in den ersten bisfünftenbevorzugten Ausführungsformenbeschrieben, die Ausgangsspannung der Ankerspule 2 dieLadespannung der Batterie überschreiten,wenn die Geschwindigkeit der elektrischen Drehmaschine 25 einenvorbestimmten Wert überschreitet,auch wenn der Drehstrom Null ist; jedoch wird in dieser bevorzugtenAusführungsformeine Überspannungder Batterie von der Steuereinrichtung 31 erfasst, undwenn erfasst wird, dass der Feldstrom des Dreiphasen-Umrichters desEnergiekonverters 28 Null ist, wird beispielsweise einEIN-Signal den Transistoren 30 der unteren Arme zugeführt, umdie Ankerspule 2 kurzzuschließen und die Ausgangsspannungzu unterdrücken.
    [0037] Undwenn die Steuereinrichtung 31 eine Überspannung der Batterie erfasst,kann ein Strom in einer umgekehrten Richtung zu dem normalen Feldstromdurch die Ankerspule 18 geleitet werden, um das Feld abzuschwächen unddie Ausgangsspannung der Ankerspule 2 zu unterdrücken. Durchein Einsetzen eines derartigen Aufbaus ist es möglich, die Ladespannung derBatterie bei hohen Geschwindigkeiten zu unterdrücken, auch wenn die Unterdrückung dermagnetomotorischen Kraft der Permanentmagnete, die in der Magnetschaltungdes Felds bereitgestellt sind, unzureichend ist, oder wenn die magnetomotorischenKraft nicht unterdrücktwird, und die Ausgangsspannung der elektrischen Drehmaschine 25 kannum einen Betrag angehoben werden, der der Unterdrückung dermagnetomotorischen Kraft der Permanentmagnete entspricht, die nicht ausgeführt wird.
    [0038] Wieoben beschrieben, weist eine elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeuggemäß dieser Erfindungeinen Ankerkern, der einen Stator bildet, der eine Ankerspule aufweist,einen Rotorkern, der innerhalb des Ankerkerns angeordnet ist undaus Magnetpolteilen ausgeführtist, die als klauenähnlichePole mit unterschiedlichen benachbarten Polen und einem zylindrischenTeil gebildet sind, der eine Feldspule trägt, und Permanentmagnete auf,die in der Magnetschaltung des Magnetfeldkerns zum Zuführen einesMagnetflusses zu dem Ankerkern mit der Feldspule bereitgestelltsind, und die Magnetisierungskraft der Permanentmagnete bezüglich desAnkerkerns ist so eingestellt, dass, bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit,die Ausgangsspannung der Ankerspule unmittelbar, nachdem der Feldstrom aufNull von der maximalen Magnetisierungskraft, die von dem Feldstromausgeübtwird, zurückgebracht ist,die Ladespannung der Batterie nicht überschreitet; und folglich überschreitet,währendeine Verbesserung in einem Ausgang aufgrund der Permanentmagneteerreicht wird, die Ausgangsspannung der elektrischen Drehmaschinedie Ladespannung der Batterie nicht, auch wenn ein Restmagnetismusin der Magnetschaltung des Rotors vorhanden ist, ein Überladender Batterie wird verhindert, eine Überspannungs-Fehlfunktion elektrischerLasten wird vermieden, und eine elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug,die in der Lage ist, eine stabile Energieversorgung bereitzustellen,kann erhalten werden.
    [0039] Undeine Steuervorrichtung einer elektrischen Drehmaschine für ein Fahrzeuggemäß der Erfindungweist eine elektrische Drehmaschine auf, die als ein Ladegeneratorund ein Startermotor arbeitet und aufweist: einen Ankerkern, dereine Ankerspule aufweist, einen Rotorkern, der eine Feldspule innerhalbdes Ankerkerns angeordnet aufweist, und Permanentmagnete, die inder Magnetschaltung des Rotors bereitgestellt sind, um einen Magnetflussan die Ankerspule mit der Feldspulen anzulegen; einen Spannungsreglerzum Steuern der Ausgangsspannung, wenn die elektrische Drehmaschineals ein Generator arbeitet, indem der Feldstrom EIN- und AUS-geschaltetwird; einen Umrichter zum Konvertieren einer Energie von einer Fahrzeugbatterie, wenndie elektrische Drehmaschine als ein Motor arbeitet; und eine Steuereinrichtungzum Steuern des Spannungsreglers und des Umrichters, und Schaltvorrichtungendes Umrichters werden gesteuert, um die Ankerspule kurzzuschließen, wenndie elektrische Drehmaschine als ein Ladegenerator arbeitet undbei einer vorbestimmten Geschwindigkeit, mit dem Feldstrom auf Null,die Ausgangsspannung der Ankerspule die Ladespannung der Batterie überschreitet.Und folglich kann, währendeine Verbesserung in einem Ausgang aufgrund der Permanentmagneteerreicht wird, ein Überladender Batterie bei hohen Geschwindigkeiten unterdrückt werden; der Ausgang derelektrische Drehmaschine kann erhöht werden; ein Überladender Batterie kann unterdrückt werden,auch wenn eine Steuerung des Feldstroms unmöglich wird; und es ist möglich, einein hohem MaßezuverlässigeSteuervorrichtung einer elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeugzu erhalten.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] Elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug, umfassend: einenAnkerkern (3), der einen Stator (1) ausbildet, dereine Ankerspule (2) aufweist, um eine Fahrzeugbatteriemit einer Ausgangsspannung zu laden; einen Rotorkern (16, 17),der an der inneren Seite des Ankerkerns mit einem vorbestimmtenSpalt dazwischen angeordnet ist und aus Magnetpolteilen (16b, 17b),die als Klauenpole gebildet sind, so dass benachbarte Magnetpoleunterschiedlich sind, und einem zylindrischen Teil (16a, 17a),das eine Feldspule (18) trägt, ausgeführt ist; und Permanentmagnete(22), die in der Magnetschaltung des Rotorkerns (16, 17)bereitgestellt sind, um dem Ankerkern (3) einen Magnetflussmit der Feldspule (18) zuzuführen, wobei die Magnetisierungskraftder Permanentmagnete (22) bezüglich des Ankerkerns (3)so eingestellt ist, dass die Ausgangsspannung der Ankerspule (2) beieiner vorbestimmten Geschwindigkeit, unmittelbar nachdem ein Feldstromauf Null von einer maximalen Magnetisierungskraft zurückgebrachtist, die von dem Feldstrom ausgeübtwird, die Ladespannung der Batterie nicht überschreitet.
    [2] Elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug nach Anspruch1, wobei die vorbestimmte Geschwindigkeit die Geschwindigkeit derelektrischen Drehmaschine ist, die der maximalen Geschwindigkeiteines Verbrennungsmotors entspricht, der die elektrische Drehmaschineantreibt.
    [3] Elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug nach einem derAnsprüche1 oder 2, wobei die Ausgangsspannung der Ankerspule (2)so eingestellt ist, nicht die Ladespannung der Batterie zu überschreiten,wenn der Ausgangsstrom der Ankerspule (2) gleich dem minimalenStrom ist, der erforderlich ist, um das Fahrzeug zu betreiben.
    [4] Elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug nach einem derAnsprüche1 bis 3, wobei die Permanentmagnete (22) an Seitenflächen inUmfangsrichtung der Rotorkern-Polteile (16b, 17b)vom Klauenpoltyp angeordnet sind.
    [5] Elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug nach einem derAnsprüche1 bis 4, die sowohl als ein Ladegenerator als auch als ein Startermotordient, wobei die maximale Magnetisierungskraft, die von dem Feldstromausgeübtwird, die maximale Magnetisierungskraft ist, wenn die Maschine alsein Startermotor arbeitet.
    [6] Steuervorrichtung einer elektrischen Drehmaschinefür einFahrzeug, umfassend: eine elektrische Drehmaschine (25),die als ein Ladegenerator mit Startermotor arbeitet und einen Ankerkern(3), der einen Stator (1) ausbildet, der eineAnkerspule (2), einen Rotorkern (16, 17),der innerhalb des Ankerkerns (3) angeordnet ist und Magnetpolteile(16B, 17B), die als Klauenpole gebildet sind,so dass benachbarte Magnetpole unterschiedlich sind, und ein zylindrischesTeil (16a, 17a) aufweist, das eine Feldspule (18)trägt,und Permanentmagnete aufweist, die in der Magnetschaltung des Rotorkerns (16, 17)bereitgestellt sind, um dem Ankerkern (3) einen Magnetflussmit der Feldspule (18) zuzuführen; einen Spannungsregler(27) zum Steuern der Ausgangsspannung der elektrischenDrehmaschine, wenn sie als ein Ladegenerator arbeitet, indem ein FeldstromEIN- und AUS-geschaltetwird; einen Umrichter (28) zum Konvertieren einerEnergie von einer Fahrzeugbatterie (26), wenn die elektrische Drehmaschine(25) als ein Startermotor arbeitet; und eine Steuereinrichtung(31) zum Steuern des Spannungsreglers (27) unddes Umrichters (28), wobei Umschalteinrichtungen (30)des Umrichters (28) die Ankerspule (2) kurzschließen, wenndie elektrische Drehmaschine als ein Ladegenerator arbeitet unddie Ausgangsspannung der Ankerspule (2) bei einer vorbestimmtenGeschwindigkeit, mit dem Feldstrom auf Null, die Ladespannung derBatterie (26) überschreitet.
    [7] Steuervorrichtung einer elektrischen Drehmaschinefür einFahrzeug nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (31),wenn bei der vorbestimmten Geschwindigkeit und mit dem Feldstromauf Null die Ausgangsspannung der Ankerspule (2) die Ladespannungder Batterie (26) überschreitet,den Spannungsregler (27) steuert, um die Polarität des Feldstromszu ändern.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    US20040232793A1|2004-11-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-23| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2014-07-03| R016| Response to examination communication|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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