[發明專利]安裝有曲柄臂的線性分段起動機發電機系統

無效

• 申請號: 201010577254.1
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN102377312A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: N·恩吉寧
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社;現代自動車美國技術研究所
• 主分類號: H02K33/18
• 分類號: H02K33/18;H02K35/02
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術領域

本發明涉及與起動相關的電動機或諸如內燃機的往復式發動機(reciprocating?engine)，以及通過往復式發動機的運動產生電能的發電機；本發明特別涉及用于內燃機的集成式起動機電動機發電機(startermotor?generator)，并且特別涉及安裝有曲柄的起動機/電動機/發電機。

背景技術

內燃機不能自起動，因此要提供輔助以便發動機能夠起動并隨后繼續操作。由于一些內燃機需要能量的供給以便繼續操作(例如產生點火火花)以及運轉其他輔助設備(例如電燈、計算機、無線電設備、時鐘、導航系統等)，各設備(例如發電機、交流發電機)設置有發動機以便產生這樣的能量。如圖1A所示，多年以來，起動機/發電機系統是用于起動發動機的獨立的起動機電動機和產生電能以便運轉電力設備和給電池充電的交流發電機/發電機。

起動機電動機通過傳動裝置機械耦合到飛輪。因此，當發動機要起動時(例如通過轉動點火鑰匙來“起動”)，電池耦合到起動機電動機。飛輪引起的起動機電動機的轉動順次引起曲軸轉動，從而在發動機內產生起動燃燒過程的條件。在起動過程中，還操作離合器以便使飛輪從變速箱(gear?box)脫離，從而起動機電動機所提供的轉動能量不傳遞到變速箱下游的傳動系(powertrain)部分。

交流發電機可操作地通過電路帶(circuitous?belt)耦合到曲軸。當發動機運行時，曲軸的轉動運動引起帶在電路路徑中運行。帶的連續電路運動順次引起交流發電機操作并且產生電能。通常，設置整流電路和調節電路，從而交流發電機的輸出是直流電壓，并且電壓輸出在理想的直流電壓范圍內。

近年來，已經致力于集成起動機-發電機(ISG)，例如圖1B中所示。在該系統中，為起動機電動機和發電機設置單一的設備——起動機/交流發電機。該起動機/交流發電機利用非常類似于上文中參考圖1A所描述的電路帶機械耦合到曲軸。

當要啟動發動機時，起動機/交流發電機被配置并操作以便作為電動機。換言之，電池電耦合到起動機/交流發電機從而起動機/交流發電機作為電動機轉動。通過帶的運動，該轉動被順次傳遞到曲軸，從而產生不利于發動機起動的條件。離合器也被操作從而將飛輪從變速箱分離，如上所述。發動機起動之后，起動機/交流發電機被重新配置，從而其隨后作為交流發電機操作。由于考慮到帶隨著時間伸長并且打滑，因此與起動機電動機機械耦合到飛輪的系統相比，該系統的起動效率較低或可靠性較差。

現在參考圖1C，顯示了另一個ISG，其中起動機/交流發電機機械耦合到飛輪并由此通過離合器耦合到發動機的曲軸。如上所述，在起動機/交流發電機和變速箱之間設置另一個離合器，以便隔離傳動系的其他部分(例如變速箱、輪箱(wheels)等)與起動機/交流發電機。

當要起動發動機時，起動機/交流發電機被配置和操作以便作為電動機。換言之，電池電耦合到起動機/交流發電機從而使起動機/交流發電機和飛輪轉動。飛輪的該轉動引起曲軸轉動，相應地產生不利于發動機起動的條件。發動機起動之后，起動機/交流發電機被重新配置，從而其隨后作為交流發電機而操作。這樣的ISG還可以被配置為產生混合發動機，從而起動機/發電機可用于向傳動系提供額外的動力。

由于起動機/交流發電機和額外的離合器設置在飛輪和變速箱之間，因此這在結果上增大了發動機的長度。長度的這種增大影響汽車的布局和設計，從而能夠適應增大的長度。這些顧慮對于前輪驅動的汽車特別重要，因為在前輪驅動的汽車中發動機通常是橫向安裝的。

在美國公開號2009/0091137中公開了一種配備發動機的發電機，其中發電機位于發動機外部并耦合或安裝到發動機的曲柄軸箱。發電機包括作為電動機轉子的飛輪和相對于曲柄軸箱固定的定子。發電機的飛輪可操作地耦合到曲軸，從而曲軸的運動引起發電機的飛輪轉動。

在美國公開號2004/0084978中公開了一種永磁發電機以及制造永磁發電機的方法。該永磁發電機包括碗形飛輪、多個磁體、樹脂以及發電機線圈，所述磁體安裝在飛輪的內周表面上，所述樹脂環繞每個單獨的磁體而填充，用于將磁體牢固地固定到飛輪上以作為飛輪的整體部件，所述發電機線圈設置在碗形飛輪內與磁體相對，用于在通過與磁體的配合所產生的電磁感應的作用下產生電力。在使用中，位于中心的飛輪的輪軸或輪轂可操作地耦合到轉子或可轉動軸(例如內燃機的曲軸)。通過這種方式轉子/軸的轉動引起飛輪轉動，從而像傳統的電動機發電機裝置一樣產生電力。