CN111466067B - 电压发电机及制造电压发电机的方法 - Google Patents

电压发电机及制造电压发电机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111466067B
CN111466067B CN201880047500.7A CN201880047500A CN111466067B CN 111466067 B CN111466067 B CN 111466067B CN 201880047500 A CN201880047500 A CN 201880047500A CN 111466067 B CN111466067 B CN 111466067B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coils
teeth
phase
phase winding
tooth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880047500.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111466067A (zh
Inventor
史蒂芬·G·克雷恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polaris Inc
Original Assignee
Polaris Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polaris Industries Inc filed Critical Polaris Industries Inc
Publication of CN111466067A publication Critical patent/CN111466067A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111466067B publication Critical patent/CN111466067B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00—Dynamo-electric converters
    • H02K47/02—AC/DC converters or vice versa
    • H02K47/06—Cascade converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0435—Wound windings
    • H02K15/0442—Loop windings
    • H02K15/045—Form wound coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/103—Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/22—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators
    • H02K19/24—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators with variable-reluctance soft-iron rotors without winding
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/34—Generators with two or more outputs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18—Windings for salient poles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

一种由旋转运动生成电力的发电机以及制造该发电机的方法。该发电机包括包含多个磁极的转子和包含磁芯的定子，该磁芯包括本体和从本体径向地延伸的齿并且限定本体与齿之间的多个槽。定子还包括第一三相绕组和第二三相绕组，第一三相绕组和第二三相绕组中的每个三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，该第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组包括单独地围绕齿中的每个齿卷绕的线圈。第一三相绕组和第二三相绕组的第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的每个相绕组的至少两个线圈单独地卷绕在彼此相邻定位的齿上。

Description

电压发电机及制造电压发电机的方法
技术领域
本公开内容涉及机电式机器，并且更具体地涉及包括转子和定子的发电机。
背景技术
当转子旋转时，包括磁极的转子在磁极通过绕组附近时在卷绕在磁芯上的三相绕组中生成交流电流。两个三相绕组可以卷绕在磁芯上以生成独立的三相电压。三相绕组的相中的每个相可以包括一个或更多个线圈。随着线圈的数目增加，卷绕导体以形成三相绕组变得越来越困难。可能需要额外的空间来将形成绕组的各种线圈连接至发电机的输出端，这可能不期望地增加了发电机的尺寸。
发电机可以安装在各种类型的车辆上。车辆的示例包括汽车、摩托车、全地形轮式车辆、多用途车辆、快艇和合适的交通工具。这样的发电机可以由车辆的燃烧式发动机或其他旋转部件直接或间接机械地驱动。
发明内容
提供了一种由旋转运动生成电力的发电机以及制造该发电机的方法。在一些实施方式中，该发电机包括包含多个磁极的转子和包含磁芯的定子，该磁芯包括本体和从本体径向地延伸的齿并且限定本体与齿之间的多个槽，定子还包括第一三相绕组和第二三相绕组，第一三相绕组和第二三相绕组中的每个三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，该第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组包括单独地围绕齿中的每个齿卷绕的线圈。第一三相绕组和第二三相绕组的第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的每个相绕组的至少两个线圈单独地卷绕在彼此相邻定位的齿上。
在一些实施方式中，该发电机包括：包含多个磁极的转子；包含磁芯的定子，该磁芯包括本体和从本体径向地延伸的齿并且限定本体与齿之间的多个槽，定子还包括第一三相绕组和第二三相绕组，该第一三相绕组和第二三相绕组中的每个三相绕组包括单独地围绕多个齿中的每个齿卷绕的线圈。第一三相绕组包括第一相绕组，该第一相绕组包括围绕彼此相邻定位的齿沿相反方向卷绕的至少第一线圈和第二线圈。发电机具有在0.60至1.50之间且包括0.60和1.50的节距系数。发电机还包括：电耦接至第一三相绕组的第一AC/DC转换器；以及电耦接至第二三相绕组的第二AC/DC转换器。第一AC/DC转换器和第二AC/DC转换器的输出端并联连接至负载。
在一些实施方式中，该发电机包括：包含多个磁极的转子；包含磁芯的定子，该磁芯包括本体和从本体径向地延伸的齿并且限定本体与齿之间的多个槽，该定子还包括第一三相绕组和第二三相绕组，该第一三相绕组和第二三相绕组中的每个三相绕组包括单独地围绕多个齿中的每个齿卷绕的线圈。发电机具有在0.5与0.75之间不包括0.5和0.75的节距系数。定子包括第一半部和第二半部，并且第一三相绕组的大部分线圈卷绕在第一半部中。
在一些实施方式中，一种制造发电机的方法包括：提供包括多个磁极的转子；提供磁芯，该磁芯包括本体和从本体径向地延伸的齿，并且限定本体与齿之间的多个槽；以及单独地围绕齿中的每个齿卷绕第一三相绕组的第一相导体、第二相导体和第三相导体以形成线圈，第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的每个相绕组包括单独地卷绕在彼此相邻定位的齿上的至少两个线圈。
在一些实施方式中，一种由旋转运动生成电力的发电机包括包含多个磁极的转子和包含磁芯的定子，该磁芯包括本体和从本体径向地延伸的齿并且限定本体与齿之间的多个槽，该定子还包括第一三相绕组和第二三相绕组，第一三相绕组和第二三相绕组中的每个三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，该第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组包括单独地围绕齿中的每个齿卷绕的线圈。磁极与槽的比率是2/3，槽的数目是偶数，该磁芯包括与第二径向跨越半部相对的第一径向跨越半部，并且第一三相绕组的大部分线圈单独地卷绕在定位于磁芯的第一半部上的齿上。
附图说明
由于本公开内容的特征和优点在结合附图时参考以下详细描述变得更好理解，因此本公开内容的特征和优点将变得更容易理解，在附图中：
图1是永磁发电机的实施方式的示意图；
图2和图3是图1的发电机的定子的实施方式的侧视图和正视图；
图4是图1的发电机的实施方式的另一示意图；
图5是图2和图3的定子的以三角形配置连接的绕组的实施方式的示意图；
图6是根据一个布线实施方式的图5所示的绕组相对于图1的发电机的转子的实施方式的磁极的图；
图7是根据另一布线实施方式的图5所示的绕组相对于图6的转子的实施方式的磁极的图；
图8是图2和图3的定子的以Y形配置连接的绕组的实施方式的示意图；
图9是根据另一布线实施方式的图8所示的绕组相对于图6的转子的实施方式的磁极的图；以及
图10是包括发电机的车辆的框图。
贯穿这几个图，相应的附图标记指示相应的部分。尽管附图表示根据本公开内容的各种特征和部件的实施方式，但是附图不一定按比例绘制，并且某些特征可能被夸大以便于更好地说明和解释本公开内容。本文中阐述的示例示出了本发明的实施方式，并且这样的示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
出于促进对本发明的原理的理解的目的，现在将参考附图中所示出的在下文进行描述的实施方式。本文所公开的实施方式并不旨在穷举或将权利要求限制为以下详细描述中所公开的精确形式。而是选择并描述该实施方式以使得本领域技术人员可以利用这些实施方式的教示。将理解的是，由此并不旨在限制权利要求的范围。本发明包括所示出的装置、所描述的方法和所公开的原理的进一步应用中的任何改变和进一步修改，这对于本公开内容所涉及的本领域技术人员来说通常是可想到的。
除非在明确说明相反意图的情况下，否则为了清楚起见，术语以其单数形式使用并且旨在包括其复数形式。
如本文所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(containing)”和“具有(having)”等表示开放式过渡，意指其中使用开放式过渡的权利要求不限于过渡术语之后的元件。术语“由……组成(consisting of)”或“由……组成(consists of)”表示封闭的过渡。
在说明书和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果有的话)用于区分相似的元件，而不一定用于描述特定先后顺序或时间顺序。应当理解，如此使用的任何术语在适当的情况下是能够互换的，使得本文所描述的实施方式例如能够以不同于本文中所示出或以其他方式描述的顺序操作。类似地，如果在本文中将方法描述为包括一系列步骤，则本文中呈现的这些步骤的顺序不一定是可以执行这些步骤的唯一顺序，并且所述步骤中的某些步骤可能被省略以及/或者本文中未描述的某些其他步骤可能被添加到该方法中。
本文中出现的短语“在一个实施方式中”或“在一个方面中”不一定都指同一实施方式或同一方面。
如本文所使用的，为了方便起见，可以将多个项目、结构元件、组成元件和/或材料呈现在公共列表中。然而，这些列表应当被解释为列表中的每个成员都被单独地标识为独立的且唯一的成员。因此，在没有相反指示的情况下，这样的列表中的单独的成员不应当仅仅基于它们在共同组中的呈现而被解释为与同一列表中的任何其他成员实际上等同。
现在将参照附图描述本公开内容的上述示例性实施方式。图1是被设置成由旋转运动生成电力的永磁(PM)发电机10的实施方式的示意图。发电机10包括定子12和转子30。定子12包括磁芯14，该磁芯带有具有中央腔16的本体13和从本体径向地延伸的多个齿18。第一三相绕组22和第二三相绕组24的线圈单独地卷绕在齿18上。转子30包括支承多个磁极32的本体31并且包括被设置成传递机械动力从而使转子30旋转的轴34。本体31可以包括支承与磁芯14的齿18相邻的磁极32的轮毂。磁极32可以由本体31的轮毂或飞轮上安装的磁体提供。在各种实施方式中，提供12个、16个和20个磁体。磁体可以围绕轮毂的旋转轴基本均匀地分布。应当理解，尽管每个磁体具有两个极(北和南)，但是出于确定磁芯的极数的目的，仅对极中之一进行计数。更多的磁体生成更多的电力，但是如果转子以过快的速度旋转，则会生成过多的脉冲并且损坏电压调节器。在一个示例中，在用于重型摩托车的发电机中使用20个磁体，其中转子速度限制到约5000RPM，而在用于越野摩托车的发电机中使用12个磁体，其中转子速度可以超过约8000RPM。图10是包括燃烧式发动机102和机械传动装置的车辆100的框图，该机械传动装置包括带104和耦接至发电机10的轴34的一对滑轮108、106，该发电机电耦接至电池82。在另一实施方式中，发电机10的轴34可以与发动机102的曲轴直接耦接并共线。在又一实施方式中，机械传动装置可以通过齿轮或一系列齿轮来实现，所述齿轮或一系列齿轮将发电机10的轴34耦接至发动机102。
线缆26包括第一三相绕组22和第二三相绕组24的导体，并且将定子12连接至AC/DC转换器40，该AC/DC转换器包括电耦接至第一三相绕组22的第一AC/DC转换器42(最好参见图4)和电耦接至第二三相绕组24的第二AC/DC转换器50(最好参见图4)。导体44和53将第一AC/DC转换器42的输出端43和第二AC/DC转换器50的输出端52电连接至第一输出节点48，并且导体47和55将第一AC/DC转换器42的输出端46和第二AC/DC转换器50的输出端54电连接至第二输出节点49，从而将第一AC/DC转换器42和第二AC/DC转换器50的输出端并联连接至负载60，该负载连接至第一输出节点49和第二输出节点49。
有利地，由于具有仅一个但更大的AC/DC转换器的发电机所需的更高容量的整流器、线和连接器的更高成本，因此与这样的发电机相比，具有在公共磁芯上并耦接至具有并联连接至负载的输出端的独立AC/DC转换器的两个或更多个三相绕组的发电机可以更经济有效地生成电力。在本实施方式的一个变型中，发电机可以每线圈/相传导约35安培，并且第一AC/DC转换器42和第二AC/DC转换器50是无电容器的。第一AC/DC转换器42和第二AC/DC转换器50的输出端并联连接至能够存储能量的负载，因此不需要平滑电容器来减小电压纹波。没有电容器增加了可靠性。
图2和图3示出了定子12的另外的特性。参照图2，线缆夹62夹持线缆26并且通过固定到位于本体13上的孔70(图3)的螺钉或螺栓64连接至本体13。一个或更多个线端子66通过螺钉或螺栓68固定到本体13。取决于用于卷绕三相绕组的布线方案，提供更多或更少的线端子66。磁芯14包括与第二半部92相对的第一半部90，这将参照图6进行详细描述。在各种实施方式中，磁芯14包括18个齿，所述齿相隔20机械度。因此，一对齿跨越40机械度。直径上相对的齿相隔180机械度并且卷绕在齿上的线圈可以同相或完全异相，这取决于线圈是以相同的方向还是相反的方向卷绕并且还取决于磁极的对准。
现在参照图4，第一三相绕组22包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，其以三角形或Y形配置耦接并且因此包括三个输出节点。在本实施方式中，节点被表示为代表三角形配置的AB、BC和CA。在本实施方式中，负载60包括电池82并且可以可选地包括与电池82串联连接的熔丝80。
在一个实施方式中，第一AC/DC转换器42和第二AC/DC转换器50包括无源整流器。如本文所使用的，无源整流器包括被配置成允许单向电流流动的多个电路元件。电路元件的示例包括二极管和可控硅整流器(SCR)，其以已知方式被布置以将由发电机12的三相绕组输出的三相AC电力转换成DC电力。尽管SCR包括栅极并且可以被配置为切换元件，但是在本示例中，SCR被硬接线以根据电压的极性而不是响应于控制器来接通，因此SCR被接线以被动地操作，例如无需通过控制器的动态控制而操作。在另一实施方式中，第一AC/DC转换器42和第二AC/DC转换器50包括动态整流器。如本文所使用的，动态整流器包括以已知方式被布置以将由发电机12输出的三相AC电力转换成DC电力的多个切换元件。切换元件的示例包括SCR和绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其以已知方式被布置以响应于来自控制器的信号将由发电机12的三相绕组输出的三相AC电力转换成DC电力。控制器被提供以控制切换元件的切换来调节AC/DC转换器的输出电压。在一个示例中，控制器被配置成对切换元件进行切换以将输出电压限制到预定阈值。在其他实施方式中，第一AC/DC转换器42和第二AC/DC转换器50中的一个包括无源整流器，而另一个包括动态整流器。
图5是定子12的以三角形配置布线的绕组的实施方式的示意图。括号中的标号表示定子12的齿的齿标号，在该齿上卷绕相线以形成单独的线圈。如图6所示，定子12包括18个齿18。在本实施方式中，第一三相绕组22包括用于第一相或“A”相的三个线圈(表示为线圈22A、-22A)、用于第二相或“B”相的三个线圈(表示为线圈22B、-22B)以及用于第三相或“C”相的三个线圈(表示为线圈22C、-22C)，其中，负号表示相应的线圈相对于带有正号的线圈反向卷绕。第二三相绕组24包括用于A相的三个线圈(表示为线圈24A、-24A)、用于B相的三个线圈(表示为线圈24B、-24B)以及用于C相的三个线圈(表示为线圈24C、-24C)。形成第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组的线A、B、C在节点AB、BC和AC处连接。
现在参照图6，提供了图5所示的绕组的图，其示出了围绕磁芯的各种线圈的互连。在本实施方式中，齿18被标号为1至18，并且磁极32被标号为1至16。在其他实施方式中，可以提供更多或更少的磁极或齿。如所示，磁芯14包括与第二径向跨越半部92相对的第一径向跨越半部90。关于径向跨越半部，其意指磁芯被穿过其纵轴的平面等分，使得大约50％的齿位于一个半部，而剩余的齿位于磁芯的相对的半部。第一三相绕组的第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的每个相绕组的至少两个线圈单独地卷绕在彼此相邻定位的齿上。因此，例如，线圈22A和-22A卷绕在齿1和齿2上，线圈22B和-22B卷绕在齿4和齿5上，并且线圈22C和-22C卷绕在齿7和齿8上。这些线圈都卷绕在位于磁芯14的第一半部90上的齿上。序列齿标号表示彼此相邻定位的齿。当北极通过相应的齿时，由于线圈-22A反向卷绕，所以卷绕在齿1上的线圈22A生成具有由卷绕在齿2上的线圈-22A生成的电压的相反极性的电压。然而，由于磁极以反极性被布置来生成波动磁场，并且节距系数在0.60至1.50之间且包括0.60和1.50，所以齿1和齿2将基本上同时通过相反极性的磁极附近，因此由齿1和齿2上的线圈生成的电压将具有相同的极性。通过将线圈跨度除以槽与极的比率来计算节距系数。由于线圈单独地卷绕在每个齿上，因此线圈跨度等于1并且节距系数被简化为极与槽的比率。如果存在16个极和18个槽，则节距系数等于0.89。
在本实施方式中，特定相绕组的第三线圈卷绕在与至少两个线圈中的具有相同极性的线圈在直径上相对定位的齿上。例如，线圈22A卷绕在齿1和齿10上。由于存在18个齿，因此齿1与齿10直径上相对。换句话说，直径上相对的齿T2由等式T2＝T1+n/2确定，其中，T1是第一齿，T2是直径上相对的齿，并且n是齿的总数。在节距系数在0.60至1.50之间且包括0.60和1.50的情况下，由卷绕在直径上相对的齿上的线圈生成的电压将具有与彼此相邻定位的两个线圈生成的电压相同的极性，其中齿与相应的磁极强烈对准以生成最大电压。随着齿与线圈的对准减小，电压输出也会减小。齿对准根据齿数和磁极数。
图7是根据另一布线实施方式的图5所示的绕组相对于图6的转子的实施方式的磁极的图。在本实施方式中，第一三相绕组的第一相绕组的所有线圈单独地卷绕在彼此相邻定位的齿上。因此，线圈22A和-22A卷绕在齿1、齿2和齿3上。类似地，线圈22B和-22B卷绕在齿4、齿5和齿6上，并且线圈22C和-22C卷绕在齿7、齿8和齿9上。因此，第一三相绕组22的所有线圈卷绕在位于磁芯14的第一半部90上的齿上，并且第二三相绕组24的所有线圈卷绕在位于磁芯14的第二半部92上的齿上。相对于图6所示的布线连接，根据图7所示的连接各种线圈的布线连接，可以理解，将相线卷绕在位于彼此相邻的齿上比将线圈卷绕在彼此不相邻的齿上更简单。因此，将相的所有线圈放置成彼此相邻降低了复杂性。
图8是以Y形配置连接的三相绕组22的示意图，并且图9是图8所示的绕组相对于图6的转子的实施方式的磁极的图。如图8所示，相绕组A、B和C以Y形配置连接至公共节点“N”，其中每个绕组的线圈彼此相邻定位。例如，相A的线圈卷绕在齿1、齿2和齿3上，而相B的线圈卷绕在齿4、齿5和齿6上，相C的线圈卷绕在齿7、齿8和齿9上。参照图9，可以看出，卷绕在齿3、齿6和齿9上的线圈连接在一起，而卷绕在齿1、齿4和齿7上的线圈提供相A、相B和相C的输出引线，这也可以在图8中看出。
尽管参考具有16个磁极的转子描述了本文所描述的实施方式，但是应当理解，可以提供更多或更少的磁极。在一个实施方式中，转子具有12个磁极。在另一变型中，转子具有20个磁极。如本文所述，在各种实施方式中，线圈可以单独地围绕磁芯的齿中的每个齿卷绕。因此，每个线圈仅围绕一个齿卷绕并且没有线圈与另外的线圈交叠。线圈可以由对于线圈中的每个线圈具有共同直径的线卷绕。可替选地，三相绕组中的一个可以包括比另一个更多的线圈，并且可以包括不同的线直径。
类似地，定子可以具有更多或更少的齿，并且绕组可以包括具有多于三个线圈的相。在一个实施方式中，转子具有12个磁极，并且定子具有两个3相绕组，其中每个相具有两个线圈，从而具有卷绕在12个齿上的12个线圈。在本实施方式的一个变型中，所述相按顺序例如22A-22B-22C-22A-22B-22C-24A-24B-24C-24A-24B-24C卷绕。在本变型的一个示例中，发电机包括四个调节器，每个调节器耦接至每个三相绕组的一组线圈，例如22A-22B-22C、22A-22B-22C、24A-24B-24C和24A-24B-24C。在另一示例中，每个相的一对线圈按顺序例如22A-22A-22B-22B-22C-22C-24A-24A-24B-24B-24C-24C卷绕。在另一实施方式中，定子包括3个三相绕组和3个调节器，并且每个相包括两个线圈。在另外的实施方式中，定子包括24个齿。在本实施方式的一个变型中，发电机包括两个调节器，并且每个相包括四个线圈。在另一变型中，发电机包括四个调节器，并且每个相包括两个线圈。可以根据磁极的数目、转子的预期旋转速度以及整流器从非导通状态改变到导通状态的容量来确定齿和线圈的数目。必须考虑一定量的磁滞，以及随着转子的旋转速度增加，整流器不再能够按预期工作。因此，在较低的旋转速度下，可以提供较多的齿和磁极，而在较快的旋转速度下，应当提供较少的磁极和齿。当然，如果较快的切换器件或整流元件包含在AC/DC转换器中，则也可以调整这些变量。
尽管本发明已经被描述为具有示例性设计，但是本发明可以在本公开内容的精神和范围内进一步修改。因此，本申请旨在覆盖本发明的利用其一般原理的任何变型、用途或改型。此外，本申请旨在覆盖相对于本公开内容的如落入本发明所属领域中的已知或惯用实践内的那些偏离。

Claims (13)

1.一种由旋转运动生成电力的发电机，包括
包含多个磁极的转子；和
包含磁芯的定子，所述磁芯包括本体和从所述本体径向地延伸的多个齿并且限定所述本体与所述多个齿之间的多个槽，所述定子还包括第一三相绕组和第二三相绕组，所述第一三相绕组和所述第二三相绕组中的每个三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，
其中，所述第一三相绕组和所述第二三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组包括多个线圈，其中，所述多个线圈中的每一个单独地卷绕在所述多个齿中的不同齿上，
其中，所述第一三相绕组和所述第二三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组包括所述多个线圈中的至少三个线圈，
其中，所述第一三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少两个线圈单独地卷绕在定位于所述磁芯的第一径向跨越半部上的相应齿上，以及所述第一三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少一个线圈卷绕在定位于所述磁芯的与所述第一径向跨越半部相对的第二径向跨越半部上的齿上，并且
其中，所述第二三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少两个线圈单独地卷绕在定位于所述磁芯的所述第二径向跨越半部上的相应齿上，以及所述第二三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少一个线圈卷绕在定位于所述第一径向跨越半部上的齿上。
2.根据权利要求1所述的发电机，还包括第一AC/DC转换器和第二AC/DC转换器，所述第一AC/DC转换器电耦接至所述第一三相绕组并且具有正输出端和负输出端，所述第二AC/DC转换器电耦接至所述第二三相绕组并且具有分别连接至所述第一AC/DC转换器的所述正输出端和所述负输出端的正输出端和负输出端，所述第一AC/DC转换器的所述正输出端和所述负输出端以及所述第二AC/DC转换器的所述正输出端和所述负输出端适于为负载供电。
3.根据权利要求2所述的发电机，其中，所述第一AC/DC转换器包括无源三相整流器。
4.根据权利要求2所述的发电机，其中，所述第一AC/DC转换器包括无电容器的AC/DC转换器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机，其中，所述发电机具有在0.60至1.50之间同时包括0.60和1.50的节距系数。
6.根据权利要求5所述的发电机，其中，所述定子包括18个齿并且所述转子包括16个磁极。
7.根据权利要求1所述的发电机，其中，从所述本体径向地延伸的所述多个齿由18个齿组成，其中，所述18个齿中的9个连续的齿限定所述磁芯的所述第一径向跨越半部，并且其中，所述第一三相绕组的线圈中的至少6个线圈卷绕在限定所述磁芯的第一径向跨越半部的所述9个连续的齿中的齿上。
8.根据权利要求1所述的发电机，其中：所述第一三相绕组的所述至少两个线圈单独地卷绕在所述多个齿中的第一齿和第二齿上，并且其中，所述第一齿和所述第二齿彼此相邻地定位于所述第一径向跨越半部上，以及所述第二三相绕组的所述至少两个线圈单独地卷绕在所述多个齿中的第三齿和第四齿上，并且其中，所述第三齿和所述第四齿彼此相邻地定位于所述第二径向跨越半部上。
9.根据权利要求8所述的发电机，其中，所述第一三相绕组的所述至少两个线圈中的第一线圈相对于所述第一三相绕组的所述至少两个线圈中的第二线圈以反向的极性卷绕，以及所述第二三相绕组的所述至少两个线圈中的第三线圈相对于所述第二三相绕组的所述至少两个线圈中的第四线圈以反向的极性卷绕。
10.一种制造发电机的方法，包括：提供包含多个磁极的转子；提供磁芯，所述磁芯包括本体和从所述本体径向地延伸的多个齿，并且限定所述本体与所述多个齿之间的多个槽；以及单独地围绕所述多个齿中的不同齿卷绕第一三相绕组和第二三相绕组的第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组以形成多个线圈，所述第一三相绕组和所述第二三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组包括所述多个线圈中的至少三个线圈，
其中，所述第一三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少两个线圈单独地卷绕在定位于所述磁芯的第一径向跨越半部上的相应齿上，以及所述第一三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少一个线圈卷绕在定位于所述磁芯的与所述第一径向跨越半部相对的第二径向跨越半部上的齿上，并且
其中，所述第二三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少两个线圈单独地卷绕在定位于所述磁芯的所述第二径向跨越半部上的相应齿上，以及所述第二三相绕组的所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组中的每个相绕组的所述至少三个线圈中的至少一个线圈卷绕在定位于所述第一径向跨越半部上的齿上。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：将所述第一三相绕组连接至第一AC/DC转换器，将所述第二三相绕组连接至第二AC/DC转换器，以及将所述第一AC/DC转换器和所述第二AC/DC转换器的输出端并联连接至负载。
12.根据权利要求10所述的方法，其中：所述第一三相绕组的所述至少两个线圈单独地卷绕在所述多个齿中的第一齿和第二齿上，并且其中，所述第一齿和所述第二齿彼此相邻地定位于所述第一径向跨越半部上，以及所述第二三相绕组的所述至少两个线圈单独地卷绕在所述多个齿中的第三齿和第四齿上，并且其中，所述第三齿和所述第四齿彼此相邻地定位于所述第二径向跨越半部上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一三相绕组的所述至少两个线圈中的第一线圈相对于所述第一三相绕组的所述至少两个线圈中的第二线圈以反向的极性卷绕，以及所述第二三相绕组的所述至少两个线圈中的第三线圈相对于所述第二三相绕组的所述至少两个线圈中的第四线圈以反向的极性卷绕。
CN201880047500.7A 2017-07-18 2018-07-17 电压发电机及制造电压发电机的方法 Active CN111466067B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/653,277 2017-07-18
US15/653,277 US10707741B2 (en) 2017-07-18 2017-07-18 Voltage generator and a method of making a voltage generator
PCT/US2018/042373 WO2019018330A1 (en) 2017-07-18 2018-07-17 VOLTAGE GENERATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING A VOLTAGE GENERATOR

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111466067A CN111466067A (zh) 2020-07-28
CN111466067B true CN111466067B (zh) 2022-09-09

Family

ID=63080555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880047500.7A Active CN111466067B (zh) 2017-07-18 2018-07-17 电压发电机及制造电压发电机的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10707741B2 (zh)
CN (1) CN111466067B (zh)
CA (1) CA3069224C (zh)
WO (1) WO2019018330A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3984750A (en) * 1974-06-04 1976-10-05 Robert Bosch G.M.B.H. Alternator-rectifier unit with phase winding and rectifier sets subject to series-parallel switching
CN102132473A (zh) * 2009-09-03 2011-07-20 普罗蒂恩电子有限公司 电动机和发电机
WO2017169131A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 日本電産株式会社 モータ

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3809995A (en) 1970-11-19 1974-05-07 Eltra Corp Multiple output alternator
US3962621A (en) 1973-10-15 1976-06-08 General Motors Corporation Dual battery charging generator system
US4539515A (en) 1982-03-18 1985-09-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Vehicular direct-current three-wire electric system
US4517507A (en) 1983-02-23 1985-05-14 Motorola, Inc. Multiple output alternator system
US4694238A (en) 1984-01-10 1987-09-15 Peter Norton Dual voltage power supply system for vehicles
US4677365A (en) 1984-09-06 1987-06-30 Yang Tai Her Automotive charging system having generator with multiple windings and regulators
JP2833159B2 (ja) 1990-06-07 1998-12-09 株式会社デンソー 車両用交流発電機
JPH0591748A (ja) 1991-09-26 1993-04-09 Mitsubishi Electric Corp 車両用充電発電機
FR2690889B1 (fr) 1992-05-07 1994-06-24 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif d'alimentation electrique sous tension elevee d'un circuit auxiliaire de vehicule automobile.
US5705917A (en) 1994-09-14 1998-01-06 Coleman Powermate, Inc. Light weight machine with rotor employing permanent magnets and consequence poles
JP3465454B2 (ja) 1995-04-24 2003-11-10 株式会社デンソー 発電装置
JP3342987B2 (ja) 1995-06-28 2002-11-11 三菱電機株式会社 車両用交流発電機
JP4091197B2 (ja) * 1999-02-15 2008-05-28 三菱電機株式会社 回転電機
TW457194B (en) 1999-05-07 2001-10-01 Sanyang Industry Co Ltd Integrated power system for electric vehicles
US6275012B1 (en) 1999-12-16 2001-08-14 C.E. Niehoff & Co. Alternator with regulation of multiple voltage outputs
JP2002218798A (ja) 2001-01-22 2002-08-02 Mitsubishi Electric Corp 車両用電源装置
JP3633494B2 (ja) 2001-02-20 2005-03-30 株式会社デンソー 回転電機
JP3680213B2 (ja) * 2002-05-30 2005-08-10 デンソートリム株式会社 三相磁石式発電機
JP2004166381A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Mitsubishi Electric Corp ３相交流発電機
US7102331B2 (en) 2003-01-17 2006-09-05 Black & Decker Inc. Generator with dual cycloconverter for 120/240 VAC operation
DE10327689A1 (de) 2003-06-20 2005-01-05 Robert Bosch Gmbh Generator mit B12-Gleichrichter für ein Kraftfahrzeug
WO2005050332A2 (en) 2003-11-17 2005-06-02 Ballard Commercial Industries, Inc. Improved regulator system for alternator
US7490620B2 (en) 2004-02-23 2009-02-17 Tyco Healthcare Group Lp Fluid conduit connector apparatus
JP4510827B2 (ja) * 2004-08-31 2010-07-28 アスモ株式会社 モータ
US7388311B2 (en) 2005-09-14 2008-06-17 Ashman Technologies Redundant windings with current limiting means for electric machines
JP4745857B2 (ja) * 2006-02-20 2011-08-10 三菱電機株式会社 電気機械
GB0613941D0 (en) 2006-07-13 2006-08-23 Pml Flightlink Ltd Electronically controlled motors
US7782023B2 (en) 2006-11-30 2010-08-24 Prestolite Electric, Inc. Multipower voltage regulator
JP4440275B2 (ja) * 2007-02-02 2010-03-24 三菱電機株式会社 三相回転電機
JP2009118618A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Hitachi Ltd 車両用交流発電機及びそれを用いた自動車，車両用交流発電機の製造方法、及び車両用回転電機
US9162558B2 (en) 2009-06-15 2015-10-20 Polaris Industries Inc. Electric vehicle
US8350530B2 (en) 2009-08-05 2013-01-08 Gregg Stockman Aircraft battery charging system having two voltage regulators
JP5510703B2 (ja) * 2009-08-21 2014-06-04 株式会社デンソー 回転電機及びその制御システム
US8749192B2 (en) 2009-09-03 2014-06-10 Protean Electric Limited Electric motor and electric generator
EP2308708B1 (de) 2009-09-16 2016-08-17 swissauto powersport llc Elektrofahrzeug mit Reichweitenverlängerung
IT1397013B1 (it) * 2009-11-03 2012-12-20 Trevi Energy S P A Sistema di controllo di centrali eoliche con aerogeneratori equipaggiati con convertitori modulari a corrente continua.
FR2964510B1 (fr) 2010-09-07 2013-06-14 Renault Sa Dispositif de recharge pour batterie automobile et procede de gestion du dispositif.
WO2012138991A2 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Polaris Industries Inc. Electric vehicle with range extender
EP2787611B1 (en) * 2011-12-02 2018-03-21 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet type concentrated winding motor
DE102013218596A1 (de) 2013-09-17 2015-04-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung von Mehrphasenwechselstrom-Generatoren eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
FR3024605B1 (fr) 2014-07-31 2016-07-22 Renault Sa Procede et dispositif de charge d'une batterie de vehicule automobile en fonction de l'impedance d'un reseau d'alimentation et vehicule automobile dote d'un tel dispositif de charge
JP6342060B2 (ja) * 2015-02-24 2018-06-13 三菱電機株式会社 電動駆動装置、及び電動パワーステアリング装置
DE112016003271T5 (de) * 2015-07-21 2018-04-05 Asmo Co., Ltd. Motor
WO2017090514A1 (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 日立オートモティブシステムズエンジニアリング株式会社 回転電機および回転電機システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3984750A (en) * 1974-06-04 1976-10-05 Robert Bosch G.M.B.H. Alternator-rectifier unit with phase winding and rectifier sets subject to series-parallel switching
CN102132473A (zh) * 2009-09-03 2011-07-20 普罗蒂恩电子有限公司 电动机和发电机
WO2017169131A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 日本電産株式会社 モータ

Also Published As

Publication number Publication date
US20190028013A1 (en) 2019-01-24
CA3069224A1 (en) 2019-01-24
CA3069224C (en) 2022-08-23
WO2019018330A1 (en) 2019-01-24
CN111466067A (zh) 2020-07-28
US10707741B2 (en) 2020-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7646178B1 (en) Broad-speed-range generator
EP2412091A2 (en) Electric motor system
US20160049838A1 (en) Synchronous machine
US20170117834A1 (en) Control apparatus for rotating electric machine
JPWO2015045013A1 (ja) エネルギー変換システム
WO2015081106A2 (en) Electronically commutated electromagnetic apparatus
CN110365133A (zh) 永磁交流发电机
CA2519968A1 (en) Electric generator for vehicle producing dual output voltages
Beik et al. High voltage generator for wind turbines
CN111466067B (zh) 电压发电机及制造电压发电机的方法
Lin et al. An innovative multiphase PWM control strategy for a PMSM with segmented stator windings
US10277156B2 (en) Architecture structure of interconnected electronic power modules for hexaphase rotary electrical machine, and hexaphase rotary electrical machine comprising architecture structure of this type
RU2586895C1 (ru) Способ электропитания
CA3025294C (en) Enhanced efficiency motor and drive circuit
EP3576255A1 (en) Electric motor with configurable coil
JP5569109B2 (ja) 車両用交流発電機
de Santiago et al. Dual voltage driveline for vehicle applications
RU149269U1 (ru) Привод электротранспорта
RU2498483C2 (ru) Автономный асинхронный генератор с двухполюсной статорной обмоткой
US9124202B2 (en) Configuration of a stator of a rotating electric machine
CN213990327U (zh) 高效永磁直流发电机
Gladyshev et al. DC Motor with Salient Poles Rotor and All Coils Placed on the Stator
JP5602889B2 (ja) 巻線構造、及び回転電機
Simion et al. The induction machine with ring stator winding as a possible solution for speed regulation
CN114865817A (zh) 高效永磁直流发电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant