CN1897420A - 串联旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可用于例如车辆的多种类型的移动物体的串联旋转电机，其装备有以串联机制设置的初级旋转电机和次级旋转电机。在串联旋转电机中，由形成一个或多个整流器设备的正二极管和负二极管产生的热能被散发到次级转子电机的定子芯。该次级转子电机的定子芯通过壳体而用作散热器。该次级旋转电机的定子芯具有较低使用频率，且与使用频率高的初级旋转电机的定子芯相比具有更大的尺寸和重量，并且通常被用作散热器，以防止整流器设备的正二极管和负二极管的温度升高。

Description

串联旋转电机

相关申请的交叉引用

本申请涉及到并要求于2005年7月11日提交的日本专利申请No.2005-201765和于2006年2月6日提交的日本专利申请No.2006-28534的优先权，其内容在此引入以供参考。

技术领域

本发明一般涉及串联旋转电机，其可有多种应用，可用到例如车辆的可移动物体上，并且特别涉及串联机制的串联旋转电机，该串联旋转电机具有单个转子轴和多个定子及转子对，各个定子转子对具有一个兰德尔(randel)型的转子。

背景技术

已经公知车用串联旋转电机或车辆交流发电机，这些电机可由以串联机制设置的定子-转子对产生不同的电压，并可将该不同的电压输出到各种电力负载。例如，两个相关技术的文档公开了这样的车用串联旋转电机，日本专利公开文献(未审查公开专利说明书)No.JP-S56-112866和日本实用新型公开文献(未审查公开实用新型说明书)No.JP-S57-42565。上述文档示出车用旋转机械，其具有为串联机制的一对兰德尔型的转子，以增加输出电压的大小。

这样的车用串联旋转电机可控制其发电过程，以独立地输出不同的电压，并且该串联旋转电机以相对低的制造成本制成具有紧凑的尺寸。而且，与两个不同的非串联旋转电机分别地安装到一台车辆上的情形相比较，这样的车用串联旋转电机减小了其安装空间。

这样的串联旋转电机可用于具有双电压动力系统的车辆，例如，该双电压动力系统可提供广泛使用的普通的12V电源和高压的42V电源。

在上述的具有双电压动力系统的传统的串联旋转电机中，具有大转动惯性质量的高压侧定子转子对设置在皮带轮侧，相反，具有小转动惯性质量的低压侧定子转子对设置在与皮带轮相对的一侧，因为这在传统的设计中是最合适的布置方式。然而，具有上述构造的车用串联旋转电机包含如下缺点。

在传统的具有上述双电压动力系统的串联旋转电机中，由低压交流发电机产生的交流低电压由整流器整流，接着该已整流的直流电压被充到电池中。另一方面，由高压交流发电机产生的交流高电压无需由整流器整流，因为例如电壶和电加热器等装配在车辆内的交流电源负载直接使用该未整流的交流高电压。

顺便提及，因为最近的车辆装备有高电压和高功率电气负载，例如需要和消耗直流电压的电动转向系统和电力稳定器，此类高功率电气负载的使用需要整流器设备，用于将交流高电压整流到直流高电压，且在车上还需要一个用于整流器设备的安装空间，并且另外还需要一个热防护装置，以散发整流器设备整流交流高电压产生的热量。即，这样的串联旋转电机需要多个整流器部件，各整流器部件通常由面结型二极管制成，并且这些整流器部件的数量是通常的非串联旋转电机中的整流器部件的数量的两倍或更多。因此，串联旋转电机需要用于这些整流器部件的复杂和大型的散热机构，从而使得形成整流器设备的整流器部件难以有效冷却。

更详细地说，对于整流器设备的散热机构来说，最重要的是降低测得的从各个整流器部件到低温热源例如外部空气的热阻的大小，并且当大量的瞬时电流流经整流器设备的整流器部件而整流器设备的温度极大地并且快速地升高时，保持散热器工作。当大幅度的瞬时电流流经整流器时，散热能力弱的散热机构使得整流器部件的温度快速地升高。

总体而言，散热器功能是指热源(如整流器)和蓄热器之间具有大的热容量及小的热阻的连接。该蓄热器被叫做散热器。在传统的车用交流发电机(或旋转电机)中，形成一个整流器设备的各整流器部件直接地接触到后壳体的外表面或通过热良导体构件间接地接触到后壳体的表面，并且该交流发电机将后壳体或固定到该后壳体上的定子芯用作散热器。下文中，该散热机构将被称为“带有固定的整流器部件的后壳体机构”。相应地，车用串联旋转电机优选具有一种散热机构，即具有在整流器设备中带有固定的整流器部件的后壳体机构。

然而，如上所述，因为车用串联旋转电机在整流器设备中需要多个整流器部件，与通常的非串联旋转电机相比，用于设置各个整流器部件的区域减小了。换言之，串联旋转电机的总体输出功率和该串联旋转电机中的整流器设备产生的总热量值是通常的非串联旋转电机的两倍或更多。因为与通常的非串联旋转电机相比，串联旋转电机沿着其转子轴向具有较长的构造，壳体端面的面积几乎不增加。即，因为串联旋转电机必须总共具有12个整流器部件(双整流器布置方式中具有24个整流器部件)，该值是通常的非串联旋转电机的两倍，所以需要将该整流器部件设置并固定到该壳体端面的设置区域内。该构造使得壳体和与各个整流器部件相对应的转子芯的散热(吸热)能力减半。

尽管可增加壳体的尺寸或厚度，以增强带有固定的整流器部件的后壳体机构或散热机构的散热能力，但是这些方式不实用，因为它们也增加了串联旋转电机的总体尺寸、体积和重量。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的串联旋转电机或串联机制的车辆交流发电机，其具有高的散热能力以散发整流器设备产生的热量，而不增加串联旋转电机的总体尺寸、体积和重量，并且能输出高的输出电压。

根据本发明的一方面，串联旋转电机具有以串联机制设置的初级定子-转子对(或初级旋转电机)、次级定子-转子对(或次级旋转电机)、壳体和一个或多个整流器设备。初级定子-转子对和次级定子-转子对各具有其上绕有励磁绕组的转子芯和其上绕有定子线圈的定子芯。各转子芯固定到同一个例如由车辆引擎所驱动的旋转轴上。转子芯彼此相邻地设置。该壳体罩住其内的初级定子-转子对和次级定子-转子对。初级定子-转子对和次级定子-转子对的定子芯都固定到该壳体上。整流器设备构造成整流从初级定子-转子对和次级定子-转子对而来的不同的交流输出电流。该整流设备直接固定到该壳体的一端或通过插入件(interposition member)固定到该壳体的一端，以散发由该整流器设备产生的热量。

该串联旋转电机还具有皮带轮和控制器。该皮带轮固定到旋转轴的突出部上。该旋转轴的一端部从该壳体的一端面上突出，其位置与安装有整流器设备的壳体的另一端面相对。该控制器构造成控制流经该初级定子-转子对和次级定子-转子对的励磁电流。

这样的串联旋转电机可用于例如车辆的可移动物体，并且其可产生不同的直流电压并将其输出到各种电力负载上，并可独立地控制这些不同的直流电压。

初级定子-转子对和次级定子-转子对可将不同的电功率独立地提供给不同类型的电力负载，并且还可将电功率提供给相同的电力负载。特别地，初级定子-转子对可产生正常的电功率并将其输出到使用频率高和普通的电力负载上。而次级定子-转子对可产生高的电功率并将其输出到使用频率低——即间歇使用的电力负载上。将使用频率高和间歇使用的电力负载连接到同一电源电压是可接受的，此外与之相反，将其连接到不同的电源电压也是可接受的。

此外，可以将该初级定子-转子对和次级定子-转子对的不同输出电压相加，然后将该相加的且已整流的电压输出到使用频率低或间歇使用的电力负载上。更进一步，可整流初级定子-转子对的输出电压并将其输出到使用频率高或间歇使用的电力负载上。

特别地，与初级定子-转子对产生的低额定电功率相比，次级定子-转子对产生并输出高额定电功率。与初级定子-转子对的位置相比，该次级定子-转子对靠近整流器设备侧。而且，与初级定子-转子对的定子芯相比，该次级定子-转子对的定子芯具有更大的尺寸和重量。

即，根据本发明，该次级定子-转子对位于整流器设备侧，而不在皮带轮侧。本发明的该布置方式与传统上可获得的串联旋转电机的构造相反，在后者中，可提供高额定电功率并具有大的旋转质量的次级定子-转子对位于皮带轮侧。因为具有大的旋转质量、大的重量和大的热容量的次级定子-转子对的定子芯位于整流器设备侧或靠近该整流器设备，通过具有相对小的热阻的壳体，该整流器设备可使用带有大的热容量的次级定子-转子对的定子芯作为散热器。与普通的旋转电机或交流发电机相比，本发明的串联旋转电机的构造可有效地防止形成整流器设备的处于恶劣条件下的多个整流部件的温度升高，并可消除由整流器设备的温度升高而导致的最大输出电流幅度的限制，而不会增加旋转电机的体积和重量。

根据本发明的另一方面，串联旋转电机具有初级定子-转子对(或初级旋转电机)、次级定子-转子对(或次级旋转电机)、壳体、初级整流器设备和次级整流器设备。初级定子-转子对和次级定子-转子对各具有其上绕有励磁绕组的转子芯和其上绕有定子线圈的定子芯。各转子芯固定到同一个例如由安装到车辆上的引擎所驱动的旋转轴上。这些转子芯彼此相邻地设置。该壳体罩住初级定子-转子对和次级定子-转子对，并且初级定子-转子对和次级定子-转子对的定子芯都固定到该壳体上。该初级整流器设备构造成整流初级定子-转子对的交流输出电流。该初级整流设备直接固定到该壳体的一端或通过插入件固定到该壳体的一端，以散发该初级整流器设备产生的热量。该次级整流器设备构造成整流次级定子-转子对的输出电流。该次级整流设备直接固定到该壳体的一端或通过插入件固定到该壳体的一端，以散发该次级整流器设备产生的热量。

在该串联旋转电机中，与初级定子-转子对产生的低额定电功率相比，该次级定子-转子对可产生并输出高额定电功率。该次级定子-转子对位于壳体的一端，在该端上固定有次级整流器设备。与初级定子-转子对的定子芯相比，该次级定子-转子对的定子芯具有更大的尺寸和重量。

例如，该串联旋转电机还具有皮带轮和控制器。该皮带轮固定到旋转轴的突出部上。该旋转轴的突出部从该壳体的一端面突出，其位置与其上安装有整流器设备的壳体的另一端面相对。该控制器构造成控制流经初级定子-转子对和次级定子-转子对的励磁电流。这样的串联旋转电机可用于例如车辆的可移动物体，并且其可产生并输出不同的直流电压，并可独立地控制这些不同的直流电压。

根据本发明的串联旋转电机，初级定子-转子对和次级定子-转子对可将不同的电功率独立地提供给不同类型的电力负载，但是还可将电功率提供给相同的电力负载。特别地，初级定子-转子对可产生电功率并将其输出到使用频率高和正常使用的电力负载上。而次级定子-转子对可产生电功率并将其输出到使用频率低——即间歇使用的电力负载上。将使用频率高和间歇使用的电力负载连接到同一电压是可接受的，并且，将其连接到不同电压也是可接受的。此外，可将来自初级定子-转子对和次级定子-转子对的已整流的不同的输出电压相加，然后将该相加的电压输出到使用频率低的电力负载上，并将已整流的输出电压从初级定子-转子对输出到使用频率低——即间歇使用的电力负载上。

特别地，该次级定子-转子对产生并输出高额定电功率。该初级定子-转子对产生并输出低于该高额定电功率的低额定电功率。与初级定子-转子对的位置相比，该次级定子-转子对靠近次级整流器设备侧。而且，与初级定子-转子对的定子芯相比，该次级定子-转子对的定子芯具有更大的尺寸和重量。

即，根据本发明，该次级定子-转子对位于靠近该次级整流器设备侧。因为具有大的旋转质量、大的重量和大的热容量的次级定子-转子对的定子芯位于整流器设备侧或靠近整流器设备侧，通过具有相对小的热阻的壳体，该次级整流器设备使用带有大的热容量的次级定子-转子对的定子芯作为散热器。与普通的交流发电机相比，本发明的串联旋转电机的构造可有效地防止形成整流器设备的处于恶劣条件的多个整流器部件的温度升高，并可消除由整流器设备的温度升高而导致的最大输出电流幅度的限制，而不会增大旋转电机的体积和重量。

附图说明

本发明优选的非限制性实施方式将作为例子并参照附图进行描述，其中：

图1是根据本发明第一实施方式的具有兰德尔型旋转芯的串联旋转电机沿转子轴方向的剖视图；

图2是根据本发明第二实施方式的具有兰德尔型旋转芯的串联旋转电机沿转子轴方向的剖视图；和

图3是根据本发明第三实施方式的具有兰德尔型旋转芯的串联旋转电机沿转子轴方向的剖视图。

具体实施方式

下面，将参照附图描述本发明的多个实施方式。在下面对多个实施方式的描述中，在多个附图中相似的附图标记或数字表示相似或等同的部件。根据本发明的串联旋转电机或车用交流发电机可用于多种设备，并安装到例如车辆的可移动物体上。

第一实施方式

现在将参照图1，描述根据本发明第一实施方式的车用串联旋转电机(或车用交流发电机)的整体构造，其带有双定子-转子对构造。

图1是根据第一实施方式的串联旋转电机沿转子轴方向的剖视图，其具有设置为串联结构的初级旋转电机和次级旋转电机。

<第一实施方式的串联旋转电机的整体构造>

图1中，壳体1包括前壳体11、中央壳体12和后壳体13。壳体1的这些壳体部件11、12、13由贯穿螺栓14紧紧地固定到一起。转子轴4由轴承6和7支撑到壳体1。皮带轮5固定到转子轴4的前端部，该前端部从壳体1的前端面突出。整流器设备8、调压器9和集电环电源设备或机构10固定到位于次级旋转电机部分3后端的后壳体13上。

初级旋转电机(或初级定子-转子对)2具有一个兰德尔型转子芯21、励磁线圈22、定子芯23和定子线圈24。各个励磁线圈22绕到兰德尔型转子芯21上。定子芯23沿径向设置在兰德尔型转子芯21的外表面上。各个定子线圈24绕到定子芯23上。

次级旋转电机(或次级定子-转子对)3具有一个兰德尔型转子芯31、励磁线圈32、定子芯33和定子线圈34。各个励磁线圈32绕到兰德尔型转子芯31上。定子芯33沿径向设置在兰德尔型转子芯31的外表面上。各个定子线圈34绕到定子芯33上。由初级和次级旋转电机2和3构成的机构也被称作双定子-转子对构造。

因为初级和次级旋转电机2和3各自是具有普通兰德尔型转子芯的旋转电机，并且其构造和运行是公知的，在此省去对其的详细描述。

在第一实施方式的车用串联旋转电机中，集电环电源设备10具有一对集电环，电池的电压通过一对电刷供应到该集电环上。转子轴4装备有励磁电流控制晶体管(未示出)。这些晶体管(未示出)根据调压器9提供的控制信号通过集电环电源设备10的一对集电环独立地控制待供应到励磁线圈22和32中的励磁电流。通过例如光耦合器的光学设备(未示出)在非接触状态下将该控制信号以光学方式从调压器9传递到该励磁电流控制晶体管。

定子线圈24将电功率提供给待安装到车辆上的12V电池和电力负载上，并且定子线圈34将电功率提供给后轮驱动马达，以协助通常的车辆驱动。

<定子和转子对>

在第一实施方式中，次级旋转电机3可产生并提供高电压(42V)，而不是初级旋转电机2中的普通电压(12V)。其如此设定，使得与初级旋转电机2相比，次级旋转电机3使用频率较低。因此，次级旋转电机3的定子芯33的温度远低于初级旋转电机2的定子芯23的温度。然而在运行时，次级旋转电机3可输出提供给高压电力负载的瞬时高电功率。

<整流器设备8>

现在将参照图1描述整流器设备8的构造和运行。

整流器设备8包括一对三相全波整流器。正如公知的那样，各个三相全波整流器包括三个上臂整流部件(正二极管)和三个下臂整流部件(负二极管)。因此，第一实施方式的串联旋转电机的整流器设备8有六个正二极管和六个负二极管。在提供大电流时，要使用并联连接的总共12个正二极管和总共12个负二极管。为了描述简洁，图1仅示出两个二极管——正二极管81和负二极管82。正二极管81通过绝缘片83固定到后壳体13的后端面上。负二极管82直接固定到后壳体13的后端面上。

现在将描述正二极管81和负二极管82的散热机构的方式。

在车辆的特别驱动状态中，次级旋转电机3将电功率提供给后轮驱动马达。

当由次级旋转电机3提供电功率时，瞬时大电流流经整流器设备8的三相全波整流部件，用于整流次级旋转电机3的输出电流，以执行后轮驱动马达的快速驱动。从而，正二极管81和负二极管82被快速加热，即二极管81和82的温度都快速地上升。

在第一实施方式的串联旋转电机的构造中，因为次级旋转电机3的定子线圈34紧紧地接触到或靠近后壳体13，定子芯33可快速并有效地吸收正二极管81和负二极管82产生的热量。这可防止次级旋转电机3的瞬时温度升高。此外，因为初级旋转电机2通常将低电平电功率提供给电池(附图中略去)并产生热量，并且该初级旋转电机2与正二极管81和负二极管82都隔开，所以可防止正二极管81和负二极管82受到该初级旋转电机2的热影响。

此外，因为产生高压的次级旋转电机3靠近整流器设备8，交流电线可绕整流器设备8紧凑地设置，从而可不用考虑该次级旋转电机3的绝缘。反之，在提供低压的初级旋转电机2中需要考虑绕组绝缘。

第二实施方式

现在将参照图2，描述根据本发明第二实施方式的车用串联旋转电机(或车用交流发电机)的整体构造。图2是第二实施方式的串联旋转电机沿转子轴方向的剖视图。

根据第二实施方式的车用串联旋转电机的构造与第一实施方式的车用串联旋转电机基本上相同。因此，将解释第一实施方式和第二实施方式之间构造和运行的不同。

图2中，附图标记8A表示次级旋转电机(或次级定子-转子对)3的整流器设备，其可整流次级旋转电机3的输出电流。次级旋转电机3的整流器设备8A安装在壳体1的前壳体11上。次级旋转电机3的整流器设备8A的位置与皮带轮5隔开。附图标记8B表示初级旋转电机(或初级定子-转子对)2的整流器设备，其可整流初级旋转电机2的输出电流。初级旋转电机2的整流器设备8B安装在壳体1的后壳体13上。

而且如图2所示，次级旋转电机3位于串联旋转电机的前侧，在该处安装有皮带轮5和整流器设备8A，并且初级旋转电机2位于串联旋转电机的后侧，在该处安装有整流器设备8B。

由次级旋转电机3产生的高压提供给位于前壳体11端面上的整流器设备8A，由初级旋转电机2产生的低压提供给位于后壳体13端面上的整流器设备8B。因此，上述构造可散发在整流器设备8A中产生的热量并解决传统构造产生的空间上的缺点，在传统构造中，初级和次级旋转电机的整流器设备都位于同一区域内。此外，根据第二实施方式的串联旋转电机的构造可隔开绕组空间，由初级旋转电机2和次级旋转电机3产生的电功率通过该绕组空间提供。这使得绕组位于紧凑的区域内并改善绕组和整流器设备之间的电绝缘。

第三实施方式

现在将参照图3，描述根据本发明第三实施方式的车用串联旋转电机(或车用交流发电机)的整体构造。图3是第三实施方式的串联旋转电机沿转子轴方向的剖视图。

根据第三实施方式的车用串联旋转电机的构造与第一实施方式和第二实施方式的车用串联旋转电机基本上相同。因此，将解释第三施方式与第一及第二实施方式的其中一个不同的构造。

初级旋转电机(或初级定子-转子对)2的兰德尔型转子芯21包括一对半芯201和202。次级旋转电机(或次级定子-转子对)3的兰德尔型转子芯31包括一对半芯202和203。即初级和次级旋转电机2和3的兰德尔型转子芯21和31由沿转子轴方向连接的前半芯201、中间半芯202和后半芯203构成。前半芯201串联地朝向并靠近中间半芯202，并且中间半芯202串联地朝向并靠近后半芯203。

图3中示出的前半芯201与图1中示出的初级旋转电机2中的兰德尔型转子芯21的前半部具有相同的构造。图3中示出的后半芯203与图1中示出的次级旋转电机3中的兰德尔型转子芯31的后半部具有相同的构造。图3中示出的中间半芯202具有图1中示出的初级旋转电机2中的兰德尔型转子芯21的后半部和次级旋转电机3中的兰德尔型转子芯31的前半部的组合形式的构造。

中间半芯202具有卡爪基部(或极部)2021和卡爪部212和312。该卡爪基部2021(或极部)从轮毂部2020径向地延伸。该卡爪部212和312在转子轴侧沿相反方向延伸。根据第三实施方式的车用串联旋转电机的兰德尔型转子芯的这种构造可减少构造部件的数目，减少励磁磁通量磁路的磁阻，从而减少励磁电流的值。

附图标记300表示由前半芯201的卡爪部212的前部和后半芯203的卡爪部312的前部支撑的其中一个非磁性材料的离心叶片。因为这种构造的离心叶片300可增大转子芯21和31之间的离心叶片的数目，该构造可有效地促进设置在定子芯22和23之间的缝隙内的一对线圈端部的冷却。

而且，可将非磁性材料的离心叶片300固定到中间半芯202的卡爪部2021上。

在根据如图1到图3中示出的第一到第三实施方式的串联旋转电机的上述构造中，集电环电源机构10具有一对集电环电刷。然而，本发明不限制于这些构造，例如，集电环电源机构10可具有三个或更多个集电环电刷。此外，这里省略了由集电环电源机构10独立地控制两种励磁电流的方式的解释，因为这是公知的，并且不在本发明的范围之内。

如上详细所述，根据本发明的串联旋转电机具有下述特征和效果。

该串联旋转电机自然可用于例如车辆的可移动物体，并可产生不同的直流电压并将其输出到各种电力负载，并且还可独立地控制这些不同的直流电压。

初级定子-转子对和次级定子-转子对可将不同的电功率独立地提供给不同类型的电力负载。初级定子-转子对和次级定子-转子对还可将电功率提供给相同的电力负载。特别地，初级定子-转子对可产生普通的电功率并将其输出给使用频率高和通常使用的电力负载。次级定子-转子对可用于产生高的电功率并将其输出给使用频率较低——即间歇使用的电力负载。将高频使用的电力负载和间歇使用的电力负载连接到同一电源电压是可接受的，或者将其连接到不同的电源电压也是可接受的。

此外，根据本发明，可将由该初级定子-转子对和次级定子-转子对提供的已整流的不同的输出电压相加，然后将该相加的电压输出到使用频率较低——即间歇使用的高压电力负载上。此外，可将初级定子-转子对的已整流的输出电压输出到使用频率低——即间歇使用的低压电力负载上。

特别地，次级定子-转子对产生并输出高额定电功率，并且初级定子-转子对产生低额定电功率。与初级定子-转子对的位置相比，该次级定子-转子对靠近整流器设备侧。在另一构造中，次级定子-转子对位于壳体的端部，在该端部安装有次级整流器设备。与初级定子-转子对的定子芯相比，该次级定子-转子对的定子芯具有更大的尺寸和重量。

即，根据本发明的另一方面，该次级定子-转子对位于整流器设备侧，而不是像传统的形式那样位于皮带轮侧。本发明的次级定子-转子对的这种布置方式与传统上的可获得的串联旋转电机的构造相反，在后者中，可提供高额定电功率并具有大的旋转质量的次级定子-转子对位于皮带轮侧。因为具有大的旋转质量、大的重量和大的热容量的次级定子-转子对的定子芯位于整流器设备侧或靠近该整流器设备，通过具有相对小的热阻的壳体，该整流器设备可使用带有大的热容量的次级定子-转子对的定子芯作为散热器。

根据本发明，具有大尺寸和大的热容量的次级定子-转子对的定子芯靠近次级整流器设备侧。该构造使得通过该壳体，该次级整流器设备可使用具有小的热阻的次级定子-转子对的定子芯作为散热器。

因此，与普通的交流发电机相比，本发明的串联旋转电机的构造可有效地防止形成整流器设备的处于恶劣条件下的多个整流部件的温度升高，并可消除由整流器设备的温度升高而导致的最大输出电流大小的限制，而不会增加旋转电机的体积和重量。

根据本发明的另一方面，初级定子-转子对将电功率提供给使用频率高和正常使用的电力负载，而次级定子-转子对将电功率提供给使用频率低的电力负载。在本发明的构造中，初级定子-转子对可与整流器设备隔开，或在另一构造中与次级整流器设备隔开，因为初级定子-转子对的定子芯的温度相对高，且初级定子-转子对通常被使用，并且电流通常流经该初级定子-转子对。此外，次级定子-转子对靠近整流器设备，或在另一构造中靠近次级整流器设备，因为次级定子-转子对具有较低使用频率及较低加热频率的定子芯。优选地，本发明的初级和次级的布置方式可散发由整流器设备产生的热量。因为次级整流器设备整流次级定子-转子对的输出电流产生的瞬时高热可通过具有大尺寸和大的重量的次级定子-转子对而被散发掉，该串联旋转电机的构造可提高其散热功能。

更进一步，根据本发明的另一方面，使用频率高的电力负载的额定电压低于使用频率低的电力负载的额定电压。初级定子-转子对产生并输出低压。次级定子-转子对产生并输出高于该低压的高压。根据本发明的上述构造，即使该次级定子-转子对提供大的输出电流，也可抑制次级定子-转子对输出电流的值的增加。从而，可增强其散热功能，以冷却形成整流器设备的整流器部件，同时防止次级定子-转子对的定子芯的温度升高。

更进一步，根据本发明的另一方面，初级定子-转子对将电功率提供给高频和通常使用的电力负载，而次级定子-转子对将电功率提供给较低频使用的电力负载。初级定子-转子对位于皮带轮侧，而次级定子-转子对位于整流器设备侧。此外，在另一构造中，次级定子-转子对位于次级整流器设备侧。

即，根据初级定子-转子对、次级定子-转子对、整流器设备和壳体的上述布置方式，可有效地散发由形成整流器设备的整流器部件产生的热量，或者对大尺寸和大重量的次级定子-转子对，可有效地散发当次级定子-转子对的瞬时大输出电流作为大的电功率被整流时产生的瞬时高热能，因为具有高使用频率和高温(因为流经其的正常电流)的定子芯的初级定子-转子对的位置与整流器设备或与次级整流器设备隔开，并且具有较低使用频率和较低发热频率的转子芯的次级定子-转子对位于整流器设备侧或位于次级整流器设备侧。

尽管详细地描述了本发明的特定实施方式，本领域普通技术人员需要理解的是，由本公开的全面教导可开发这些细节的各种修改形式和替代形式。因此所公开的特定装置只是解释性的，并且不限制本发明的范围，本发明的范围由下面的权利要求及其所有等同物的整个范围来给定。

Claims (14)

1.一种串联旋转电机，包括：

初级定子-转子对和次级定子-转子对，该初级定子-转子对和次级定子-转子对分别包括其上绕有励磁绕组的转子芯和其上绕有定子线圈的定子芯，每个转子芯固定到同一个旋转轴并由该旋转轴所驱动，并且各转子芯彼此相邻地设置；

壳体，其罩住该初级定子-转子对和次级定子-转子对，并且该初级定子-转子对和次级定子-转子对的定子芯都固定到该壳体上；和

整流器设备，其构造成整流该初级定子-转子对和次级定子-转子对的输出电流，该整流器设备直接固定到该壳体的一端或通过插入件固定到该壳体的一端，以散发由该整流器设备产生的热量，

其中，与该初级定子-转子对产生的低额定电功率相比，该次级定子-转子对可产生并输出高额定电功率，且与该初级定子-转子对的位置相比，该次级定子-转子对靠近整流器设备侧，并且与该初级定子-转子对的定子芯相比，该次级定子-转子对的定子芯具有更大的尺寸和重量。

2.如权利要求1所述的串联旋转电机，其中所述转子芯是兰德尔型转子芯，并且所述初级定子-转子对和次级定子-转子对都由车辆上的引擎所驱动，并且

该串联旋转电机还包括：

皮带轮，其固定到所述旋转轴的突出部上，该旋转轴从所述壳体的一个端面上突出，该端面的位置与其上安装有整流器设备的壳体的另一端面相对；和

控制器，其构造成控制流经该初级定子-转子对和次级定子-转子对的励磁电流。

3.如权利要求2所述的串联旋转电机，其中所述初级定子-转子对将电功率提供给使用频率高和正常使用的电力负载，而所述次级定子-转子对将电功率提供给使用频率低的电力负载。

4.如权利要求3所述的串联旋转电机，其中所述使用频率高和正常使用的电力负载的额定电压是低压，而所述使用频率低的电力负载的额定电压是高压，并且所述初级定子-转子对产生并输出该低压，而所述次级定子-转子对产生并输出该高压。

5.如权利要求2所述的串联旋转电机，其中所述初级定子-转子对将电功率提供给使用频率高和正常使用的电力负载，而所述次级定子-转子对将电功率提供给使用频率低的电力负载，和

该初级定子-转子对位于皮带轮侧，而该次级定子-转子对位于整流器设备侧。

6.如权利要求5所述的串联旋转电机，其中所述使用频率高和正常使用的电力负载的额定电压是低压，而所述使用频率低的电力负载的额定电压是高压，并且所述初级定子-转子对产生并输出该低压，而所述次级定子-转子对产生并输出该高压。

7.一种串联旋转电机，包括：

初级定子-转子对和次级定子-转子对，该初级定子-转子对和次级定子-转子对分别包括其上绕有励磁绕组的转子芯和其上绕有定子线圈的定子芯，各转子芯固定到同一个旋转轴并由该旋转轴所驱动，并且各转子芯彼此相邻地设置；

壳体，其罩住该初级定子-转子对和次级定子-转子对，并且该初级定子-转子对和次级定子-转子对的定子芯都固定到壳体上；

初级整流器设备，其构造成整流该初级定子-转子对的输出电流，该初级整流设备直接固定到该壳体的一端或通过插入件固定到该壳体的一端，以散发该初级整流器设备产生的热量；和

次级整流器设备，其构造成整流该次级定子-转子对的输出电流，该次级整流设备直接固定到该壳体的一端或通过插入件固定到该壳体的一端，以散发该次级整流器设备产生的热量，

其中，与该初级定子-转子对产生的低额定电功率相比，该次级定子-转子对可产生并输出高额定电功率，且该次级定子-转子对位于该壳体的一端上，在该端上固定有该次级整流器设备，和

与该初级定子-转子对的定子芯相比，该次级定子-转子对的定子芯具有更大的尺寸和重量。

8.如权利要求7所述的串联旋转电机，其中所述转子芯是兰德尔型转子芯，并且所述初级定子-转子对和次级定子-转子对都由车辆上的引擎所驱动，并且

该串联旋转电机还包括：

皮带轮，其固定到所述旋转轴的突出部上，该旋转轴从所述壳体的一端面上突出，该端面的位置与其上安装有所述初级和次级整流器设备的壳体的另一端面相对；和

控制器，其构造成控制流经该初级定子-转子对和次级定子-转子对的励磁电流。

9.如权利要求8所述的串联旋转电机，其中所述初级定子-转子对将电功率提供给使用频率高和正常使用的电力负载，而所述次级定子-转子对将电力提供给使用频率低的电力负载。

10.如权利要求9所述的串联旋转电机，其中所述使用频率高和正常使用的电力负载的额定电压是低压，而所述使用频率低的电力负载的额定电压是高压，并且所述初级定子-转子对产生并输出该低压，而所述次级定子-转子对产生并输出该高压。

11.如权利要求8所述的串联旋转电机，其中所述初级定子-转子对将电功率提供给使用频率高和正常使用的电力负载，而所述次级定子-转子对将电功率提供给使用频率低的电力负载，并且该次级定子-转子对位于所述次级整流器设备侧。

12.如权利要求11所述的串联旋转电机，其中所述使用频率高和正常使用的电力负载的额定电压是低压，而所述使用频率低的电力负载的额定电压是高压，并且所述初级定子-转子对产生并输出该低压，而所述次级定子-转子对产生并输出该高压。

13.如权利要求1所述的串联旋转电机，其中所述初级定子-转子对的转子芯的后部和所述次级定子-转子对的转子芯的前部形成为一个整体而作为一个共用部件。

14.如权利要求2所述的串联旋转电机，其中所述初级定子-转子对的转子芯的后部和所述次级定子-转子对的转子芯的前部形成为一个整体而作为一个共用部件。

Images