[發(fā)明專利]用于可控整流器的脈沖發(fā)生器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680008421.2
• 申請(qǐng)日: 2006-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN101156307A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·S·法伯曼;S·C·考齊;C·Y·拉弗塔尼;D·E·威廉姆斯;H·C·斯科特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 磁應(yīng)用股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/162
• 分類號(hào): H02M7/162;H02M1/08
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 李玲

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求對(duì)2005年2月2日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.60/649,720的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于在機(jī)械能與電能之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的諸如無刷AC發(fā)電機(jī)的機(jī)器的電壓和電流控制系統(tǒng)，尤其涉及緊湊型永磁體大功率交流發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，諸如適于汽車用的緊湊型永磁體大功率交流發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

交流發(fā)電機(jī)通常包括安裝在旋轉(zhuǎn)軸上并相對(duì)于固定定子同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子通常被置于定子內(nèi)部。然而，定子可有選擇地同軸設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部。諸如電機(jī)或渦輪機(jī)的外部能源一般直接或者經(jīng)由諸如傳動(dòng)帶的中間系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)元件。定子和轉(zhuǎn)子兩者都具有一系列磁極。轉(zhuǎn)子或定子產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與另一結(jié)構(gòu)的磁極上的繞組相互作用。當(dāng)磁場(chǎng)被繞組截?cái)鄷r(shí)，產(chǎn)生提供給適當(dāng)負(fù)載的電場(chǎng)。通常將感生電場(chǎng)(一般稱為電壓源)施加到整流器-有時(shí)也加以調(diào)節(jié)，并且用作DC輸出電源。通常將感生電流施加到整流器-有時(shí)也加以調(diào)節(jié)，并且提供為DC輸出電源。在一些實(shí)例中，經(jīng)調(diào)節(jié)的DC輸出信號(hào)被施加到DC-AC逆變器以提供AC輸出。

按照慣例，機(jī)動(dòng)車輛應(yīng)用中所采用的交流發(fā)電機(jī)通常包括：外殼，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的外部；具有3相繞組的定子，裝在外殼中；皮帶傳動(dòng)爪極型(例如倫德爾式(Lundell))轉(zhuǎn)子，可旋轉(zhuǎn)地支承于外殼中的定子內(nèi)。然而，為了增加功率輸出，必須顯著增加常規(guī)交流發(fā)電機(jī)的大小。因此，車輛中的空間限制往往使得難以在諸如對(duì)空調(diào)、致冷或通信裝置供電的諸如5kW的大輸出應(yīng)用中使用這種交流發(fā)電機(jī)。

另外，承載繞組的爪極型轉(zhuǎn)子相對(duì)較重(常常構(gòu)成重達(dá)交流發(fā)電機(jī)的總重的四分之三)，并且產(chǎn)生相當(dāng)大的慣性。實(shí)際上，每次發(fā)動(dòng)機(jī)被加速時(shí)，這種慣性就對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)形成負(fù)載。這往往降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，從而導(dǎo)致附加燃料消耗。另外，這種慣性在諸如電氣或混合機(jī)動(dòng)車的應(yīng)用中可能會(huì)產(chǎn)生問題。混合機(jī)動(dòng)車?yán)闷桶l(fā)動(dòng)機(jī)來以例如30Kph(通常與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)最有效的RPM范圍相對(duì)應(yīng))的高于預(yù)定閾值的速率推進(jìn)車輛。類似地，在所謂“輕度混合”中，采用起動(dòng)器-發(fā)電機(jī)在駕駛員壓下加速器踏板時(shí)提供一個(gè)初始推進(jìn)脈沖，從而便于在交通中車輛停止時(shí)關(guān)閉車輛發(fā)動(dòng)機(jī)以節(jié)省燃料并降低排放。這種輕度混合系統(tǒng)通常考慮使用高壓(例如42伏特)電氣系統(tǒng)。這種系統(tǒng)中的交流發(fā)電機(jī)必須能夠使蓄電池再充電至足以驅(qū)動(dòng)起動(dòng)器-發(fā)電機(jī)在連續(xù)停止之間-特別是在啟停之間提供初始推進(jìn)脈沖的程度。因而，需要相對(duì)大功率低慣性的交流發(fā)電機(jī)。

通常，需要用于向車輛中的控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、空調(diào)裝置和附屬設(shè)備供電的附加電源。這對(duì)用于娛樂、諸如致冷的工業(yè)運(yùn)輸應(yīng)用、建筑應(yīng)用和軍事應(yīng)用的車輛而言是特別切實(shí)的。

例如，機(jī)動(dòng)車行業(yè)中的一種趨勢(shì)是采用智能電氣的而不是機(jī)械或液壓的控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來降低車輛發(fā)動(dòng)機(jī)上的功率負(fù)載和增長燃料經(jīng)濟(jì)性。例如，可結(jié)合轉(zhuǎn)向伺服機(jī)構(gòu)(通常僅在要求轉(zhuǎn)向校正時(shí)有效)、減震器(使用反饋來根據(jù)道路和速度情況調(diào)節(jié)減震器的剛度)和空調(diào)裝置(以維持恒溫所需的最小速度操作壓縮機(jī))來使用這種系統(tǒng)。這種電控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用往往提高了對(duì)車輛電源系統(tǒng)的要求。

類似地，期望汽車致冷系統(tǒng)可被電驅(qū)動(dòng)。例如，以可變速度驅(qū)動(dòng)致冷系統(tǒng)(不依賴于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)rpm)可提高效率。另外，使用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，連接有例如壓縮機(jī)(在發(fā)動(dòng)機(jī)上)、冷凝器(設(shè)置成暴露于空氣)和蒸發(fā)單元(位于冷凍室中)的各種元件的軟管可被替換成與家用冰箱或空調(diào)裝置相似的電驅(qū)動(dòng)密封系統(tǒng)。因此，期望這種應(yīng)用中的車輛電源系統(tǒng)能向電驅(qū)動(dòng)單元提供所必需的功率電平。

還特別需要一種“拆換”大功率交流發(fā)電機(jī)來改進(jìn)現(xiàn)有車輛。通常僅在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)提供有限空間來容納交流發(fā)電機(jī)。除非替換交流發(fā)電機(jī)能裝在此可用空間內(nèi)，否則即使如果可能安裝也是相當(dāng)復(fù)雜的，而且通常需要拆卸諸如散熱器、保險(xiǎn)桿等的主要元件并安裝附加支架、傳動(dòng)帶和配件。因此，期望替換交流發(fā)電機(jī)能裝在所提供的原有空間內(nèi)，并且連接原有配件。

通常，永磁體交流發(fā)電機(jī)是眾所周知的。這種交流發(fā)電機(jī)使用永磁體來生成必需磁場(chǎng)。永磁體發(fā)電機(jī)往往比傳統(tǒng)繞線磁極式發(fā)電機(jī)更輕更小得多。在1997年4月29日授予Scott等人的美國專利5,625,276、1998年1月6日授予Scott等人的美國專利5,705,917、1999年3月23日授予Scott等人的美國專利5,886,504、1999年7月27日授予Scott等人的美國專利5,92,611、2000年3月7日授予Scott等人的美國專利6,034,511、2002年8月27日授予Scott的美國專利6,411,522中描述了永磁體交流發(fā)電機(jī)的多個(gè)示例。