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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine
für Fahrzeuge zur Montage auf einem Fahrzeug, beispielsweise
einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen.
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2. Beschreibung des zugehörigen
Standes der Technik
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In
Berücksichtigung der Zunahme auf dem Fahrzeug befindlicher
elektrischer Verbraucher mit dem Fortschritt der Computerisierung
des Fahrzeugs haben Kraftfahrzeuggeneratoren in der Größe
zugenommen. Im Einzelnen wurde die Zunahme von auf dem Fahrzeug
befindlichen elektrischen Verbrauchern durch Vergrößerung
der körperlichen Baugrößen der Rotorwicklungen
und durch Vergrößerung der Erregerströme
berücksichtigt. Andererseits jedoch verursacht dies Probleme
bezüglich der Vergrößerung der Rotorträgheit
und des Auftretens eines Durchrutschens der Treibriemens oder eines
Flatterns des Treibriemens aufgrund der Zunahme des Generator-Riemenscheibenverhältnisses.
Mittlerweile tritt das Problem von Motordrehzahlveränderungen
aufgrund der Kraftkopplung als Ergebnis der Hinentwicklung zur Montage
eines V-Motors, und zum Vorsehen eines Zylinderpausensystems zur
Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit hervor. Angesichts
dieser Probleme verwenden viele Fahrzeughersteller und Fahrzeugteilehersteller
Riemenscheiben mit einer Drehzahländerungs-Absorptionsfunktion.
Solche Riemenscheiben jedoch erfordern unterschiedliche Einstellungen
von einer Motorkomponente zu einer anderen Komponente und es bestehen Bedenken
bezüglich ihrer Dauerhaftigkeit.
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Demgemäß wurden
Versuche gemacht, dieselbe Funktion einer Kupplungsriemenscheibe
oder einer Dämpferriemenscheibe durch Ausführung
von aktiver Drehmomentsteuerung an einem Fahrzeuggenerator unabhängig
von der Motorkomponente zu erreichen. Es sei beispielsweise auf
die
Japanische Patentanmeldung,
Offenlegungsschrift Nr. 2003-174797 verwiesen. Um jedoch
die Versuche in die Praxis umzusetzen muss eine Zeitkonstante des Fahrzeuggenerators
wesentlich vermindert werden.
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Zur
Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist es weiterhin bekannt,
auf dem Fahrzeug einen Motor-Generator zu montieren, welcher als Motor
arbeitet, wenn nach einem Leerlauf-Motorstopp beispielsweise ein
Neustart erfolgt. Ein solcher Motor-Generator muss rasch ein Drehmoment
aufbauen, wenn er als Motor arbeitet. In diesem Falle jedoch muss
eine Zeitkonstante des Motor-Generators ausreichend klein sein.
Es ist bekannt, eine zweite Feldspule parallel zu dem Rotor des
Motor-Generators zu schalten, um die Zeitkonstante des Motor-Generators
herabzusetzen. Beispielsweise sei auf die
Japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr.
2003-174798 verwiesen.
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Nachdem
aber die Konstruktion, welche in der letztgenannten Japanischen
Patentanmeldung geoffenbart ist, es erforderlich macht, dass zwei
unterschiedliche Feldwicklungen in einem begrenzten Raum in dem
Rotor untergebracht werden, besteht das Problem hoher Herstellungskosten
aufgrund der Erhöhung der benötigen Arbeitszeit
(man-hours), und ein Problem der Verminderung der Ausgangsleistung
aufgrund der Verminderung der magnetomotorischen Kraft.
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Andererseits
muss bei der Konstruktion, welche in der ersten Japanischen Patentanmeldung
geoffenbart ist, die Spannung, welche an die Erregerwicklung gelegt
wird, unter bestimmten Umständen erhöht werden,
um die Zeitkonstante wesentlich zu vermindern, um hierdurch rasch
den Erregerstrom aufzubauen. Da diese Konstruktion somit einen komplizierten
Mechanismus für den Spannungsschaltvorgang und auch eine
Quelle hoher Spannung benötigt, sind die Herstellungskosten
bei dieser Konstruktion aufgrund einer komplizierten Generatorsteuereinrichtung
hoch und es ist eine gute Isolation für hohe Spannungen
erforderlich.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Fahrzeuggenerator, welcher folgendes
enthält:
einen Rotor, um welchen eine Feldwicklung
gewickelt ist, welche mit einem Feldstrom gespeist wird, um einen
Feldpol des Rotors zu magnetisieren, so dass ein rotierendes Magnetfeld
erzeugt wird;
einen Anker, in welchem abhängig von
dem rotierenden Magnetfeld eine Wechselspannung induziert wird;
einen
Gleichrichter, welcher die Wechselspannung in eine Gleichspannung
gleichrichtet, welche eine Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators
bildet; und
eine Spannungsregeleinrichtung, welche die Ausgangsspannung
regelt;
wobei die Spannungsregeleinrichtung eine Bezugsspannungs-Einstellschaltung
enthält, welche den Feldstrom derart einstellt, dass die
Ausgangsspannung auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, und
eine Nachführschaltung enthält, welche den Feldstrom,
welcher durch die Bezugsspannungs-Einstellschaltung eingestellt
wird, erhöht oder schwächt.
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Die
Bezugsspannungs-Einstellschaltung kann so aufgebaut sein, dass sie
ein Steuersignal abgibt, um die Ausgangsspannung auf den vorbestimmten
Wert zu der Nachführschaltung zu regeln, und die Nachführschaltung
kann so ausgebildet sein, dass sie einen regenerativen Lademodusbetrieb
ausführt, um zeitweise eine elektromotorische Gegenkraft
zu speichern, welche in der Feldwicklung auftritt, und einen Aufwärts-Entlademodusbetrieb
durchführt, um die zeitweise gespeicherte elektromotorische
Gegenkraft zu der Feldwicklung in Abhängigkeit von dem
Steuersignal zu entladen.
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Die
Nachführschaltung kann eine erste Diode enthalten, welche
an ihrer Kathode mit einem Ende der Feldwicklung verbunden ist,
wobei über die Kathode die Feldwicklung mit der Gleichstromleistung
von einer äußeren Batterie gespeist wird, ferner eine
zweite Diode, welche mit ihrer Anode an das andere Ende der Feldwicklung
angeschlossen ist, fernerhin einen Kondensator, welcher mit einer
Kathode der zweiten Diode an seinem einen Anschluss verbunden ist,
während sein anderer Anschluss geerdet ist, so dass er
regenerativ durch die elektromotorische Gegenkraft über
die zweite Diode geladen wird, und ein Schaltelement, welches zwischen
die Kathode der ersten Diode und das eine Ende der Feldwicklung
an ihrem anderen Anschluss geschaltet und zwischen die Kathode der
zweiten Diode und den einen Anschluss des Kondensators an seinem
anderen Anschluss gelegt ist, um das Schalten zwischen dem regenerativen
Lademodusbetrieb und dem Aufwärts-Entlademodusbetrieb gemäß dem
Steuersignal vorzunehmen, welches zu seinem Steueranschluss geführt
wird.
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Das
Schaltelement kann ein Feldeffekttransistor sein, der entsprechend
dem Steuersignal eine EIN-/AUS-Steuerung erfährt.
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Die
Nachführschaltung kann so ausgebildet sein, dass sie die
Feldwicklung mit einer Spannung versorgt, welche höher
als eine Spannung von einer äußeren Batterie ist,
welche durch den Fahrzeuggenerator geladen wird und den Feldstrom
an die Feldwicklung liefert, um den Feldstrom zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß ist
eine rotierende elektrische Maschine für Fahrzeuge geschaffen,
welche eine ausreichend kurze Zeitkonstante aufweist, ohne dass
die Herstellungskosten erhöht und die Ausgangsleistung
erniedrigt werden. Weiter ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Fahrzeug-Motor-Generator geschaffen, welcher rasch
ein Drehmoment aufbauen kann, wenn er als Motor arbeitet.
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Andere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und der Ansprüche.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den begleitenden Zeichnungen stellen dar:
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1 ein
Schaltbild, welches den Aufbau eines Fahrzeuggenerators gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ein
Schaltbild, welches den Aufbau einer Variante des Fahrzeuggenerators
gemäß der Ausführungsform der Erfindung
wiedergibt;
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3 eine
erläuternde Darstellung zur Erklärung des regenerativen
Lademodusbetriebs des Fahrzeuggenerators;
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4 eine
erläuternde Darstellung zur Erklärung des Aufwärts-Entlademodusbetriebs
des Fahrzeuggenerators;
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5 eine
Tabelle, welche die Zustände der verschiedenen Komponenten
des Fahrzeuggenerators sowohl in dem regenerativen Lademodus als auch
in dem Aufwärts-Entlademodus aufzeigt;
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6 ein
Diagramm, welches die Veränderung eines Feldstromes im
Fahrzeuggenerator über der Zeit darstellt;
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7 eine
ausschnittsweise Vergrößerung des Diagramms von 6,
welche den Feldstrom um seine Anstiegszeit herum zeigt;
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8 eine
ausschnittsweise Vergrößerung des Diagramms nach 6,
welche den Feldstrom um seine Abfallszeit herum darstellt;
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9 ein
Diagramm, welches eine Eingangsleistung, eine Eingangsspannung und
einen Eingangsstrom der Feldwicklung des Fahrzeuggenerators unmittelbar
nach Beginn des Aufwärts-Entlademodus zeigt;
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10 ein
Diagramm, welches Veränderungen der Eingangsleistung, der
Eingangsspannung und des Eingangsstroms der Feldwicklung des Fahrzeuggenerators
unmittelbar nach Beginn des regenerativen Lademodus über
der Zeit aufzeigt;
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11A ein Diagramm, welches eine Veränderung
der Ladeenergie über der Zeit aufzeigt, welche in einem
Kondensator des Fahrzeuggenerators gespeichert ist; und
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11B ein Diagramm, welches eine Veränderung
der entladbaren Energie (Restenergie), welche in dem Kondensator
des Fahrzeuggenerators gespeichert ist, über der Zeit aufzeigt.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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1 ist
ein Schaltbild, welches einen Aufbau eines Fahrzeuggenerators 1 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Generator 1 enthält
eine Ankerwicklung 2, einen Gleichrichter 3, eine
Feldwicklung 4 und eine Spannungsregeleinrichtung 5.
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Die
Ankerwicklung 2 ist eine mehrphasige Wicklung (im vorliegenden
Ausführungsbeispiel einen Dreiphasenwicklung), welche um
einen Statorkern gewickelt ist, um den Anker zu bilden. Eine Ausgangswechselspannung,
welche in der Ankerwicklung 2 induziert wird, wird zu dem
Gleichrichter 3 geführt. Der Gleichrichter 3 ist
ein Vollwellengleichrichter zur Umwandlung der in der Ankerwicklung 2 induzierten
Ausgangswechselspannung in eine Gleichspannung. Der Gleichrichter 3 enthält
Gleichrichterelemente für die jeweiligen Phasen der Ankerwicklung 2.
Die Gleichrichterelemente können Dioden sein. Die Feldwicklung 4 erzeugt
den notwendigen verbindenden magnetischen Fluss zur Induzierung
der Wechselspannung in der Ankerwicklung 2. Die Feldwicklung 4 ist
um einen Feldpol (nicht dargestellt) gewickelt, um den Rotor auszubilden.
Der Feldpol wird magnetisiert, indem ein Feldstrom zu der Feldwicklung 4 geführt
wird.
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Die
Spannungsregeleinrichtung 5 reguliert eine Ausgangsspannung
des Generators 1 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches
durch Einstellung des zu der Feldwicklung 4 geführten
Feldstromes. Die Spannungsregeleinrichtung 5 enthält
eine Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 und eine Nachführschaltung 51.
Die Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 stellt den Feldstrom,
welcher zu der Feldwicklung 4 geführt wird, so
ein, dass hierdurch die Ausgangsspannung des Generators 1 geregelt wird.
Im Einzelnen gibt die Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 ein
Steuersignal ab, um eine Ausgangsspannung des Gleichrichters 3 bei
einem Bezugsspannungswert einzustellen.
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Die
Nachführschaltung 51 führt einen Aufwärtsstufungsbetrieb
und einen regenerativen Ladebetrieb an der Feldwicklung 4 in
Abhängigkeit von dem Steuersignal durch, welches von der
Bezugsspannungs-Einstellspannung 50 abgegeben wird, um
den Feldstrom, welcher durch die Feldwicklung 4 fließt,
zu verstärken oder abzuschwächen. Mehr im Einzelnen
enthält die Nachführungsschaltung 51 eine
Diode 52, über welche die Feldwicklung 4 mit Leistung
von einer Batterie 6 versorgt wird, einen Kondensator 53,
welcher regenerativ durch eine elektromotorische Gegenkraft geladen
wird, welche in der Feldwicklung 4 auftritt, eine Diode 54, über
welche die elektromotorische Gegenkraft an den Kondensator 53 gelegt
wird, Feldeffekttransistoren 55 und 56, welche
als Schaltelemente arbeiten, um die Schaltung zwischen dem Betrieb
der regenerativen Ladung des Kondensators 53 und dem Betrieb
der Entladung der in dem Kondensator 53 gespeicherten Ladung
zu der Feldwicklung 4 arbeiten, sowie eine Pegelverschiebungsschaltung 57.
Die Feldeffekttransistoren 55 und 56 werden mit
einem Steuersignal beaufschlagt, welches von der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 abgegeben
und an ihre Gate-Elektroden gelegt wird, um sie ein- und auszusteuern.
Zwischen dem Feldeffekttransistor 55 und die Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 ist
die Pegelverschiebungsschaltung 57 gelegt, so dass das von
der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 abgegebene Steuersignal
spannungs-vorgespannt wird und dann zu dem Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors 55 gelangt.
Demgemäß ist es möglich, die Feldeffekttransistoren 55 und 56 ein-
und auszusteuern, deren Source-Spannungen voneinander entsprechend
demselben Steuersignal verschieden sind.
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Obwohl
der Generator 1 von 1 eine Gruppe
aus einem Paar von Ankerwicklung 2 und Gleichrichter 3 enthält,
kann der Generator auch zwei Gruppen aus Paaren von Ankerwicklung 2 und Gleichrichter 3 haben,
wie in 2 gezeigt ist.
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Als
nächstes sei der Betrieb des Fahrzeuggenerators 1 mit
dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Die Bootstrap-Schaltung
oder Nachführungsschaltung 51 führt entweder
einen Aufwärts-Entladungsmodusbetrieb oder einen regenerativen
Lademodusbetrieb entsprechend dem Spannungspegel des Steuersignals
durch, welcher von der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 ausgegeben
wird. Genauer gesagt werden die Feldeffekttransistoren 55 und 56 eingeschaltet,
um den Aufwärts-Entladungsmodusbetrieb durchzuführen,
wenn sich das Steuersignal auf dem hohen Pegel befindet, während die
Feldeffekttransistoren 55 und 56 ausgeschaltet werden,
um den regenerativen Ladungsmodusbetrieb durchzuführen,
wenn sich das Steuersignal auf dem niedrigen Pegel befindet. Das
Steuersignal ist ein impulsbreitenmoduliertes Signal oder PWM-Signal.
Die Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 erhöht
das Tastungsverhältnis des Steuersignals, wenn die Ausgangsspannung
des Gleichrichters 3 niedriger als die Bezugsspannung ist,
und vermindert das Tastungsverhältnis des Steuersignals,
wenn die Ausgangsspannung des Gleichrichters 3 höher
als die Bezugsspannung ist.
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3 ist
eine erläuternde Abbildung zur Erklärung des regenerativen
Ladungsmodusbetriebs. 4 ist eine erläuternde
Darstellung zur Erklärung des Aufwärts-Entladungsmodusbetriebs. 5 ist eine
Tabelle, welche die Zustände der Feldeffekttransistoren 55 und 56,
der Feldwicklung 4 und des Kondensators 53 in
jedem dieser beiden Betriebsmodi aufzeigt.
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Wenn
sich das Steuersignal auf dem niedrigen Niveau befindet, sind die
Feldeffekttransistoren 55 und 56 beide ausgeschaltet.
Die Feldwicklung 4 wird mit dem Feldstrom über
die Diode 52 und den Feldeffekttransistor 56 gespeist,
während der Feldeffekttransistor 56 eingeschaltet
ist. Wenn der Feldeffekttransistor ausgeschaltet ist, dann tritt
eine große elektromotorische Gegenkraft zu diesem Moment
an der Feldwicklung 4 auf. Der Kondensator 53 wird
mit einem Strom aufgrund der elektromotorischen Ge genkraft zur regenerativen
Aufladung gespeist. Der Stromdurchgang in diesem Falle ist in 3 durch den
Pfeil A deutlich gemacht.
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Wenn
das Steuersignal zu dem hohen Signal wechselt, was die Einschaltung
der Feldeffekttransistoren 55 und 56 bewirkt,
dann wird die in dem Kondensator 53 gespeicherte Ladung
als ein Entladestrom über den Feldeffekttransistor 55 (siehe
die Pfeile B und C von 4) entladen. Dieser Entladestrom
wird zu der Feldwicklung 4 zusammen mit dem Strom von der
Batterie 6 (siehe Pfeil D in 4) geführt.
Dies hat zur Folge, dass die Feldwicklung 4 mit einer hohen
Spannung gleich VB + VC gespeist wird, wobei VB die Spannung der
Batterie 6 ist und VC die Spannung am Kondensator 53 ist.
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6 ist
ein Diagramm, welches eine Veränderung des Feldstroms über
die Zeit hinweg darstellt. 7 ist eine
ausschnittsweise Vergrößerung des Diagramms von 6,
welche den Feldstrom um die Anstiegszeit herum (um eine Zeit, zu
welcher der Aufwärts-Entlademodus beginnt) zeigt. 8 ist
eine ausschnittsweise Vergrößerung des Diagramms
von 6, welche den Feldstrom um die Abfallszeit herum
(um eine Zeit, zu welcher der regenerative Lademodus beginnt) darstellt.
In den 7 und 8 bezeichnet If1 den Feldstrom,
welcher durch die Feldwicklung bei dieser Ausführungsform
fließt und If2 bezeichnet einen Feldstrom, von dem angenommen ist,
dass er durch die Feldwicklung 4 bei dem herkömmlichen
Aufbau fließt (dem Aufbau, bei welchem eine Freilaufdiode
zu der Feldwicklung 4 parallel geschaltet ist). VG bezeichnet
einen Pegel der Spannung, welche an die Gate-Anschlüsse
der Feldeffekttransistoren 55 und 56 gelegt wird,
d. h., den Spannungspegel des Steuersignals, welches von der Bezugsspannungs-Einstellschaltung 50 abgegeben wird.
Wie in den 6 und 7 gezeigt
ist, baut sich, wenn die Feldeffekttransistoren 55 und 56 eingeschaltet
werden, der Feldstrom rasch auf, da die Feldwicklung 4 mit
der Batteriespannung erhöht um die Entladespannung des
Kondensators 53, beaufschlagt wird. Wenn weiterhin die
Feldeffekttransistoren 55 und 56 ausgeschaltet
werden, nimmt der Feldstrom rasch ab, da der Feldstrom zur Aufladung
des Kondensators 53 in diesen einfließt.
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9 ist
ein Diagramm, welches eine Eingangsleistung Pf, eine Eingangsspannung
Vf und einen Eingangsstrom If der Feldwicklung 4 unmittelbar nach
dem Beginn des Aufwärts-Entladungsmodus zeigt. Da die Leistung
(Ladung), welche in dem Kondensator 53 gespeichert ist,
sich zu entladen beginnt, wenn die Feldeffekttransistoren 55 und 56 eingeschaltet
werden, nimmt die Eingangsspannung Vf der Feldwicklung 4 ihren
Maximalwert unmittelbar nach dem Einschalten der Feldeffekttransistoren 55 und 56 an,
fällt rasch mit dem Fortschritt der Entladung ab und wird
nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit im Wesentlichen konstant. Andererseits
nimmt der Eingangsstrom If der Feldwicklung 4 allmählich von
dem Zeitpunkt an zu, wenn die Feldeffekttransistoren 55 und 56 eingeschaltet
werden, und wird im Wesentlichen nach Ablauf einer vorbestimmten
Zeit konstant. Die Eingangsleistung Pf, welche das Produkt der Eingangsspannung
Vf und des Eingangsstroms If ist, nimmt rasch von dem Zeitpunkt,
zu dem die Feldeffekttransistoren 55 und 56 eingeschaltet werden,
zu, bis sie ihren Scheitelwert erreicht, und nimmt dann auf einen
im Wesentlichen konstanten Wert ab. Das Maximum der Eingangsleistung
beruht auf der regenerativ geladenen Leistung oder der Entladungsleistung
des Kondensators 53.
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10 ist
ein Diagramm, welches Veränderungen der Eingangsleistung
Pf der Eingangsspannung Vf und des Eingangsstroms If der Feldwicklung 4 unmittelbar
nach Beginn des regenerativen Ladungsmodus über die Zeit
hinweg aufzeigt. Die Eingangsspannung Vf der Feldwicklung 4 erhöht
sich rasch unmittelbar nach der Ausschaltung der Feldeffekttransistoren 55 und 56,
da eine elektromotorische Gegenkraft in der Feldwicklung 4 auftritt,
wenn die Feldeffekttransistoren 55 und 56 ausgeschaltet
werden. Zu dieser Zeit fließt der große Eingangsstrom
If durch die Feldwicklung 4 und nimmt dann allmählich über
die Zeit hinweg ab. Nachdem die Eingangsleistung Pf das Produkt
aus der Eingangsspannung Vf und dem Eingangsstrom If ist, nimmt
sie rasch von dem Zeitpunkt der Ausschaltung der Feldeffekttransistoren 55 und 56 ab,
bis sie ihr negatives Maximum erreicht, und nimmt danach auf einen
im Wesentlichen konstanten Wert zu. Die negative Scheitel-Eingangsleistung
entspricht der regenerativen Leistung, welche in dem Kondensator 53 geladen
ist.
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11A ist ein Diagramm, welches eine Veränderung
der in dem Kondensator 53 geladenen Energie nach Einschalten
der Feldeffekttransistoren 55 und 56 über
die Zeit hinweg aufzeigt und 11B ist ein
Diagramm, welches eine Veränderung der entlad baren Energie
(verbleibende Energie) in dem Kondensator 53 über
die Zeit hinweg darstellt. In den 11A und 11B zeigt C1 einen Fall, in welchem die Kapazität
des Kondensators 50 μF ist, und C2 zeigt einen Fall auf,
in welchem die Kapazität des Kondensators 1000 μF
ist. Die Ladegeschwindigkeit und die Entladegeschwindigkeit des
Kondensators 53 bestimmen sich nicht durch die Kapazität
des Kondensators 53 sondern durch die in dem Kondensator 53 gespeicherte
Ladung Q.
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Da,
wie oben erklärt, der Generator 1 mit der Bootstrap-Schaltung
oder Nachführungsschaltung 51 versehen ist, kann
der durch die Feldwicklung 4 fließende Feldstrom
in kurzer Zeit aufgebaut und vermindert werden, um die Zeitkonstante
des Generators 1 zu vermindern. Da solches ohne Ausstattung des
Generators 1 mit einer zusätzlichen Wicklung möglich
ist, können zusätzlich eine Erhöhung
der Herstellungskosten und eine Verminderung der Ausgangsleistung
des Generators vermieden werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich,
eine elektromotorische Gegenkraft, welche in der Feldwicklung 4 beim
Ausschalten der Feldeffekttransistoren 55 und 56 auftritt,
in dem Kondensator 53 über die Diode 54 regenerativ
zu speichern, während ein Rückfluss zur Feldwicklung 4 verhindert wird,
um hierdurch den durch die Feldwicklung 4 fließenden
Feldstrom in einer kurzen Zeit abzuschwächen. Wenn die
Feldeffekttransistoren 55 und 56 eingeschaltet
sind, um den Feldstrom zu der Feldwicklung 4 zu liefern,
kann der Feldstrom in einer kurzen Zeit aufgebaut werden, da die
Feldwicklung 4 mit der Spannung beaufschlagt wird, welche
eine Überlagerung aus der Klemmenspannung des regenerativ
geladenen Kondensators 53 und der Batteriespannung ist.
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Da
die Bootstrap-Schaltung oder Nachführungsschaltung 51 in
einfacher Weise durch Ein- und Ausschalten der Feldeffekttransistoren 55 und 56 wie beim
Einschalten und Ausschalten von Schaltelementen, welche mit einer
Feldwicklung in herkömmlichen Generatoren verbunden sind,
geregelt werden kann, kann die vorliegende Ausführungsform
mit einem einfachen Aufbau verwirklicht werden. Die Bootstrap-Schaltung
oder Nachführungsschaltung 51 ist so ausgebildet,
dass sie die Feldwicklung 4 mit der hohen Spannung beaufschlagt,
welche unter Verwendung einer elektromotorischen Ge genkraft erzeugt
wird, die in der Feldwicklung 4 auftritt. Das bedeutet,
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist es möglich, die Leistungserzeugungseffizienz ohne vorsehen
einer spezifischen Leistungsquelle für die Erzeugung der
hohen Spannung zu verbessern, da ein Freilaufstrom der Feldwicklung 4,
welcher in herkömmlichen Generatoren nutzlos verbraucht
wird, hier zur Erzeugung der hohen Spannung verwendet wird, welche
zur Feldwicklung 4 geführt wird.
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Selbstverständlich
können vielerlei Modifikationen in der oben beschriebenen
Ausführungsform der Erfindung vorgenommen werden. Obwohl
die obige Ausführungsform als Fahrzeuggenerator beschrieben
worden ist, kann beispielsweise die vorliegende Erfindung auch auf
eine rotierende elektrische Maschine für Fahrzeuge angewendet
werden, welche sowohl als Generator als auch als Motor arbeitet. In
diesem Falle ist es möglich, das notwendige Drehmoment
rasch aufzubauen, indem die rotierende elektrische Maschine veranlasst
wird, als Motor zu arbeiten.
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Die
oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind beispielsweise
zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung angegeben, welche
allein durch die anliegenden Ansprüche definiert ist. Es
versteht sich, dass Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen
dem Fachmann auf diesem Gebiet gegeben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-174797 [0003]
- - JP 2003-174798 [0004]