在能以有利的方式用在具有四沖程單缸發(fā)動機(jī)的機(jī)車上的此種構(gòu)造中,轉(zhuǎn)子設(shè)有一定數(shù)量的永磁體并且轉(zhuǎn)子預(yù)先布置成在四沖程發(fā)動機(jī)運行時直接地由曲軸拖動旋轉(zhuǎn),以對車輛電池再充電。
應(yīng)注意的是,此種構(gòu)造允許通過將制動期間所使用的一部分能量轉(zhuǎn)換成電流來回收這部分能量。
在起動四沖程發(fā)動機(jī)時,電動機(jī)用作由同一電池饋電的起動電動機(jī)。有利地,可在車輛停止時設(shè)置用于自動地關(guān)閉四沖程發(fā)動機(jī)的系統(tǒng),一旦再次請求驅(qū)動功率,系統(tǒng)就自動地管理發(fā)動機(jī)的重新起動。
在該方案中使用定子,該定子具有基本上圓形的結(jié)構(gòu),且該結(jié)構(gòu)具有由鐵磁材料制成的齒,電線纏繞在齒上,電流流過電線:這些齒被分成針對每相的組,典型地使用三相的方案。
在徑流式電動機(jī)-發(fā)電機(jī)中,齒數(shù)和繞組類型的選擇影響電動機(jī)內(nèi)部的損耗和在再充電階段期間使用的短路電流量,這又確定了電池中的更高或更低的電壓。
另一方面,在具有較小尺寸、例如具有125或150cc排量的發(fā)動機(jī)中,可用于容納電機(jī)的空間是有限的,而實際上對于所使用的電動機(jī)類型而言,該空間消耗須較低以便不會過多地影響包括該電動機(jī)的機(jī)車的成本。
應(yīng)注意的是,在性能水平上,電機(jī)須以約80A的電流供給高達(dá)8.0Nm的扭矩。一旦給出這些構(gòu)造限制,就必須優(yōu)化定子構(gòu)造以減小短路電流:較低的短路電流會允許減小電機(jī)上的損耗并且實現(xiàn)更小的控制電子裝置。在再充電階段期間,建立控制周期,并且控制電子裝置在該周期期間而作用如下:對于一個周期部分,使電力機(jī)器的各相短路,而對于剩余的部分,將該電流供應(yīng)給電池。
歐洲專利Nr.EP 1,344,296描述了在電動機(jī)中的一種特定繞組布置,其中,設(shè)置較多的齒但具有減小的尺寸。為了獲得該構(gòu)造,每相中的繞組將串聯(lián)地連接的三個齒歸成一組。
然而,由于齒的減小的尺寸使得繞組自身難以施加在每個齒上,該構(gòu)造結(jié)果是極為復(fù)雜的。
國際申請Nr.WO 00/76054A1描述了一種定子,由鐵磁材料制成的齒設(shè)置在該定子中,而這些齒上并不設(shè)有繞組。然而,該構(gòu)造包含較多齒。
日本申請Nr.JPH03178536描述了繞組在定子中的布置,其中,各齒連續(xù)地交替以使每個齒都屬于不同的相,其中,每相的繞組并聯(lián)地布置在各齒之間。然而,即使該構(gòu)造也適應(yīng)于具有較多齒的定子。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是要提供一種電動機(jī)-發(fā)電機(jī),該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)允許克服參考現(xiàn)有技術(shù)所提到的缺陷。
上述問題通過如下這種電動機(jī)-發(fā)電機(jī)來解決,該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)是三相徑流式永磁類型,該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)包括定子,該定子圍繞轉(zhuǎn)子并且具有多個齒,每個齒均設(shè)有相應(yīng)的電繞組,該電繞組由導(dǎo)線和相應(yīng)的端極擴(kuò)大部所實施,且這些齒被分組使得每組對應(yīng)于一相,其中,每組的每個單個齒的各繞組并聯(lián)地連接在這些齒之間,并且其中,相鄰的端極擴(kuò)大部之間的距離是用以允許導(dǎo)線通過的最小值,并且其中,通過識別包括兩個相鄰齒、相應(yīng)的轉(zhuǎn)子軛和定子軛、相應(yīng)的永磁體的厚度和對應(yīng)的氣隙的第一磁路以及包括兩個相鄰齒、相應(yīng)的轉(zhuǎn)子軛、所述相鄰齒的各個面對的端極擴(kuò)大部的相應(yīng)半部和這些端極擴(kuò)大部之間的距離的第二磁路,第一磁路和第二磁路的磁阻具有相同的量級。
該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)的主要優(yōu)點包括:通過使用具有正好合適尺寸的定子齒來允許繞組本身在電動機(jī)中的簡易實施,同時通過獲得減小的短路電流,從而在再充電階段期間產(chǎn)生較小的電池疲勞。
下文將通過參考附圖,根據(jù)作為示例而非出于限制性目的提供的本發(fā)明的較佳實施例來描述本發(fā)明,附圖中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電動機(jī)的定子的剖視圖;
圖2示出了施加至圖1所示的定子的繞組的方案;以及
圖3示出了圖2中繞組方案的磁路。
通過參考附圖,電動機(jī)-發(fā)電機(jī)以剖視圖示出并且由附圖標(biāo)記1標(biāo)示。
該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)設(shè)置在混合馬達(dá)(未示出)中,該混合馬達(dá)包括單缸四沖程內(nèi)燃機(jī),其中,電動機(jī)-發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直接地裝配在內(nèi)燃機(jī)的曲軸上。
具體地,該組件提供這樣的構(gòu)造,其中,電動機(jī)-發(fā)電機(jī)在內(nèi)燃機(jī)的相應(yīng)發(fā)動機(jī)缸體的與該發(fā)動機(jī)連接至車輛、尤其是機(jī)車的傳動機(jī)構(gòu)的一側(cè)相對的一側(cè)上裝配在曲軸上。
電動機(jī)-發(fā)電機(jī)是永磁類型的并且具有三相,其中定子位于轉(zhuǎn)子外部,該定子由9個齒構(gòu)成,這些齒針對每相進(jìn)行分組,每組由三個齒組成。
此種類型的電動機(jī)尤其適合于安裝在四沖程發(fā)動機(jī)、尤其是單缸發(fā)動機(jī)的曲軸的軸線上,從而用作起動發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)。
轉(zhuǎn)子以充滿鐵磁材料的元件來實施,包括中心芯部2,中心芯部2裝配于內(nèi)燃機(jī)的曲軸:芯部的整個部分構(gòu)成轉(zhuǎn)子軛。
在轉(zhuǎn)子的外表面上,轉(zhuǎn)子包括多個(未示出的)永磁體,這些永磁體是由鐵磁性陶瓷、尤其是鐵氧體制成的類型。
定子包括在內(nèi)部徑向地延伸的多個齒3,每個齒在外部以擴(kuò)大頭部4(也稱為端極擴(kuò)大部)終止,以便在齒與齒之間實現(xiàn)隔室,該隔室填充有銅制導(dǎo)線的繞組5,這些繞組圍繞每個齒布置。
齒3則具有由相應(yīng)頭部4形成的外部連接表面,這些頭部也稱為端極擴(kuò)大部且在截面中具有相應(yīng)的突出半部12,并且這些頭部隔開一段距離13,導(dǎo)線在纏繞階段期間須穿過該距離。
定子1還包括冠部或軛狀物6及其外部加強(qiáng)部分,該外部加強(qiáng)部分占據(jù)定子的圓形區(qū)段,所有繞組的線纜從該圓形區(qū)段分支穿過定子1外部的連接元件7,接著連接在護(hù)套8內(nèi)部并且連接至相應(yīng)的插頭9,插頭9會連接至電池。
甚至其它線纜也從所述加強(qiáng)部分分支而連接至霍爾傳感器,這些霍爾傳感器總體作為相位傳感器并且布置在所述加強(qiáng)部分6與定位在加強(qiáng)部分6中的齒3之間。
護(hù)套8甚至包括所述其它線纜,這些線纜接著連接至相應(yīng)的連接件10和11。
如前所述,齒3分成三組,每組對應(yīng)于一相:每組的齒被定子1的圓形區(qū)段隔開,該圓形區(qū)段具有120°的寬度。
這些繞組由釉面銅制成的同一導(dǎo)線的多個線圈實施,這些線圈布置在同一齒的若干層上。
通過參考圖2,在由附圖標(biāo)記A、B、C標(biāo)示的每個組中,僅僅示意地示出定子的繞組5。應(yīng)注意的是,同一組的繞組5并非在它們之間串聯(lián)布置,而是這些繞組由不同的線束實施并以并聯(lián)的構(gòu)造連接于端部。
因而,屬于同一組的每個齒的每個繞組均并聯(lián)地連接于屬于同一組的其它繞組(圖2)。
因而,具有九個齒的這種構(gòu)造對于在給定由相同發(fā)動機(jī)請求的確定的設(shè)計扭矩的情況下優(yōu)化發(fā)動機(jī)損耗是特別有利的,其確定鐵磁材料的重量,接著確定發(fā)動機(jī)本身的尺寸。
總體上,通過使得在發(fā)動機(jī)的組裝期間更容易進(jìn)行繞線(操作),實施繞組的這種技術(shù)允許使用比現(xiàn)有技術(shù)更大尺寸的齒。
通過參考圖3,示出磁路X、Y,可以針對纏繞在齒上的每個線圈探測到這些磁路。以虛線表示的第一磁路(圖3)包括繞組5的齒3、相鄰繞組的齒3、轉(zhuǎn)子軛和定子軛、磁體厚度以及氣隙。磁體的磁導(dǎo)率實際上等于空氣的磁導(dǎo)率;這是因為,在該磁路中,磁通回路中在氣隙上和在磁體厚度上存在較高的磁損耗。
以實線繪制的第二磁路Y則包括繞組的齒、相鄰繞組的齒、轉(zhuǎn)子軛、端極擴(kuò)大部的半部以及各端極擴(kuò)大部之間的厚度。這里,在端極擴(kuò)大部之間的厚度上的磁通回路中存在較高的磁損耗:為了增大磁阻,必須減小磁路上的損耗。
磁體厚度的尺寸與氣隙相關(guān),然而,該尺寸可與各端極擴(kuò)大部之間的距離相關(guān),因為該厚度可用于避免當(dāng)最大電流在機(jī)器繞組中循環(huán)時由鐵氧體制成的磁體退磁。這是因為,其它磁路(未畫成虛線的實線)的磁阻具有與之前描述的磁阻相同的量級。
這些磁路在它們之間是并聯(lián)的:減小兩個磁路中的一個上的磁損耗就足以增大磁阻。
第一磁路將尺寸定為保證電機(jī)的扭矩性能,則進(jìn)行減小磁損耗而不使性能惡化的修改變得困難。
就第二磁路而言,減小各端極擴(kuò)大部之間的距離就足以減小磁損耗。然而,可獲得的最小距離必須在將線圈纏繞在齒上的階段期間足以允許導(dǎo)線通過。
對于具有更多(例如十八個)齒的方案,兩個定子極之間的磁路串聯(lián)地連接,且由于涉及磁體上損耗的增大以及等效磁阻的減小,第二磁路上的齒之間的厚度具有雙倍重要性。
由此,較低的磁阻、即較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度以及較低的短路電流基本上對應(yīng)于齒的較大尺寸,以便顯著地減小電池上的電壓。
所要表示的是,本文所描述的方案僅是根據(jù)本發(fā)明的原理可能實施的方案之一。
對于以上所描述的電動機(jī)和相關(guān)的電繞組,本領(lǐng)域技術(shù)人員為了滿足附加且不確定的需求,會引入若干附加的修改和變型,然而,所有這些修改和變型均落在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。