[發明專利]一種無刷直流磁阻式起動發電機

有效

• 申請號: 201410073698.X
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103780042A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 史立偉;張學義;尹紅彬
• 申請（專利權）人: 史立偉
• 主分類號: H02K29/06
• 分類號: H02K29/06;H02P6/20;H02P9/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種無刷直流磁阻式起動發電機，屬于汽車電機與電器技術領域。

背景技術

起動發電機既能當作電動機運行起動發動機，又能作為發電機運行為用電設備供電，是混合動力汽車、怠速停機汽車等新型節能汽車的關鍵部件。隨著汽車技術的發展，起動發電機技術越來越多的應用于汽車上。

為了延長起動發電機的使用壽命，減小碳刷產生的火花的電磁干擾，起動發電機應該采用無刷化結構。目前可以應用于汽車起動發電機的電機主要由爪極式交流電機、永磁同步電機、開關磁阻電機等。爪極式交流電機采用轉子上的勵磁繞組勵磁，非常適合作為發電機使用，但作為起動機使用存在不適合起動低速運轉、轉子上的勵磁繞組故障率高等缺陷。永磁同步電機是用永磁材料勵磁，其電壓調整較為困難。開關磁阻電機轉子結構非常簡單，適合用于高溫、高速等場合，而且起動特性好，因此，自上世紀80年代末以來，國外對開關磁阻電機的研究一直十分活躍。盡管開關磁阻電機運行時噪聲較大，但用于起動機時，電機噪聲遠比發動機小。但開關磁阻電機作為發電機運行時輸出電流為脈沖式的，需要特殊的整流濾波電路，而且開關磁阻發電機電壓調節能力較為復雜，成本較高。因此，若能結合爪極式交流發電機電壓調壓特性好、開關磁阻電機起動特性好的優點，發明一種新型無刷直流磁阻電機將具有很高的應用前景。

目前已有的技術中，申請的發明專利：基于三相六狀態起動的電勵磁雙凸極電機轉子位置辨識法，申請號201310148450.0。提出了一種基于兩兩相導通注入低壓脈沖矢量進行轉子位置預估的方法，其采用的電機為電勵磁雙凸極電機，該電機在電動運行時采用和永磁無刷電機相同的三相全橋變換器，分別給一相通正向電流，產生正的電磁轉矩和正的磁阻轉矩；另一相通負向電流，產生正的電磁轉矩和負的磁阻轉矩。其中磁阻轉矩相互抵消，電磁轉矩起主要作用對外輸出，浪費了部分磁阻轉矩。且為了降低電勵磁雙凸極電機的電樞反應，其電樞繞組匝數一般很少，這樣該電機的各相電感較小，總的輸出轉矩較低。相似的，授權的發明專利：一種電動汽車起動發電系統，201110245987.X，也發明了一種采樣三相全橋變換器控制的起動發電系統，其起動時的輸出轉矩也是電磁轉矩。授權的發明專利：一種開關磁阻起動/發電機功率變換器，專利號200910033555.5，公布了一種開關磁阻起動/發電機功率變換器，該技術通過在傳統的自勵模式不對稱半橋功率變換器拓撲中外加六個輔助開關管，有效銜接了各橋臂的開關管以及負載開關管，從而可以實現各橋臂任意開關管發生故障時的冗余，開關管利用率高，可靠性強。申請的發明專利：一種具備電動和發電轉換功能的電動車用開關磁阻電機，申請號：200910112146.4，在轉子凸極上加裝獨立的勵磁繞組及其外接控制電路，勵磁繞組通過集電滑環取電；電動時，其切換開關斷開使轉子繞組空載；當車輛剎車或下坡等使電機獲得反作用力時，主控系統使轉子轉換成發電機的勵磁磁場，旋轉的轉子勵磁磁場通過對原定子電樞繞組進行交變勵磁而發電。該技術還需采用碳刷滑環結構給勵磁繞組供電，勵磁繞組也容易飛散，而且該發電原理在技術上還存在一定的不可操作性。因此該專利未被授權。

本發明的技術與以上文獻皆不相同。首先，在原理上，本發明的技術在起動時按照開關磁阻電機原理運行，且采用新型的功率變換器；在發電時按照電勵磁電機運行，利用上述功率變換器上的二極管整流對外輸出。其次，本發明的技術在起動時各線圈串聯，匝數多，電磁轉矩大；在發電時各線圈并聯，匝數少，適合發電時的高速運轉環境。

總之，目前國內外尚未檢索到本發明相似的技術。相對于已有技術來說，本發明公開的技術在電動和發電狀態時采用不同的原理，在技術上有一定的創造性；另外還在電動功率變換器、電動狀態與發電狀態的電樞繞組切換上具有一定的創新性。?

發明內容

本發明針對現有汽車的使用環境和起動轉速特性，提出了一種采用可以串聯或并聯連接的電樞繞組、起動時依靠磁阻轉矩、發電時依靠勵磁調壓的無刷直流磁阻式起動發電機，既可以起動發動機，又可以在起動后發電為發動機、汽車等提供電源。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種無刷直流磁阻式起動發電機，包括三相電樞繞組、勵磁繞組、串并聯切換開關、定子鐵心、轉子鐵心、軸、位置傳感器、橋式變換器和控制器。其特征在于：

定子鐵心的每個極上繞有集中式繞制的電樞線圈，勵磁繞組由勵磁線圈串聯組成，勵磁線圈也位于定子上且跨三個定子極繞制，相鄰的勵磁線圈繞向相反，電樞線圈與匝鏈的勵磁線圈同向；