一種雙模電動(dòng)發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵心(7)、定子鐵心(8)、線圈、軸和外殼等，具有開關(guān)磁阻電機(jī)一樣簡單可靠的本體結(jié)構(gòu)。其中的線圈有的是電樞線圈，有的既可以作為電樞線圈又可以作為勵(lì)磁線圈，這種新型線圈結(jié)構(gòu)使電機(jī)既可以作為開關(guān)磁阻電機(jī)模式運(yùn)行，又可以作為電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模式運(yùn)行?？刂破骺梢愿鶕?jù)不同的工作環(huán)境自主選擇工作模式，可以綜合利用開關(guān)磁阻電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)非常適合作為汽車用起動(dòng)發(fā)電機(jī)和汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電動(dòng)時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式，發(fā)電時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模式。
【專利說明】—種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī),屬于電機(jī)與電器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)發(fā)電機(jī)既能當(dāng)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，又能作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。汽車用起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等電機(jī)都應(yīng)具有這兩種功能，以在起動(dòng)后為用電設(shè)備供電，或在驅(qū)動(dòng)汽車后回收制動(dòng)能量。
[0003]目前國內(nèi)外已有部分采用永磁同步電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的應(yīng)用，但是，永磁電機(jī)不具備快速滅磁能力，在切換負(fù)載或者遇到大故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很大的電壓脈動(dòng)，可能造成其他部件的損壞。因此永磁發(fā)電機(jī)需要外接額外的故障保護(hù)電路，這提高了系統(tǒng)成本。
[0004]開關(guān)磁阻電機(jī)低速轉(zhuǎn)矩大，適合作為起動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。但其作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)需要利用電樞繞組通電勵(lì)磁，因此其發(fā)電狀態(tài)時(shí)是脈沖輸出，需要成本較高的整流濾波電路。
[0005]電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)具有單獨(dú)的勵(lì)磁繞組，可以很方便的通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小來保持輸出電壓的穩(wěn)定。但在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，其能量轉(zhuǎn)化效率和功率密度小于開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0006]因此，提出一種既能以開關(guān)磁阻電機(jī)模式運(yùn)行又能以雙凸極發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行的雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)將具有非常重要的價(jià)值。
[0007]目前已有的技術(shù)中，雙模這一概念大多應(yīng)用于油電混合動(dòng)力汽車和通訊工程領(lǐng)域。例如申請?zhí)枮?01310410243.8的發(fā)明專利:行星式雙模油電混聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)，給出了一種可以使用內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)兩種模式驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車。雙模概念也被用于一些電機(jī)的控制技術(shù)中，例如授權(quán)的發(fā)明專利:同步電機(jī)變頻啟動(dòng)初始階段雙模控制方法，專利號(hào):201110314494.7，給出了一種在初始階段采用開環(huán)控制方式、正常運(yùn)行階段采用閉環(huán)控制的雙?？刂品椒ǎ瑧?yīng)用于同步電機(jī)。授權(quán)的實(shí)用新型專利:無刷直流電機(jī)雙模運(yùn)行轉(zhuǎn)換控制器，授權(quán)號(hào)ZL201320241906.3，通過采用兩種控制方式，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)正常狀態(tài)和位置傳感器出現(xiàn)故障狀態(tài)下的兩種控制模式。目前申請者未檢索到通過切換繞組和控制方式來實(shí)現(xiàn)兩種不同類型的電機(jī)模式運(yùn)行的新型電機(jī)的專利。
[0008]本發(fā)明公開的技術(shù)，提出了能以雙凸極電機(jī)工作模式運(yùn)行和開關(guān)磁阻電機(jī)工作模式運(yùn)行的雙模電機(jī)的概念，并且針對這一新興概念，給出了新型的繞組的配置方法以實(shí)現(xiàn)雙模工作。這種雙模電機(jī)非常適合作為電動(dòng)發(fā)電機(jī)使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提出了一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，作為開關(guān)磁阻電機(jī)模式運(yùn)行時(shí)是依照開關(guān)磁阻電機(jī)原理工作的；作為電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模式運(yùn)行時(shí)是依照電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)原理工作的。
[0010]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵心(7)、定子鐵心(8)、線圈、軸和外殼等，其特征在于轉(zhuǎn)子鐵心(7)極數(shù)為4N，定子鐵心(8)極數(shù)為6N，N為自然數(shù)；每個(gè)定子極上繞有相同繞制方向的集中式線圈，依次將圓周順序第X個(gè)極上的線圈命名為第X線圈，X為自然數(shù)；當(dāng)所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)處于開關(guān)磁阻電機(jī)工作模式時(shí)，各個(gè)線圈的的連接方式與傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)相同，即x/6余數(shù)為I的線圈和x/6余數(shù)為4的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成A相繞組，x/6余數(shù)為2的線圈和x/6余數(shù)為5的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成B相繞組，x/6余數(shù)為3的線圈和x/6余數(shù)為6的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成C相繞組，各相繞組連接于不對稱半橋上以開關(guān)磁阻電機(jī)工作模式運(yùn)行；
當(dāng)所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)處于雙凸極電機(jī)工作模式時(shí)，由x/6余數(shù)為2的線圈、x/6余數(shù)為4的線圈和x/6余數(shù)為6的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成勵(lì)磁繞組，由x/6余數(shù)為I的線圈組成A相繞組，由x/6余數(shù)為3的線圈組成C相繞組，由x/6余數(shù)為5的線圈組成B相繞組，A相繞組、C相繞組和B相繞組的一端分別接三相整流橋的三個(gè)橋臂的中性點(diǎn)，A相繞組、C相繞組和B相繞組的另一端接在一起作為中性點(diǎn)，以雙凸極電機(jī)工作模式運(yùn)行；
所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式時(shí)，既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模式時(shí)，也既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
[0011]如上所述的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于:每個(gè)線圈都分別由若干個(gè)子線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成，當(dāng)線圈被用作勵(lì)磁繞組時(shí)，各個(gè)子線圈串聯(lián)，以獲得較高的勵(lì)磁繞組匝數(shù)；當(dāng)線圈被用作電樞繞組時(shí)，各個(gè)子線圈并聯(lián)，以降低電樞繞組的內(nèi)阻。
[0012]如上所述的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為汽車用起動(dòng)發(fā)電機(jī)，起動(dòng)時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式；發(fā)電時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式，給勵(lì)磁繞組通電并通過控制勵(lì)磁電流的大小可以控制氣隙磁場，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
[0013]如上所述的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式，回收制動(dòng)能量時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式。
[0014]本發(fā)明的有益效果如下:
⑴本發(fā)明提出了一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，既可以作為開關(guān)磁阻電機(jī)模式運(yùn)行，又可以作為電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模式運(yùn)行，可以根據(jù)不同的工作環(huán)境自主選擇工作模式，能綜合利用開關(guān)磁阻電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；
⑵本發(fā)明的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)非常適合作為汽車用起動(dòng)發(fā)電機(jī)，起動(dòng)時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式；發(fā)電時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式，給勵(lì)磁繞組通電并通過控制勵(lì)磁電流的大小可以控制氣隙磁場，以保持輸出電壓的穩(wěn)定；
⑶本發(fā)明的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)也非常適合作為汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式，回收制動(dòng)能量時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式；
⑷本發(fā)明的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)還適合可作為容錯(cuò)電機(jī)使用，當(dāng)一個(gè)工作模式不能正常工作而第二個(gè)模式可以工作時(shí)，就切換為第二個(gè)模式工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)施例的截面圖，其定轉(zhuǎn)子極數(shù)分別6極和4極。其中:1、第I線圈；2.第2線圈；3、第3線圈；4、第4線圈；5、第5線圈；6、第6線圈；7、轉(zhuǎn)子鐵心；8、定子鐵心。
[0016]圖2是本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的開關(guān)磁阻模式線圈連接的第一種實(shí)施例。
[0017]圖3為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的開關(guān)磁阻模式線圈連接的第二種實(shí)施例。
[0018]圖4為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的開關(guān)磁阻模式線圈連接的第三種實(shí)施例。
[0019]圖5為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的雙凸極模式線圈連接的第一種實(shí)施例。
[0020]圖6為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的雙凸極模式線圈連接的第二種實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]圖1所示的本發(fā)明一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵心(7)、定子鐵心(8)、線圈、軸和外殼等，轉(zhuǎn)子鐵心(7)極數(shù)為4N，定子鐵心(8)極數(shù)為6N，本實(shí)施例N=I。每個(gè)定子極上繞有相同繞制方向的集中式線圈，依次將圓周順序分別為第一線圈、第二線圈、第三線圈、第四線圈、第五線圈和第六線圈。
[0023]圖2是本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的開關(guān)磁阻模式線圈連接的第一種實(shí)施例。第一線圈和第四線圈串聯(lián)組成A相繞組，第二線圈和第五線圈串聯(lián)組成B相繞組，第三線圈和第六線圈串聯(lián)組成C相繞組，各相繞組連接于不對稱半橋即可以以開關(guān)磁阻電機(jī)工作模式運(yùn)行。
[0024]圖3為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的開關(guān)磁阻模式線圈連接的第二種實(shí)施例。第一線圈和第四線圈并聯(lián)組成A相繞組，第二線圈和第五線圈并聯(lián)組成B相繞組，第三線圈和第六線圈并聯(lián)組成C相繞組，各相繞組連接于不對稱半橋即可以以開關(guān)磁阻電機(jī)工作模式運(yùn)行。
[0025]圖4為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的開關(guān)磁阻模式線圈連接的第三種實(shí)施例。每個(gè)線圈都從中間抽頭形成兩個(gè)子線圈，兩個(gè)子線圈并聯(lián)后再與同相位的線圈并聯(lián)或串聯(lián)組成一相繞組。這種接法有效減小了各相線圈的串聯(lián)總匝數(shù)。
[0026]圖5為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的雙凸極模式線圈連接的第一種實(shí)施例。由第二線圈、第四線圈和第六線圈串聯(lián)組成勵(lì)磁繞組，由第一線圈組成A相繞組，由第三線圈組成B相繞組，由第五線圈組成C相繞組，A相繞組、B相繞組和C相繞組的一端分別接三相整流橋的三個(gè)橋臂的中性點(diǎn)，A相繞組、B相繞組和C相繞組的另一端接在一起作為中性點(diǎn)，電機(jī)可以以雙凸極電機(jī)工作模式運(yùn)行。
[0027]圖6為本發(fā)明雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)的雙凸極模式線圈連接的第二種實(shí)施例。由第二線圈、第四線圈和第六線圈串聯(lián)組成勵(lì)磁繞組，第一線圈中間抽頭形成兩個(gè)子線圈再并聯(lián)成A相繞組，第三線圈中間抽頭形成兩個(gè)子線圈再并聯(lián)成B相繞組，第三五線圈中間抽頭形成兩個(gè)子線圈再并聯(lián)成C相繞組，A相繞組、B相繞組和C相繞組的一端分別接三相整流橋的三個(gè)橋臂的中性點(diǎn)，A相繞組、C相繞組和B相繞組的另一端接在一起作為中性點(diǎn)，電機(jī)可以以雙凸極電機(jī)工作模式運(yùn)行。
[0028]在本實(shí)施例中，作為勵(lì)磁繞組的各個(gè)線圈是串聯(lián)的，可以獲得較高的勵(lì)磁繞組匝數(shù)。作為電樞繞組的各個(gè)子線圈是并聯(lián)的，以降低電樞繞組的內(nèi)阻。
[0029]本發(fā)明的電動(dòng)發(fā)電機(jī)，工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式時(shí)，既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模式時(shí)，也既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
[0030]本發(fā)明的雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)工作在開關(guān)磁阻模式時(shí)的工作原理同開關(guān)磁阻電機(jī)一樣，工作在電勵(lì)磁雙凸極模式時(shí)的工作原理同電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)一樣。本發(fā)明的技術(shù)能綜合利用開關(guān)磁阻電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。
[0031]本發(fā)明的雙模起動(dòng)發(fā)電機(jī)技術(shù)的基本原理是基于雙凸極電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)都具有雙凸極定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其卻別在于勵(lì)磁方式的不同；而且雙凸極電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)都既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行又可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
[0032]本發(fā)明的技術(shù)具有較高的應(yīng)用前景，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
[0033]本發(fā)明的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，可作為汽車用起動(dòng)發(fā)電機(jī)，起動(dòng)時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式；發(fā)電時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式，給勵(lì)磁繞組通電并通過控制勵(lì)磁電流的大小可以控制氣隙磁場，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
[0034]本發(fā)明的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，作為汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式，回收制動(dòng)能量時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式。
[0035]本發(fā)明的一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，可作為汽車用容錯(cuò)電機(jī)使用，當(dāng)一個(gè)工作模式不能正常工作而第二個(gè)模式可以工作時(shí)，就切換為第二個(gè)模式工作。但這種方式需要配置兩種電機(jī)的控制器。
[0036]需要指出的是，以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化和替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵心(7)、定子鐵心(8)、線圈、軸和外殼等，其特征在于轉(zhuǎn)子鐵心(7)極數(shù)為4N，定子鐵心(8)極數(shù)為6N，N為自然數(shù)；每個(gè)定子極上繞有相同繞制方向的集中式線圈，依次將圓周順序第X個(gè)極上的線圈命名為第X線圈，X為自然數(shù)； 當(dāng)所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)處于開關(guān)磁阻電機(jī)工作模式時(shí)，各個(gè)線圈的的連接方式與傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)相同，即x/6余數(shù)為I的線圈和x/6余數(shù)為4的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成A相繞組，x/6余數(shù)為2的線圈和x/6余數(shù)為5的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成B相繞組，x/6余數(shù)為3的線圈和x/6余數(shù)為6的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成C相繞組，各相繞組連接于不對稱半橋上以開關(guān)磁阻電機(jī)工作模式運(yùn)行； 當(dāng)所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)處于雙凸極電機(jī)工作模式時(shí)，由x/6余數(shù)為2的線圈、x/6余數(shù)為4的線圈和x/6余數(shù)為6的線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成勵(lì)磁繞組，由x/6余數(shù)為I的線圈組成A相繞組，由x/6余數(shù)為3的線圈組成C相繞組，由x/6余數(shù)為5的線圈組成B相繞組，A相繞組、C相繞組和B相繞組的一端分別接三相整流橋的三個(gè)橋臂的中性點(diǎn)，A相繞組、C相繞組和B相繞組的另一端接在一起作為中性點(diǎn)，以雙凸極電機(jī)工作模式運(yùn)行； 所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式時(shí)，既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模式時(shí)，也既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于:每個(gè)線圈都分別由若干個(gè)子線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成，當(dāng)線圈被用作勵(lì)磁繞組時(shí)，各個(gè)子線圈串聯(lián)，以獲得較高的勵(lì)磁繞組匝數(shù)；當(dāng)線圈被用作電樞繞組時(shí)，各個(gè)子線圈并聯(lián)，以降低電樞繞組的內(nèi)阻。
3.如權(quán)利要求1所述的雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為汽車用起動(dòng)發(fā)電機(jī)，起動(dòng)時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式；發(fā)電時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式，給勵(lì)磁繞組通電并通過控制勵(lì)磁電流的大小可以控制氣隙磁場，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
4.如權(quán)利要求1所述的雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述雙模電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)工作在開關(guān)磁阻電機(jī)模式，回收制動(dòng)能量時(shí)工作在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)工作模式。
【文檔編號(hào)】H02K3/28GK104242521SQ201410538070
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】史立偉, 周波, 張學(xué)義, 張一丹, 孟思, 郭佳林, 劉德傳 申請人:山東理工大學(xué)