CN1981419A - 作为由内燃机与发电机组成的单元的发电机组的起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作为由内燃机与发电机组成的单元的发电机组的起动装置，其中，发电机转子(17)与内燃机曲轴(1)抗扭地连接，此起动装置包括至少一个装在转子(17)或定子(11)之一上的起动线圈、至少装在转子(17)或定子(11)之另一个上与流过电流的起动线圈的线圈磁场配合作用的起动磁铁、至少一个固定的线圈电流开关(24)，它有两个开关状态用于连接起动线圈与电源或分离起动线圈与电源、以及至少一个抗扭地装在转子上的开关操纵机构，它与线圈电流开关配合作用，并适用于根据转子角度位置转换所述线圈电流开关到其两个开关状态之一。

Description

作为由内燃机与发电机组成的单元的发电机组的起动装置

本发明按其类属涉及一种发电机组的起动装置，该发电机组由内燃机和发电机、尤其是由柴油机和同步发电机组成一个功能和结构单元。在这种发电机组中，发电机的转子与内燃机的曲轴抗扭地联接。

内燃机必须借助一特殊的起动装置起动，因为它不能像电动机那样由自身的力开始运行。在这里由于压缩、活塞摩擦及轴承摩擦需要克服巨大的阻力，这些阻力的大小取决于内燃机的结构类型和缸数，以及取决于润滑剂特性及发动机温度。为了在汽油机中能形成自运行所需的空气燃料混合物或在柴油机中能达到自燃温度，起动装置必须使内燃机以最低转速(起动转速)旋转，并在第一次点火后加速过程中支持最低自运行转速。通常使用电动机起动内燃机。

传统的起动装置除通常的电动机外还包括一个与接通继电器组合并与电动机的电枢轴抗扭地连接的小齿轮，它与发动机飞轮上的齿环配合作用。为了发动内燃机，小齿轮应首先很好地啮合在齿环上，然后传递为旋转发动机飞轮所需的扭矩，以及最后在正确的时刻重新脱开。为了防止在曲轴的转速超过电动机电枢轴转速时内燃机传动小齿轮，传统的起动机通常设有一自由轮机构，它促使脱开小齿轮与电动机电枢轴之间抗扭的连接。

按先有技术已知的起动装置的缺点尤其在于，这些起动装置实际上是一个单独的构件，与起动装置的结构类型和结构形式有关它需要占很大的位置。这种情况尤其发生在那些它们的功率针对大型内燃机尤其固定式柴油机设计的起动机。

此外，小齿轮和齿环在将扭矩传给飞轮时存在因机械磨损引起的高度危险。例如为了避免严重磨损应始终保证小齿轮无可指摘地啮合和脱开，为达到此目的小齿轮和齿环采用有利于此的渐开线齿形，以及小齿轮和齿环的齿往往附加地在端侧斜切。除了甚至这种措施也并不是总是能带来期望的效果外，它们还与复杂和比较昂贵的生产过程相关联。此外，为了小齿轮和齿环有更长的使用寿命要求必须选择适用的材料，其结果是再次与比较高的材料成本有关。

往往设计为滚子自由轮离合器、片式自由轮离合器或端面齿自由轮的自由轮是一种机械上复杂的装置，它易磨损以及生产时需要昂贵的费用。

若由于内燃机未能发动而需要重复起动过程，则起动机电枢必须迅速地重新置于静止状态，因为要不然不能排除有损坏起动装置的可能性。然而在传统的起动装置中，不能排除一种由于间隔时间较短地尝试彼此相继地起动造成的起动装置误操作的可能性，此时“进入”仍处于旋转中的起动机电枢内“ 起动”(“hineingestartet”)。为了避免这种误操作。可以装入专用的制动绕组，它们在起动机切断后与仍在旋转的起动机电枢并联以及起电流制动器的作用。但是这种预防措施增大起动装置的生产成本，基于这一原因往往不考虑采用。更严重的是在小齿轮脱开时起动过程进入旋转中的内燃机，因为在重新起动操作时由于发动机正在运行所以小齿轮不可能找到形状封闭的机械连接，由此可能导致齿的损坏。

由先有技术已知的起动装置另一个缺点在于，在使用电动机时必须在整流子上换向或接通大的感应电流。然而切断大的感应电流是一种很成问题的冒险，因为在线圈的磁场内储存了许多能量，不采取特殊的预防措施在切断电流时这些能量会作为火花冲击在整流子上放电，甚至可能将其破坏。为了避免这种火花将电枢绕组分得很精细，使单个绕组只有很少的圈数。与之相应，必须使用技术复杂地细分的整流子用于整流，这导致在电动机生产时比较高的成本。除此之外，可以采取另一些辅助整流措施，它们将进一步提高电动机的生产成本。

本发明的目的是，提供一种用于由内燃机与发电机组成的发电机组单元的起动装置，采用这种起动装置可以避免传统起动装置前言所列举的缺点。

按本发明此目的通过按权利要求1的起动装置达到。通过从属权利要求的特征说明本发明有利的设计。

在按本发明的用于由内燃机与发电机组成的发电机组单元的起动装置中，发电机转子与内燃机曲轴抗扭地连接，此起动装置包括至少一个可装在转子或定子上的起动线圈、至少一个与流过电流的起动线圈的线圈磁场配合作用的起动磁铁，该起动磁铁可装在转子或定子上，不过，若起动线圈装在定子上，那它就装在转子上，或，若起动线圈装在转子上，则它装在定子上、至少一个固定的线圈电流开关，该开关有两个开关状态用于连接起动线圈与电源或分离起动线圈与电源、以及至少一个抗扭地装在转子上的开关操纵机构，它与线圈电流开关配合作用，并适用于根据转子角度位置转换线圈电流开关处于其两个开关状态之一。

按本发明的起动装置以有利的方式集成在发电机内，所以与传统的起动装置相比节省了空间位置。此外，节约材料和降低成本，因为发电机的元件，如定子和转子，也可以用于起动装置的电动机。业已证实特别有利的事实是，起动装置的电动机扭矩通过发电机转子直接传给内燃机的曲轴，从而可以取消传统的由小齿轮与装在内燃机飞轮上的齿环组成的组合。起动扭矩不接触式和完全无磨损地电磁式传递。起动装置可能进入仍处于运行状态的发动机中重新起动不会出现问题，并且与传统的起动装置不同，这不会导致损坏起动装置。确切地说，可在任何时刻和在起动装置及内燃机的任何工作状态无损坏危险地操作起动装置。电流的整流不使用传统的整流子而是仅通过起动线圈相位正确地通电来实现。

按本发明的起动装置一种有利的设计，线圈电流开关配备有可克服复位力移动的开关磁铁，通过它的移动转换线图电流开关的开关状态。开关操纵机构设计为板状元件的形式，它用磁性或铁磁性材料尤其铁制，它可随转子的旋转被置于一个相对于线圈电流开关的开关磁铁的位置，在此位置开关磁铁通过磁场相互作用与板状元件相吸并因而运动，从而转换线圈电流开关。为了在开关磁铁与板状元件之间能有足够的磁相互作用，起动装置更实用地设计为使板状元件和开关磁铁彼此对置的面沿轴向的投影必须按规定的程度重合，以导致移动开关磁铁。

对此进一步规定，线圈电流开关在通过板状元件操纵时，亦即在开关磁铁与板状元件之间有足够的相互磁作用时，被置于一个“闭合的”开关状态，此时起动线圈与电源连接，所以起动线圈通电。一直保持线圈电流开关的这种开关状态，使板状元件基于其与开关磁铁相吸的磁场相互作用有能力将开关磁铁固定在其移动后的位置上。线圈电流开关过渡到其闭合的开关状态的转换过程可例如设计为，使板状元件与线圈电流开关彼此对置的面沿轴向的投影必须有至少约70％的重叠量。反过来说，在重叠量较小的情况下，在板状元件与开关磁铁之间存在的相吸的磁场相互作用，不足以用于运动开关磁铁和用于转换线圈电流开关，所以线圈电流开关过渡到其“断开的”开关状态，在此状态起动线圈没有电流通过。与之不同，线圈电流开关也可以设计为，使它在开关磁铁与板状元件之间有足够的磁场相互作用用于移动开关磁铁时，过渡到其断开的开关状态，此时起动线圈与电源分离，或反之。

也就是说，当转子旋转一圈时线圈电流开关至少转换两次，亦即第一次，对于一个可预定的在开关磁铁与板状元件互相对置面之间有足够重叠量的角度范围，该线圈电流开关被置于其闭合的开关状态，此时起动线圈与电源连接，以及第二次，在所述可预定的角度范围之外时所述线圈电流开关处于其断开的开关状态，此时起动线圈与电源分离。按特别有利的方式可以取消传统的用于电流换向的整流子，因为起动线圈仅通过线圈电流开关的闭合和断开便可以相位正确地与电源连接或与电源分离。在有多个起动线圈的情况下特别优选的是，多个起动线圈同时通电，以达到短时的总合扭矩。

板状元件有利地设计为至少一个扇形圆盘段的形式。

按本发明另一项有利的设计，转子有一个用于板状元件的径向导引装置，板状元件在导引装置内可沿径向运动地导引。此外，转子配备有至少一个弹性的弹簧装置，它以其一端固定在转子上和以其另一端固定在板状元件上。板状元件通过弹簧装置沿径向朝转子旋转轴线的方向弹性地弹簧加载。换句话说，如果离心力大到超过弹簧装置的弹簧压力，则通过在转子旋转期间作用在板状元件上的离心力，使板状元件在径向导引装置内克服弹簧装置的弹簧力沿径向从旋转轴线移开。

按本发明的一项有利的设计，将板状元件设计为，在高于转子的一个可预定的转速时，它可通过作用的离心力和克服弹簧装置的弹簧力占据一个位置，此时线圈电流开关的开关磁铁与板状元件之间相吸的磁场相互作用，对于移动开关磁铁和转换线圈电流开关过小。换句话说，板状元件通过离心力沿径向从旋转轴线移开如此远，以致板状元件与线圈电流开关彼此对置的面沿发电机轴向的投影不再有足够的重叠量，来促使开关磁铁运动和将线圈电流开关转移到其闭合的开关状态。这意味着，对于上面列举的用于通过板状元件运动开关磁铁的例子，开关磁铁与板状元件彼此对置的面沿轴向的投影必要的重叠量为70％，在高于转子可预定的转速时，由于离心力造成板状元件径向运动，使存在的重叠量小于70％。

因此，按技术上极为简单的方式，起动装置在可预定的尤其可与内燃机最低起动转速相对应并例如等于350U/min的转速时与内燃机的曲轴脱开。可以取消另一些用于脱开起动装置或使起动装置失效的通常会增加成本的保护装置。

还比较有利的是起动线圈可通过有两个开关状态的空转开关与带有一个二极管的空转回路连接。由此可按简单和便宜的方式通过空转回路在断开高感应电流时降低起动线圈的磁能。由此，以简单的方式避免了可能因火花冲击所造成的开关触点的破坏。为此不需要采取附加的保护性预防措施。

有利的是，空转开关在结构上与线圈电流开关相同以及如线圈电流开关那样由板状元件换向。因此板状元件可通过转子的旋转被置于一个相对于空转开关的开关磁铁的位置，在此位置空转开关通过空转开关的开关磁铁与板状元件之间的磁场相互作用转换。此外有利的是，在高于转子的一个可预定的转速时，板状元件可通过作用的离心力和克服弹性的弹簧装置的弹簧力占据一个位置，在此位置空转开关的开关磁铁与板状元件之间的磁场相互作用，对于转换空转开关过小。在空转开关中板状元件的这一位置，有利地与在线圈电流开关中板状元件相应的位置一致。通过利用板状元件操纵空转开关，也就是说，当空转开关的开关磁铁与板状元件之间有足够的用于移动开关磁铁的磁场相互作用时，空转开关转移到其“闭合的”开关状态，换句话说，起动线圈在此开关状态通过空转回路短路。若在空转开关的开关磁铁与板状元件之间没有足够的磁场相互作用，则开关磁铁将空转开关转换到其“断开的”开关状态，此时起动线圈不通过空转回路短路。

有利地，空转开关沿转子旋转方向连接在起动线圈开关的后面。这意味着空转开关通过板状元件按时间顺序连接在线圈电流开关之后。因此，当线圈电流开关转换到其断开的开关状态时，按有利的方式将空转开关转换到其闭合的开关状态，以便降低在起动线圈中储存的磁能。但在这里应当注意，一旦在起动线圈内的电流衰减到低于最小值，则必须迅速重新断开空转开关，因为要不然通过起动线圈在磁场内的运动和空转回路的闭合，会在起动线圈内感应出运动电压，该运动电压会导致一种与高的损失相关联的通过空转回路的短路电流。

通过板状元件操纵空转开关，空转回路可以按极简单和经济的方式接通起动线圈的电流回路或与之分离，这尤其在传统的直流电动机中是一种在技术上极其困难的冒险。

因此，当转子旋转时首先建立起在线圈电流开关的开关磁铁与板状元件之间足以用于开关过程的相吸的磁场相互作用并闭合线圈电流开关，由此使起动线圈通入电流。接着，板状元件到达空转开关的开关磁铁并也将它闭合，由此闭合空转回路。因而在此时刻不仅线圈电流开关而且空转回路的开关均已闭合，此时，二极管沿截止方向极化，因此电流还不能通过空转回路进行流动。自线圈电流开关闭合后若转子进一步旋转超出一个可预定的角度范围，则线圈电流开关重新断开，其结果是，使起动线圈与电源分离。因为空转回路在此时刻是闭合的，储存在起动线圈中的磁场能量现在可以通过空转回路降低。最后，自空转开关闭合后，当转子进一步旋转而超过一个可规定的角度范围时，空转开关就重新断开，其结果是，使空转回路也重新断开。

按特别有利的方式，通过空转开关取决于转子转速的操纵时刻，调整空转开关在线圈电流开关断开后仍保持闭合的持续时间。当转子的转速较高时，空转开关的开关磁铁在线圈电流开关断开后被板状元件吸引的持续时间，比在转子的转速较低时的持续时间更短。但因为在转子的转速较低时有比在更高转速时更大的电流流过起动线圈，所以在转子转速较低时还必须将起动线圈磁场内储存的比转子转速较高时大的能量降低。在较低的转子转速时储存在起动线圈磁场内较大的能量可以采取下列措施以有效的方式降低，即，在线圈电流开关断开后，在转子的低转速时空转开关比在转子较高的转速时更长时间地闭合。反之，空转开关在转子较高的转速时更快地重新断开，因此在较高的转子转速时储存在起动线圈磁场内较少的能量可按有效的方式降低。与此同时，在转子转速较高时，通过更迅速地断开空转开关可以有利的方式防止，在成功地降低起动线圈的磁场能量后以及在空转回路仍闭合的情况下，在起动线圈内的运动电压被短路。

按特别有利的方式，所述起动装置包括三个起动线圈，沿转子的旋转方向观察，它们沿其作用方向分别有一角度间隔120°，为的是达到将扭矩有效地传给发电机转子。在这里有利的是，每个起动线圈配备有自己的空转回路，它可以分别通过空转开关与起动线圈短路。

随着转子旋转满一圈，在相应地配置各自的线圈电流开关和空转开关和通过板状元件操纵的情况下，它们按时间顺序操纵如下。首先闭合第一个起动线圈的线圈电流开关，然后闭合相关的空转开关。接着彼此相继地重新断开第一个起动线圈的线圈电流开关和第一个起动线圈的空转开关。然后闭合第二个起动线圈的线圈电流开关和第二个起动线圈的空转开关，接着先后重新断开。在这之后，闭合第三个起动线圈的线圈电流开关和然后第三个起动线圈的空转开关。最后，重新将它们断开。以此方式可以没有传统的整流子通过相位正确地闭合和断开线圈电流开关，亦即起动线圈通电和断开，达到电枢电流简单而更可靠的换向。在这方面特别有利的是，两个起动线圈限时地同时通电，也就是说，实行每两个线圈电流在时间上的重叠，以短时获得由两个起动线圈相加的总合扭矩和避免扭矩空隙。

按本发明的上述实施形式尤其规定，空转开关就象线圈电流开关一样通过与相同板状元件的磁场相互作用来转换。但在这里应当指出，这也可以借助第二个板状元件实现，与第一个用于线圈电流开关的板状元件相比，沿径向看它布置在更靠里或外。为此，空转开关必须有一个与第二个板状元件的径向位置相应的位置。因此，例如通过两个板状元件不同的几何尺寸，还可以使空转开关的转换时刻完全独立于线圈电流开关的转换时刻确定。由此例如线圈电流开关和空转开关可以同时闭合，并有时间延迟地才彼此相继重新断开。

按本发明的起动装置特别优选地安装在发电机组中，它有一个固定的电枢绕组和装在转子内的永久磁铁用于发电机的励磁，其中，作为外转子的转子构成柴油机的飞轮，以及定子支承电枢绕组和装在转子的内部，转子加装在风扇叶轮上，风扇叶轮本身在端侧通过法兰固定在驱动发动机的曲轴上，定子设计为叠片铁芯，它支承电枢绕组并借助穿过在其叠片铁芯内的孔将叠片铁芯夹紧在一起的定子螺钉与发电机外壳盖的内环连接，转子设计为叠片铁芯，它支承用于激励旋转磁场的永久磁铁并在圆周上多处借助穿过在其叠片铁芯内的孔将叠片铁芯夹紧在一起的夹紧螺钉与风扇叶轮连接。在本申请人的德国专利申请公开说明书DE10010248A1中介绍了这种发电机组。这里全面参照此公开文献公开的内容。

按本发明的将起动装置安装在上述发电机组中的一项有利的设计，起动装置的励磁装置优选地是用于发电机励磁的永久磁铁，所以可以取消给所述起动装置配设一个与该永久磁铁不同的励磁装置。

此外，起动装置的所述至少一个起动线圈设计为一个与发电机固定的电枢绕组不同的定子绕组的形式。

按技术上简单的方式，线圈电流开关和起动开关可以装在外壳盖内侧。

下面借助附图说明本发明的实施形式。其中：

图1示意表示本发明的一种实施形式通过发电机组的发电机的纵剖面俯视图；

图2示意表示本发明的一种实施形式在线圈电流开关和空转开关的轴向高度处按图1中剖切线D-D通过发电机组的发电机的横截面俯视图；

图3示意表示本发明的一种实施形式在板状元件的轴向高度处按图1中剖切线C-C通过发电机组的发电机的横截面俯视图；

图4示意表示本发明的线圈电流开关和空转开关按图2中剖切线B-B的纵剖面俯视图以及按图3中剖切线A-A对于板状元件的径向导引装置的俯视图；以及

图5表示在图1至4中表示的按本发明的起动装置的线路图。

在附图中相同或对应的部分采用同样的附图标记表示。

图1至4表示发电机组的一种实施形式。作为驱动发动机优选地考虑柴油机，图中只用虚线表示了柴油机的曲轴1的连接端。在曲轴1的端侧借助螺钉3加装有一个风扇叶轮2。该风扇叶轮2有叶片组4用于产生冷却发动机和发电机的气流。

在发动机一侧的连接外壳5沿径向向外围绕着其中安装有风扇叶轮2的空腔；它朝发动机方向开口以及在其对置侧有一个带有螺纹孔的环形法兰6，螺纹孔中旋入用于连接圆柱形发电机外壳8的固定螺钉7，因此发电机外壳在两个端侧平面地夹紧。固定螺钉7在发电机外壳8的内侧沿圆周分布地排列以及贯穿整个外壳长度。在发电机外壳8附图中的左端设发电机外壳盖9，它在沿径向向内伸的辐条上有一个盖内环10，发电机的定子11固定在它上面。固定螺钉7的杆穿过发电机外壳盖9内的孔伸出；螺母13拧在它的自由端螺纹12上，从而将发电机外壳盖9固定在发电机外壳8上。

按本实施例沿圆周分布地设八个固定螺钉7，而用六个定子螺钉14便足以将定子固定在盖内环10上，它们穿过定子11叠片铁芯的孔并用此螺钉与外壳盖9固定在一起。定子11以此方式固定在外壳上，在这里，构成定子11的叠片铁芯通过定子螺钉14夹紧在一起。在定子11叠片铁芯相应的槽16内容纳发电机的三相绕组的绕组相。

定子11被转子17围绕，它同样由叠片铁芯构成，叠片铁芯借助夹紧螺钉18夹紧在一起，夹紧螺钉将在发动机侧的螺纹端19旋入风扇叶轮2相应的螺纹孔内。在风扇叶轮2与转子17的对应侧之间夹紧一些套在夹紧螺钉18上的支承套筒20。转子17因而与风扇叶轮2抗扭地连接。转子在其内圆周相对于定子11形成一个狭窄的约2mm宽的气隙21。此外，转子17有沿轴向连续的在两个扇形段内部延伸的大体圆形的窝22，从两侧在其中插入磁性元件23，这些磁性元件负责发电机的励磁。

按图3，永久磁铁23如此插入窝22内，即，使它们多边形分布彼此紧密并列地形成两极。通过将一个极再细分成一些小的磁性元件，使它们能经济地生产；它们的装配通过一种恰当的为了装配暂时造成的磁接地变得非常容易。因此一个个磁性元件23可以几乎不用力地插入为此所设的窝内。在这里省去了磁性元件23专用的固定装置，因为这些磁性元件在工作时通过其磁力沿轴向固定和支承在窝内，所以它们能顺利地承受工作中产生的离心力。

由图1可以看出，用于起动线圈与电源(未表示)连接或分离的线圈电流开关24固定在外壳盖9上。此外，在转子17上抗扭地安装了一个板状元件25，它与线圈电流开关24处于互相面对的位置。在线圈电流开关24与板状元件25之间图示的对置位置下，在线圈电流开关24与板状元件25之间存在的磁场相互作用，足以使线圈电流开关24转移到其闭合的开关状态。

按图2的视图表示发电机外壳盖9，它用固定螺钉7通过圆柱形发电机外壳8平面地固定在风扇外壳或连接外壳5的环形法兰6上，在这里是按图1中的剖切线D-D在线圈电流开关或空转开关的高度上通过发电机延伸的轴向剖面。在外壳盖9上固定三个线圈电流开关S1、S3、S5和三个空转开关S2、S4、S6，其中在每一个线圈电流开关旁布置一个空转开关。三个起动线圈26、27、28绕定子11的槽16卷绕。这三个起动线圈这样排列，即，沿转子的旋转方向观察，使它们的作用方向分别有120°的角度间隔。为每个起动线圈配设一个分别由一个线圈电流开关和一个空转开关组成的开关对。这些开关对相对于转子圆周等距离分布。

在图3中表示形式上为两个扇形圆盘段31、32的板状元件。两个扇形圆盘段之一31(在附图中表示在左边)通过两个蝶形弹簧33、34朝转子旋转轴线15的方向弹簧加载。为此第一个蝶形弹簧34将其螺旋形的端部38固定在转子17上，而将其边端37悬挂在扇形圆盘段31上。第二个蝶形弹簧33将其螺旋形的端部36固定在转子17上，而将其边端35悬挂在扇形圆盘段31上。

两个扇形圆盘段中另一个32(在附图中表示在右边)通过两个蝶形弹簧39、40朝转子旋转轴线15的方向弹簧加载。为此第一个蝶形弹簧39将其螺旋形的端部41固定在转子17上，而将其边端42悬挂在扇形圆盘段32上。第二个蝶形弹簧40将其螺旋形的端部43固定在转子17上，而将其边端44悬挂在扇形圆盘段32上。

在图3中表示的两个扇形圆盘段31、32的位置相应于转子以高于350转/分钟的转速旋转期间的一个位置。在所述转速的情况下，两个扇形圆盘段31、32克服它们各自蝶形弹簧33、34、39、40的弹簧力沿径向移动如此之远，以致在线圈电流开关或空转开关与扇形圆盘段31、32之间存在的磁场相互作用，不再足以使线圈电流开关或空转开关转移到它们各自闭合的开关状态。用虚线暗示了一个线圈电流开关24，从而可清楚看出扇形圆盘段31、32与各自开关的相对位置。

两个扇形圆盘段31、32在离心力作用下沿径向的运动在一个径向导引装置内部进行，该径向导引装置表示在与按图3的剖切线A-A对应的图4下图中。板状元件31在一个U形的导引装置45内导引，该导引装置45设有一个下止挡和一个上止挡。在这里，若离心力没有能力超过蝶形弹簧的弹簧力，则板状元件贴靠在下止挡上。另一方面，当离心力足够大时板状元件便压靠在上止挡上。

两个扇形圆盘段31、32总共占有120°的角度范围。在扇形圆盘段31、32按时间顺序先后闭合线圈电流开关S1、S3和S5的前提条件下，首先第一个绕组26通电并因而产生扭矩，经过120°第二个绕组27通电并因而产生扭矩，以及再经过120°第三个绕组28通电并因而产生扭矩。因为每个起动线圈26、27、28针对在为一个180°角度范围通电时认为是一个正的扭矩设计的，其结果是，对于每两个起动线圈的一个60°的重合区可产生共同的扭矩。也就是说，若第一个起动线圈26在基准角0°时开始产生一个沿正向的扭矩，则第二个起动线圈27经过120°后也已经开始产生一个沿正方向的扭矩，而在此期间第一个起动线圈26总共为180°产生正的扭矩，所以第一个起动线圈26与第二个起动线圈27为从120°至180°的角度范围共同产生沿正向的扭矩。所述的这种扭矩增大，可以例如在柴油机中以有利的方式使用于克服大的压缩功，以及保证在电流从绕组26向绕组27转移时不会形成电流或扭矩间隙。

图4的上图表示由一个线圈电流开关S1和一个空转开关S2组成的开关对沿图2中剖面线B-B的纵剖面图，它们固定在外壳盖9上。线圈电流开关S1与空转开关S2按相同的方式设计，也就是说，线圈电流开关和空转开关结构相同。这两个开关都配备有一块开关磁铁46、47，它可以克服复位力沿双向箭头指明的方向移动，由此转换开关。若扇形圆盘段将足够的磁场相互作用施加在开关磁铁上，则线圈电流开关S1的开关磁铁47和空转开关S2的开关磁铁46被扇形圆盘段吸引并(在图4中向下)运动，由此使开关转移到它们各自闭合的开关状态。当将这两个开关相应地相对于转子旋转方向布置时，首先转换线圈电流开关和接着转换空转开关。

图5表示在图1至4中表示的按本发明的起动装置线路图。由此线路图可以看出，三个线圈26、27、28可以与一个电源48连接。为了使起动装置投入运行，必须首先闭合一个主开关49。为了在主开关49闭合时使第一个线圈26与电源48连接，必须闭合连接在第一个线圈26下游的线圈电流开关S1。为了在主开关49闭合时使第二个线圈27与电源48连接，必须闭合连接在第二个线圈27下游的线圈电流开关S3。为了在主开关49闭合时使第三个线圈28与电源48连接，必须闭合连接在第三个线圈28下游的线圈电流开关S5。此外，此开关回路与地56连接。

第一个线圈26可与第一个带有二极管51的空转回路50连接。为此只须闭合空转开关S2。同理，第二个线圈27可与第二个具有二极管53的空转回路52连接。为此只须闭合空转开关S4。以相同的方式，第三个线圈28可与第三个具有二极管55的空转回路54连接。为此只须闭合空转开关S6。

Claims (16)

1.一种作为由内燃机与发电机组成的单元的发电机组的起动装置，其中，该发电机的转子(17)与内燃机的曲轴(1)抗扭地连接，其特征为：所述起动装置包括至少一个装在所述转子(17)或定子(11)之一上的起动线圈(26、27、28)、至少一个装在所述转子(17)或定子(11)之另一个上并与流过电流的起动线圈(26、27、28)的线圈磁场配合作用的起动磁铁、至少一个固定的线圈电流开关(S1、S3、S5)，该线圈电流开关(S1、S3、S5)有两个开关状态用于将所述起动线圈(26、27、28)与一电源连接起来或使它们断开连接、以及还包括至少一个抗扭地装在转子(17)上的开关操纵机构，该开关操纵机构与所述线圈电流开关(S1、S3、S5)配合作用，并适用于根据转子角度位置转换所述线圈电流开关(S1、S3、S5)到其两个开关状态之一。

2.按照权利要求1所述的起动装置，其特征为，所述开关操纵机构适用于同时转换多个、尤其是两个线圈电流开关(S1、S3、S5)到一个彼此相应的开关状态。

3.按照权利要求1或2所述的起动装置，其特征为，所述线圈电流开关(S1)配备有可克服复位力移动的一开关磁铁(47)，通过该开关磁铁(47)的移动实现对所述线圈电流开关(S1)的开关操作，其中，所述开关磁铁(47)适用于与形式上为用磁性或铁磁性材料制的、尤其是铁制的板状元件(25)的所述开关操纵机构配合作用而致其移动。

4.按照权利要求3所述的起动装置，其特征为，所述板状元件(25)以至少一个扇形圆盘段(31)的形式存在。

5.按照权利要求3或4所述的起动装置，其特征为，所述转子(17)有一个用于板状元件(25)的径向导引装置(45)。

6.按照权利要求2至4之一所述的起动装置，其特征为，所述转子(17)配备有至少一个弹性的弹簧装置(33；34)，后者以其一端固定在转子上和以其另一端固定在板状元件(25)上，由此使得所述板状元件(25)沿径向朝向转子(17)旋转轴线的方向被弹性地弹簧加载。

7.按照权利要求6所述的起动装置，其特征为，在高于转子(17)的一个可预定的转速时，所述板状元件(25)可通过作用的离心力占据一个位置，此时，所述线圈电流开关(S1)的开关磁铁(47)通过与所述板状元件(25)的磁相互作用而不能移动。

8.按照上述任一项权利要求所述的起动装置，其特征为，所述起动线圈(26)可通过有两个开关状态的空转开关(S2)与带有一个二极管(51)的空转回路连接。

9.按照权利要求8所述的起动装置，其特征为，所述空转开关(S2)配备有一个可克服复位力移动的开关磁铁(46)，通过该开关磁铁(46)的移动实现该空转开关(S2)的开关操作，其中，该开关磁铁(46)适用于与形式上为用磁性或铁磁性材料制的、尤其是铁制的板状元件(25)的所述开关操纵机构配合作用而致其移动。

10.按照权利要求9所述的起动装置，其特征为，在高于转子(17)的一个可预定的转速时，所述板状元件(25)可通过作用的离心力占据一个位置，此时，所述线圈电流开关(S2)的开关磁铁(46)通过与板状元件(25)的磁性相互作用不能移动。

11.按照权利要求8至10之一所述的起动装置，其特征为，所述空转开关(S2)沿转子(17)的旋转方向连接在所述起动线圈开关(S1)的下游。

12.按照上述任一项权利要求所述的起动装置，其特征为，它包括三个起动线圈(26、27、28)，沿转子(17)的旋转方向观察，它们沿其作用方向分别有一角度间隔为120°。

13.按照上述任一项权利要求所述的起动装置，其用于一发电机组，该发电机组

-有一个固定的电枢绕组和装在转子(17)内的永久磁铁(23)用于发电机的励磁，

-作为外转子的转子(17)构成柴油机的飞轮，以及定子(11)支承电枢绕组和装在转子(17)的内部，

-转子(17)加装在一风扇叶轮(2)上，该风扇叶轮本身在端侧通过法兰连接在驱动发动机的曲轴(1)上，

-定子(11)设计为叠片铁芯，它支承电枢绕组并借助穿过在其叠片铁芯内的孔将叠片铁芯夹紧在一起的定子螺钉(14)与发电机外壳盖(9)的内环(10)连接，

-转子(17)设计为叠片铁芯，它支承用于产生旋转磁场的永久磁铁(23)并在圆周上多处借助穿过在其叠片铁芯内的孔将叠片铁芯夹紧在一起的夹紧螺钉(18)与风扇叶轮(2)连接。

14.按照权利要求13所述的起动装置，其特征为，所述起动装置的起动磁铁是用于发电机励磁的永久磁铁。

15.按照权利要求13至14所述的起动装置，其特征为，所述至少一个起动线圈(26)设计为一个与发电机固定的电枢绕组不同的定子绕组的形式。

16.按照权利要求13至15之一所述的起动装置，其特征为，所述线圈电流开关(S1)和空转开关(S2)装在外壳盖(9)内侧上。

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