ES2285997T3 - Alternador con regulacion de multiples salidas de voltaje. - Google Patents

Abstract

Un generador eléctrico de voltajes múltiples (100) incluyendo: una fuente de campo; un primer (114) y un segundo (116) rectificadores conmutados; un primer devanado de generación de potencia (110) acoplado con una primera salida (126) mediante el primer rectificador conmutado (114); un segundo devanado de generación de potencia (112) acoplado con una segunda salida (128) mediante el segundo rectificador conmutado (116); y caracterizado por: un regulador (106) configurado para mantener la primera salida y la segunda salida a voltajes diferentes; donde cada una de dichas salidas primera (126) y segunda (128) incluye un par respectivo de conductores, y donde la primera salida y el primer devanado de generación de potencia (110) están aislados eléctricamente de la segunda salida (128) y el segundo devanado de generación de potencia (112).

Description

Alternador con regulación de múltiples salidas de voltaje.

Antecedentes

Esta invención se refiere a un generador eléctrico tal como un alternador que es capaz de proporcionar corriente a dos voltajes separados.

Un vehículo moderno usa un alternador para alimentar el sistema eléctrico del vehículo y para recargar una batería que proporciona potencia eléctrica de espera siempre que el motor del vehículo no está operando o cuando se puede obtener insuficiente potencia eléctrica del alternador. El alternador incluye un devanado de campo, devanados de estator, y un eje de rotación que es movido a través de algún dispositivo por un motor. Se usan rectificadores para convertir la corriente alterna generada por los devanados de estator en corriente continua para cargar la batería y otras cargas eléctricas. Un regulador de voltaje detecta el voltaje de salida del alternador y controla la corriente de bobina de campo para mantener un voltaje constante según la referencia de voltaje interna del regulador cuando se añaden o quitan cargas eléctricas externas, dentro de los límites de la capacidad de potencia de salida del alternador. Esto se logra normalmente haciendo que fluya corriente a través del devanado de campo siempre que el voltaje de salida cae por debajo del voltaje de referencia, y parando el flujo de corriente a través del devanado de campo siempre que el voltaje de salida se eleva por encima del voltaje de referencia.

El voltaje de referencia apropiado del regulador se determina por el voltaje de carga de batería necesario para la aplicación particular, y el sistema eléctrico del vehículo está diseñado típicamente para operar a este voltaje. A menudo el voltaje de referencia está diseñado con compensación de temperatura porque es deseable, para cargar la batería, que el voltaje de carga disminuya cuando aumente la temperatura de la batería. La corriente de salida del alternador se produce en los devanados de estator cuando el devanado de campo está conduciendo corriente y el eje del alternador está girando.

Algunos vehículos que emplean motores de tracción para mover el vehículo también usan sistemas eléctricos convencionales de automóvil para los sistemas de iluminación y electrónicos que operan a 14 voltios o 28 voltios. La potencia eléctrica para los motores de tracción es derivada típicamente de un generador principal movido por un motor de combustión interna. Se usa típicamente potencia de la batería a 84 voltios para mover el motor de combustión interna y para activar el campo del generador principal. Durante la operación normal, se necesita potencia eléctrica a 14 voltios o 28 voltios para alimentar el sistema eléctrico del automóvil, y se necesita potencia eléctrica a 84 voltios para mantener completamente cargadas las baterías para mover el motor.

Los alternadores de voltaje doble de la técnica anterior proporcionan a menudo una salida de 14 voltios y 28 voltios, porque estos dos voltajes se hallan muy comúnmente en sistemas eléctricos de automóviles. Estos sistemas emplean típicamente un estator común accionado por una bobina de campo para generar la potencia de salida para dos voltajes que comparten una tierra común. Como ejemplo de una disposición típica, la bobina de campo es controlada en respuesta a la salida de 28 voltios solamente, sin control del rectificador en el suministro de 28 voltios, y el suministro de 14 voltios es controlado mediante un rectificador conmutado tal como un rectificador controlado de silicio
(SCR).

Una desventaja potencial de este dispositivo de estator común es que la potencia de salida a la salida de voltaje más alta (por ejemplo 28 voltios) puede no estar disponible a bajas velocidades del eje. Esta disparidad de la potencia de salida a bajas velocidades del eje puede ser aceptable si no hay una diferencia significativa entre los dos voltajes de salida, y si la potencia de salida en ambos voltajes está disponible a la velocidad operativa normal más baja del eje. Sin embargo, cuando los dos voltajes de salida divergen y la diferencia entre ellos aumenta en magnitud (por ejemplo 28 voltios - 14 voltios = 14 voltios, mientras que 84 voltios - 28 voltios = 56 voltios), la salida al voltaje más alto puede no estar disponible excepto a una velocidad alta del eje del alternador. Por ejemplo, un alternador de estator común movido por motor que opera a velocidad de marcha en vacío del motor puede tener una corriente de salida de unos 28 voltios, pero no una corriente de salida de 84 voltios, a no ser que la velocidad del motor se incremente de forma significativa.

No es evidente que alguien haya resuelto todos los problemas anteriores en un diseño de alternador o regulador de voltaje. Sin embargo, se han propuesto varios sistemas que tocan algunos aspectos de los problemas anteriores. Por ejemplo, Mashino, y colaboradores, Patente de Estados Unidos número 4.788.486, propone un sistema de suministro de potencia para vehículos que incluye un devanado de campo que genera un campo magnético rotativo para inducir voltajes de corriente alterna (CA) en un par de conjuntos de devanados de inducido que comparten una tierra común. Los voltajes CA de los devanados de inducido son convertidos por dos grupos de rectificadores en respectivos voltajes CC que a su vez cargan un par de baterías en serie. Un primer regulador de voltaje controla la corriente del devanado de campo para regular el primer voltaje de batería. Un segundo regulador de voltaje regula el segundo voltaje de batería conectando y desconectando la segunda batería de un grupo de rectificadores. Mashino no describe conmutación o control independiente de los grupos de rectificadores. Ni el segundo regulador de voltaje ni la segunda batería parecen tener ningún efecto en el devanado de campo, que es excitado inicialmente y a continuación es autoexcitado y modulado según el valor de la primera batería.

Abukawa y colaboradores, Patente de Estados Unidos número 5.033.565, propone un generador que genera dos salidas de voltaje. Un devanado de campo, en respuesta a una corriente de excitación predeterminada suministrada desde un regulador de voltaje, induce voltajes CA trifásicos en un par de devanados de inducido. Se generan voltajes CC primero y segundo en un par de terminales de salida de los voltajes CA por dos grupos de rectificadores. Abukawa y colaboradores no considera esquemas de regulación de voltaje más allá de suministrar una corriente de excitación predeterminada. Ningún grupo de rectificadores es controlado por el regulador de voltaje, que no se ilustra. Los devanados de inducido se muestran mecánicamente cerca alrededor de un eje de accionamiento en la figura 2 de Abukawa, y parecen ser de la variedad de tierra común. Los voltajes de salida CC parecen estar comúnmente puestos a tierra en todas las realizaciones gráficas del generador.

Baumgartner y colaboradores, Patente de Estados Unidos número 3.793.544, propone un generador que emplea un par de estatores diseñados de forma idéntica devanados en proximidad mecánicamente estrecha para intentar generar dos salidas de voltaje idénticas. Un devanado de campo suministra el campo del alternador. Un regulador de voltaje generalmente convencional mantiene el voltaje de excitación apropiado a través del devanado de campo a una velocidad del motor superior a la marcha en vacío para salidas CA de los estatores que proporcionarán salidas CC que son tan equivalentes entre sí como sea posible en respuesta a cargas equilibradas y desequilibradas. Parece ser un objetivo de diseño que las salidas de voltaje CC se mantengan a una magnitud esencialmente idéntica, y que los estatores sean idénticos en tamaño y función. El regulador de voltaje no controla ningún grupo de rectificadores.

US 4.999.563 describe un generador de soldadura con dos devanados generadores principales que proporcionan dos salidas.

Resumen

Se necesita actualmente un sistema generador eléctrico (tal como un alternador) que sea capaz de generar salida eléctrica a dos voltajes de salida controlados independientemente. Preferiblemente, este generador es capaz de controlar independientemente voltajes de salida que son significativamente diferentes en magnitud. Preferiblemente, el generador proporciona los voltajes de salida controlados independientemente en un amplio rango de velocidades del eje del alternador, en un amplio rango de cargas eléctricas, y en un amplio rango de temperaturas ambiente. Preferiblemente, el generador comunica con otros sistemas para compartir información de estado y para realizar la acción necesaria para cumplir los requisitos operativos de la aplicación. Preferiblemente, se facilita una indicación de diagnóstico más completa del estado del generador.

En un aspecto de la presente invención se facilita un generador eléctrico de voltajes múltiples como el definido en la reivindicación 1.

Los párrafos anteriores se han ofrecido a modo de introducción, y no se ha previsto que limiten el alcance de las reivindicaciones siguientes.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos acompañantes constituyen parte de esta memoria descriptiva y sirven para explicar otras realizaciones seleccionadas de esta invención.

La figura 1 es un diagrama de bloques de un generador eléctrico tal como un alternador según una realización preferida de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal de una realización ejemplar del alternador.

La figura 3 es una vista tridimensional simplificada de varios elementos de la realización de la figura 2.

La figura 4 es un diagrama de bloques de la realización de la figura 2.

La figura 5 es un diagrama de bloques de una realización ejemplar de un regulador adecuado para uso en el alternador de la figura 4.

La figura 6 es un diagrama de flujo de rutinas de software ejecutadas por el microcontrolador de la figura 5.

Y la figura 7 es un diagrama de flujo de rutinas de software que se expanden en una rutina de la figura 6.

Descripción de las realizaciones actualmente preferidas

Pasando ahora a los dibujos, la figura 1 es un diagrama de bloques de un alternador 100 que opera según esta invención. El alternador 100 suministra potencia de salida a un primer sistema eléctrico 102 que opera a un primer voltaje V_{A} y a un segundo sistema eléctrico 104 que opera a un segundo voltaje V_{B}. Preferiblemente, el segundo sistema eléctrico 104 está aislado eléctricamente del primer sistema eléctrico 102, y el voltaje V_{A} no comparte una tierra común con el voltaje V_{B}. El alternador 100 incluye un regulador 106 que está acoplado con y controla preferiblemente una fuente de campo 108. En una realización preferida, el regulador 106 está montado por separado del alternador 100. Un primer devanado de generación de potencia 110 y un segundo devanado de generación de potencia 112 están situados a suficiente proximidad de la fuente de campo 108 de tal manera que la fuente de campo 108 sea capaz de inducir voltajes en los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112 en condiciones de funcionamiento regular del alternador 100. Preferiblemente, los respectivos voltajes inducidos en los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112 son realimentados al regulador 106. El primer devanado de generación de potencia 110 está acoplado a un primer circuito rectificador 114, y el segundo devanado de generación de potencia 112 está acoplado a un segundo circuito rectificador 116.

Preferiblemente, el primer circuito rectificador 114 incluye un par de primeros terminales de salida (que representan una primera salida 126 del alternador 100) que está acoplado al primer sistema eléctrico 102, de tal manera que el primer devanado de generación de potencia 110 esté acoplado al par de terminales de salida (la primera salida 126) mediante el primer circuito rectificador 114. Preferiblemente, el segundo circuito rectificador 116 incluye un par de segundos terminales de salida (que representan una segunda salida 128 del alternador 100) que está acoplado al segundo sistema eléctrico 104, de tal manera que el segundo devanado de generación de potencia 112 esté acoplado al par de terminales de salida (la segunda salida 128) mediante el segundo circuito rectificador 116. En otras realizaciones, el primer circuito rectificador 114 y el segundo circuito rectificador 116 pueden conectarse y desconectarse a los respectivos sistemas eléctricos primero y segundo 102, 104 por respectivos conmutadores (no representados) externos al regulador 106. Preferiblemente, las salidas primera y segunda 126, 128 están aisladas eléctricamente una de otra y no comparten una tierra común.

El regulador 106 está acoplado preferiblemente y controla preferiblemente el primer circuito rectificador 114 mediante una o más líneas de control que alimentan a uno o más respectivos terminales de control incluidos en el primer circuito rectificador 114. El regulador 106 está acoplado preferiblemente y controla preferiblemente el segundo circuito rectificador 116 mediante una o más líneas de control que alimentan a uno o más respectivos terminales de control incluidos en el segundo circuito rectificador 116. Preferiblemente, los terminales de control primero y segundo están aislados eléctricamente uno de otro. En una realización actualmente preferida, cada terminal de control está acoplado con la entrada de disparo de un rectificador controlado de silicio respectivo (SCR).

El regulador 106 controla el suministro de potencia de salida a los sistemas eléctricos primero y segundo 102, 104. Preferiblemente, el regulador 106 controla el suministro de potencia de salida con el fin de regular y mantener los voltajes V_{A} y V_{B} a valores estables. Preferiblemente, el regulador 106 incluye referencias o umbrales de voltaje internos primero y segundo V_{AREF} y V_{BREF}. Preferiblemente, el voltaje V_{A} es realimentado al regulador 106 y es comparado con la referencia de voltaje interna V_{AREF}. En una realización preferida, el regulador 106 modula una señal de control para controlar el primer circuito rectificador 114 según el resultado de la comparación con la referencia de voltaje interna V_{AREF}. Preferiblemente, el voltaje V_{B} es realimentado al regulador 106 y es comparado con la referencia de voltaje interna V_{BREF}. En una realización preferida, el regulador 106 modula una señal de control para controlar el segundo circuito rectificador 116 según el resultado de la comparación con la referencia de voltaje interna V_{BREF}.

Preferiblemente, los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116 operan como circuitos de rectificador conmutado. Preferiblemente, los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116 incluyen respectivamente uno o más rectificadores conmutados que son sensibles a una o más señales de control del regulador 106. De esta forma, el regulador 106 puede controlar independientemente la respectiva corriente de salida y así regular independientemente cada voltaje V_{A} y V_{B}. Preferiblemente, se utilizan SCRs en los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116 para realizar rectificación conmutada de voltajes CA.

Preferiblemente, la fuente de campo 108 es excitada por el regulador 106 y genera un campo magnético. El término excitar se usa ampliamente con el fin de abarcar cualquier método para pasar corriente a través de la fuente de campo 108, que puede ser un devanado de campo o una bobina de campo, por ejemplo. En una realización preferida, un extremo de la fuente de campo 108 recibe un voltaje aplicado para energizar la fuente de campo 108, mientras que el regulador 106 está acoplado a otro extremo de la fuente de campo 108 y controla la corriente a través de la fuente de campo 108, excitando así la fuente de campo 108. En una realización actualmente preferida, el regulador 106 controla la excitación de la fuente de campo 108 modulando una señal de control. Preferiblemente, la fuente de campo 108 puede ser activada o desactivada por el regulador 106 para ayudar a controlar la potencia de salida del alternador 100. En otras realizaciones, la fuente de campo 108 permanece activada en tomo momento cuando el alternador 100 está activado, y el regulador 106 usa otros acercamientos o mecanismos, tal como controlar los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116 para controlar la potencia de salida del alternador 100. En otras realizaciones, la fuente de campo 108 puede ser autoexcitada una vez energizada inicialmente.

Generalmente, la finalidad de la fuente de campo 108 es producir flujo magnético para inducir voltajes en los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112. La fuente de campo 108 puede ser implementada de innumerables formas para llevar a cabo esta finalidad. La fuente de campo 108 puede ser implementada en realizaciones en espiral o devanadas. En una realización preferida, la fuente de campo 108 es un devanado de campo. La fuente de campo 108 se puede formar como un devanado de bobina, por ejemplo. La fuente de campo 108 también puede incluir un devanado con vueltas en forma de onda. Además, la fuente de campo 108 no se limita a un devanado de campo o una bobina de campo. Por ejemplo, en otra realización, se utiliza un imán permanente como la fuente de campo 108 para producir flujo magnético.

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En una realización preferida, la fuente de campo 108 incluye un devanado de campo estacionario que no rota o gira. Sin embargo, en otras realizaciones, la fuente de campo 108 incluye un devanado de campo que gira con un eje de accionamiento para generar un campo magnético rotativo. Muy ampliamente, la fuente de campo 108 puede permanecer estacionaria, girar alrededor de un eje incluyendo su propio centro de masa, o rotar o girar alrededor de otro eje, según sea apropiado para la aplicación.

En una realización preferida, los devanados de generación de potencia primero y segundo 110 y 112 se implementan como un grupo de devanados de estator. Preferiblemente, cada grupo respectivo de devanados de estator es implementado como un devanado trifásico conocido por los expertos en la técnica como la configuración Wye, aunque otras configuraciones o fases son posibles, tal como la configuración Delta trifásica. Preferiblemente, el primer devanado de generación de potencia 110 está aislado eléctricamente del segundo devanado de generación de potencia 112. Preferiblemente, el primer devanado de generación de potencia 110 no comparte una tierra común con el segundo devanado de generación de potencia 112.

Los devanados de generación de potencia 110, 112 tal como los devanados de estator permanecen preferiblemente estacionarios con relación al eje de accionamiento. Sin embargo, se deberá entender que las realizaciones contempladas no se limitan a devanados estacionarios. En otras realizaciones de generador eléctrico los devanados pueden estar montados para rotación.

Cada grupo de devanados de estator puede estar devanado en laminados de metal y ser usado en combinación con uno o más rotores. Como conocen los expertos en la técnica, un rotor es la parte rotativa de un generador eléctrico. Preferiblemente, cada grupo de devanados de estator tiene su propio rotor asociado.

Aunque en una realización actualmente preferida, los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112 se implementan como devanados de estator con voltajes inducidos de un devanado de campo 108, existen otras implementaciones. En una realización ejemplar de imán permanente, la fuente de campo 108 se implementa como un imán permanente y actúa como una fuente de campo magnético. Cuando se utiliza un imán permanente como la fuente de campo 108 para los devanados primero y segundo 110, 112, se puede utilizar blindaje. Preferiblemente, se utiliza un blindaje para aislar los devanados primero y segundo 110, 112 uno de otro para reducir o eliminar el acoplamiento cruzado. También se puede utilizar un material no magnético para reducir o eliminar el acoplamiento cruzado. Los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112 pueden ser implementados en un solo rotor o se puede utilizar un rotor separado para cada uno de los devanados primero y segundo 110, 112.

El campo magnético generado por la fuente de campo 108 induce preferiblemente voltajes en los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112. Los voltajes inducidos en los devanados primero y segundo 110, 112 serán en general señales de voltaje CA. En el caso de devanados de estator, la magnitud relativa de los voltajes inducidos en los primeros devanados de generación de potencia 110, 112 dependerá en general del número relativo de vueltas de los devanados en los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112. La potencia de salida derivada de los grupos de devanados de estator depende generalmente del calibre de alambre utilizado, el número de vueltas, y los materiales usados para formar el estator (típicamente hierro, cobre y acero). La utilización de grupos de devanados de estator eléctrica y físicamente independientes permite la optimización individual de cada estator con respecto a la generación de potencia de salida deseada en aplicaciones particulares. Esta optimización individual de los estatores incluye diseñar para el calibre de alambre, número de vueltas, tamaño físico, laminación y relación del
rotor óptimos, e incrementar o disminuir las cantidades relativas de materiales utilizados al formar el estator.

La independencia física de los estatores tiene implicaciones para la colocación física de los estatores uno con relación a otro. En una realización preferida, los estatores no se solapan uno a otro. De esta forma se reduce el acoplamiento cruzado. En una realización actualmente preferida, los estatores están físicamente separados a lo largo del eje definido por el eje de accionamiento del alternador 100. Más ampliamente, la separación axial de los estatores se ha previsto ampliamente para hacer referencia a cualquier disposición de los estatores que evite el solapamiento completo de los estatores. Muy ampliamente, los devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112 se implementan de tal manera que los efectos de acoplamiento magnético, acoplamiento cruzado, u otro acoplamiento mutuo entre los devanados 110, 112 se eviten o reduzcan en la medida tolerada en una aplicación dada.

La figura 2 es una vista en sección transversal de una realización de voltaje doble actualmente preferida del alternador 100 que opera según esta invención. La figura 3 es una vista tridimensional simplificada de la realización de la figura 2. El alternador 100 incluye el eje de accionamiento 146, los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116 dentro de un alojamiento 148, rotores primero y segundo 150, 152, devanados de estator primero y segundo 110, 112, un devanado de campo 108, cuatro clavijas de salida 156 (de las que se representa una en la figura 2) y el regulador 106. En la figura 2, el regulador 106 está montado por separado del alternador 100. El devanado de campo 108 está devanado circunferencialmente alrededor del eje de accionamiento 146 y está montado de tal manera que el devanado de campo 108 sea estacionario durante la operación normal. Como se puede ver en las figuras 2 y 3, los devanados de estator primero y segundo 110, 112 no se solapan y están axialmente separados a lo largo del eje de accionamiento 146. Los devanados de estator primero y segundo 110, 112 están dispuestos o colocados a ambos lados del devanado de campo 108. En esta realización, el devanado de campo 108 y los devanados de estator primero y segundo 110, 112 son estacionarios, mientras que los rotores primero y segundo 150, 152 giran o rotan con el eje de accionamiento 146 cuando el eje de accionamiento 146 está girando. Preferiblemente, los devanados de estator 110 y 112 están aislados eléctricamente y no comparten una tierra común.

En la figura 3, el eje de accionamiento 146 se ilustra como paralelo a un eje 154. El devanado de campo 108 tiene lados opuestos primero y segundo 196, 198 separados axialmente a lo largo del eje de accionamiento 146. Los devanados de estator primero y segundo 110, 112 tienen centros de masa respectivos 192, 194 representados en la figura 3. Para simplificar la ilustración, los devanados de estator primero y segundo 110, 112 son de volumen y masa uniformes y están perfectamente alineados radialmente a lo largo del eje de accionamiento 146 y el eje 154. Así, los centros de masa 192, 194 están situados en el eje 154 en los centros de los devanados de estator primero y segundo 110, 112, respectivamente. En realizaciones preferidas del alternador 100, el centro de masa 192 del devanado de estator 110 está dispuesto más cerca del primer lado 196 que el segundo lado 198 del devanado de campo 108. El primer devanado de estator 110 también puede estar dispuesto totalmente en el primer lado 196 del devanado de campo 108. En realizaciones preferidas del alternador 100, el centro de masa 194 del segundo devanado de estator 112 está dispuesto más cerca del segundo lado 198 que el primer lado 196 del devanado de campo 108. El segundo devanado de estator 112 también puede estar dispuesto totalmente en el segundo lado 198 del devanado de campo 108, enfrente del primer lado 196.

El alternador 100 incluye preferiblemente los rotores 150, 152. Sin embargo, en otras realizaciones se puede usar un solo rotor 151 (parte de un rotor ejemplar se ilustra con líneas de trazos en la figura 3). Preferiblemente, el rotor 151 incluye una primera porción 153 en el primer lado 196 del devanado de campo 108 y una segunda porción 155 en el segundo lado 198 del devanado de campo 108 enfrente del primer lado 196. Preferiblemente, la primera porción 153 tiene un efecto más grande que la segunda porción 155 al acoplamiento magnético entre el devanado de campo 108 y el primer devanado de estator 110. Preferiblemente, la segunda porción 155 tiene un efecto más grande que la primera porción 153 al acoplamiento magnético entre el devanado de campo 108 y el segundo devanado de generación de potencia 112. Se deberá entender que en algunas realizaciones las porciones primera y segunda 153, 155 del rotor 151 se pueden referir a dos rotores físicamente distintos y separados, mientras que en otras realizaciones se utiliza un rotor.

Generalmente, se dice que un elemento tal como un devanado está en un lado de otro elemento tal como un devanado si los dos elementos están radialmente alineados o radialmente desviados con respecto al eje longitudinal.

La figura 4 es un diagrama de bloques de una realización más detallada del alternador 100 que opera según esta invención. El alternador 100 incluye el regulador 106, del que una versión actualmente preferida se ilustra con más detalle en la figura 5 y se describe con más detalle más adelante. En una realización preferida, el regulador 106 está montado por separado del alternador 100. El alternador 100 de la figura 4 incluye además un devanado de campo 108, devanados de estator primero y segundo 110, 111, y circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116, todos acoplados preferiblemente al regulador 106 en clavijas FF a SS.

El primer circuito rectificador 114 incluye un par de primeros terminales de salida (que representan una primera salida 126 del alternador 100) que está acoplado a un primer sistema eléctrico 102. El segundo circuito rectificador 114 incluye un par de segundos terminales de salida (que representan una segunda salida 128 del alternador 100) que está acoplado a un segundo sistema eléctrico 102. Preferiblemente, las salidas primera y segunda 126, 128 están aisladas eléctricamente una de otra y no comparten una tierra común.

Los sistemas eléctricos primero y segundo 102, 104 se ilustran como externos al alternador 100, pero en otras realizaciones parte o todos de los sistemas eléctricos primero o segundo 102, 104 pueden estar incluidos en el alternador 100. Los sistemas eléctricos primero y segundo 102, 104 de la figura 4 incluyen respectivos buses o baterías de potencia eléctrica de corriente continua primero y segundo 118, 120 y pueden incluir respectivas cargas eléctricas conmutadas primera y segunda 122, 124. Las baterías primera y segunda 118, 120 suministran preferiblemente potencia a las cargas conmutadas primera y segunda 122, 124 (u otra carga, no representada), respectivamente, cuando los conmutadores están cerrados. Las baterías primera y segunda 118, 120 tienen respectivos voltajes CC de salida de V_{A} y V_{B}.

En una realización actualmente preferida, la primera batería 118 tiene un valor de carga nominal de alrededor de +28 voltios (es decir V_{A} = +28 voltios), mientras que la segunda batería 120 tiene un valor de carga nominal de alrededor de +84 voltios (es decir V_{B} = +84 voltios).

Aunque las baterías primera y segunda 118, 120 se pueden referir a esta y otras zonas de la memoria descriptiva afirmando que tienen respectivos valores nominales de +28 V y +84 V, los voltajes V_{A} y V_{B} no se limitan a estos valores y se puede usar otros voltajes u otras baterías. También se deberá entender que el valor de los voltajes de las baterías primera y segunda 118, 120 variará normalmente cuando se añadan o quiten cargas o cuando las baterías 118, 120 estén sobrecargadas o infracargadas. Preferiblemente, una finalidad del regulador 106 es mantener los voltajes respectivos V_{A} y V_{B} a valores relativamente estables.

Durante la operación normal, el alternador 100 de la figura 4 es controlado por el regulador 106. El regulador 106 controla preferiblemente la corriente a través del devanado de campo 108 mediante una primera señal de control generada internamente 162 (representada en la figura 5) para producir un campo magnético para inducir voltajes CA en los devanados de estator primero y segundo 110, 112. La primera señal de control 162 puede ser una señal de control analógica o digital, dependiendo de la realización de regulador 106 que se emplee. Preferiblemente, los devanados de estator primero y segundo 110, 112 se implementan en una configuración Wye trifásica como se ilustra en la figura 4. Preferiblemente, los devanados de estator primero y segundo 110, 112 no comparten una tierra común y así están aislados tanto eléctricamente como físicamente de uno otro para evitar el acoplamiento cruzado o efectos mutuos similares.

Los voltajes de fase CA de los segundos devanados de estator 112 son introducidos en el regulador 106 en respectivas clavijas KK, LL, y MM. Las salidas de voltaje de fase CA de los segundos devanados de estator 112 también están acopladas a un respectivo rectificador conmutado del segundo circuito rectificador 116. El segundo circuito rectificador 116 incluye tres SCRs 174, 176, 178 y tres diodos 186, 188, 190. Los SCRs 174, 176, 178 están configurados para recibir respectivas señales de disparo del regulador 106. La señal de disparo activa y desactiva preferiblemente el SCR, controlando así la conducción del SCR y la rectificación del voltaje de fase CA de los segundos devanados de estator 112. De esta forma, el regulador 106 controla la corriente a la segunda batería 120 y así el voltaje de salida V_{B} de la segunda batería 120. El regulador 106 controla preferiblemente las señales de disparo en clavijas QQ, RR, y SS a los SCRs 174, 176, 178 del segundo circuito rectificador 116 mediante una segunda señal de control generada internamente 164 (representada en la figura 5). La segunda señal de control 164 puede ser una señal digital de control analógica o digital, dependiendo de la realización de regulador 106 que se emplee.

Cada uno de los voltajes de fase CA de los primeros devanados de estator 110 se introduce en el regulador 106 en respectivas clavijas HH, II y JJ. Las salidas de voltaje de fase CA de los primeros devanados de estator 110 también están acopladas a un respectivo rectificador conmutado del primer circuito rectificador 114. El primer circuito rectificador 114 incluye tres SCRs 168, 170, 172 y tres diodos 180, 182, 184. Los SCRs 168, 170, 172 están configurados a recibir respectivo señales de disparo del regulador 106. La señal de disparo activa y desactiva preferiblemente el SCR, controlando así la conducción del SCR y la rectificación del voltaje de fase CA de los primeros devanados de estator 110. De esta forma, el regulador 106 controla la corriente a la primera batería 118 y así el voltaje de salida V_{A} de la primera batería 118. El regulador 106 controla preferiblemente las señales de disparo en las clavijas NN, OO y PP a los SCRs 168, 170, 172 del circuito rectificador 114 mediante una tercera señal de control generada internamente 166 (representada en la figura 5). La tercera señal de control 166 puede ser una señal digital de control analógica o digital, dependiendo de la realización de regulador 106 que se emplee.

La figura 5 proporciona un diagrama de bloques de una realización actualmente preferida del regulador 106 que opera según esta invención. El regulador 106 incluye un microcontrolador 160, un circuito de transistores de excitación de campo 130, un primer control SCR y circuito de detección de voltaje CA 134, un segundo control SCR y circuito de detección de voltaje CA 132, un circuito de detección de temperatura 138, un circuito de detección de voltaje V_{A} 140, un circuito de regulación de suministro de voltaje V_{DD} 142, un circuito de detección y regulación de voltaje V_{B} 136, y un circuito de diodo fotoemisor (LED) 144.

El microcontrolador 160 del regulador 106 ejecuta un conjunto de rutinas de software a una tasa determinada por una señal de reloj generada por un reloj. El microcontrolador 160 incluye un procesador de señal digital, un convertidor analógico a digital, y memorias adecuadas. Se puede usar varios microcontroladores. Por ejemplo, se ha hallado que es adecuado el microcontrolador ofrecido por Motorola como pieza número MC 68HC11.

El regulador 106 como se ilustra en la figura 5 ha sido adaptado para uso con el alternador 100 representado en la figura 4. Las clavijas de conexión se designan AA a SS. Por lo tanto, hay diecinueve clavijas de entrada o salida ilustrados en el regulador 106, lo mismo que se ilustra en la figura 4. Tres de las diecinueve señales se derivan esencialmente de la misma señal durante la operación normal de modo que el regulador 106 se implementa preferiblemente con diecisiete clavijas de entrada o salida. Las diecinueve señales y las diecinueve clavijas así como los circuitos del regulador 106 se describen a continuación:

AA (Eng-in) representa la señal de energización, que es operada para poner en funcionamiento el regulador 106 y para iniciar y suministrar potencia al microcontrolador 160. La señal de energización se derive preferiblemente de la primera batería 118 y pasa a través de varios conmutadores de control (ilustrados como un interruptor abierto en la figura 4) antes de llegar a la clavija de regulador designado. En una realización actualmente preferida, la primera batería 118 tiene un valor nominal de 28 voltios. Naturalmente, la primera batería 118 no se limita a este valor y se puede usar otros voltajes. El estado de la señal de energización puede ser seleccionado por un interruptor de encendido (ENCENDIDO en la figura 4) o un interruptor de potencia controlado por un operador. Naturalmente, en otras realizaciones la señal de energización puede originarse a partir de la segunda batería 120 o de una fuente de potencia distinta de las baterías primera y segunda 118, 120. En algunas aplicaciones la operación del alternador es autoenergizada y la señal de energización se genera después de que el eje del alternador empieza a girar. En tales casos, esta señal es interna al alternador y el regulador 106, y no se suministra ninguna señal externa.

GG (Field-Pos) representa el lado del devanado de campo 108 al que la señal de energización suministra inicialmente potencia. En las figuras 4 y 5 GG se ilustra como una clavija en el regulador 106. En otras realizaciones, el regulador 106 no tiene una clavija GG y el devanado de campo 108 está conectado directamente al nodo de la señal de energización (en la clavija AA) externamente al regulador 106.

BB (Apos-in) representa el voltaje de la primera batería 118 medida en esta clavija. Esta señal también se llama detección de voltaje V_{A}. En una realización actualmente preferida, la primera batería 118 tiene un valor nominal de 28 voltios. Esta señal es idéntica a la señal de energización, excepto que esta señal está conectada preferiblemente directamente a la primera batería 118 sin conmutadores de control intervinientes.

CC (Aneg-in) representa la referencia de tierra de la primera batería 118. Esta señal es ampliamente usada en todo el regulador 106 como una referencia de tierra para mediciones de voltaje (Vss en la figura 4). El voltaje de la clavija BB a la clavija CC es el voltaje V_{A} de la primera batería 118.

DD (Bpos-in) representa el voltaje de la segunda batería 120 medida en esta clavija. Esta señal también se llama detección de voltaje V_{B}. En una realización actualmente preferida, la segunda batería 120 tiene un valor nominal de 84 voltios.

EE (Bneg-in) representa la referencia de tierra de la segunda batería 120. El voltaje de la clavija DD a la clavija EE es el voltaje V_{B} de la segunda batería 120. Esta señal es utilizada preferiblemente en el circuito de detección y regulación de voltaje V_{B} 136 como una referencia de tierra para la regulación V_{B}. Preferiblemente, esta señal está aislada eléctricamente de la señal VSS (Aneg-in) en la clavija CC. En una realización actualmente preferida se utilizan optoaisladores u optoacopladores para aislar la tierra de voltaje V_{B} en la clavija EE de la tierra de voltaje V_{A} (VSS) y conectar el circuito de detección y regulación de voltaje V_{B} 136 con otros circuitos del regulador 106. Como conocen los expertos en la técnica, los optoaisladores acoplan circuitos eléctricos sin hacer conexiones directas. Más bien, un fotodetector en un lado del dispositivo es sensible a la luz de una fuente de luz en el otro lado del dispositivo. Un límite típico en el aislamiento proporcionado por un optoaislador es 1500 V máximo (1060 V rms).

FF (Field-neg) representa el lado conmutado del devanado de campo 108 que es controlado por el regulador 106 mediante la primera señal de control 162 y el circuito de transistores de excitación de campo 130 para excitar el devanado de campo 108.

HH, II, JJ (voltajes de fase A) representan los tres voltajes de fase CA de los primeros devanados de estator 110. Estas señales son introducidas en el primer SCR de control y circuito de detección de voltaje CA 134. En algunas realizaciones del regulador 106, los voltajes de fase CA de los primeros devanados de estator 110 son utilizados para inferir la velocidad del eje de accionamiento del alternador 100.

KK, LL, MM (voltajes de fase B) representan los tres voltajes de fase CA de los segundos devanados de estator 112. Estas señales son introducidas en el segundo control SCR y circuito de detección de voltaje CA 132. En algunas realizaciones del regulador 106, los voltajes de fase CA de los segundos devanados de estator 110 son utilizados para inferir la velocidad del eje de accionamiento del alternador 100.

NN, OO, PP (Señal de control/disparo a SCRs) representan las tres señales de control o disparo salidas del primer circuito de control SCR 134 a las entradas de control o disparo de los respectivos SCRs 168, 170, 172. Las señales de control son controladas por el regulador 106 mediante la tercera señal de control 166 y el primer circuito de control SCR 134 y están preferiblemente aisladas eléctricamente de las señales de control o disparo en las clavijas QQ, RR, y SS.

QQ, RR, SS (Señal de control/disparo a SCRs) representan las tres señales de control o disparo salidas del segundo circuito de control SCR 132 a las entradas de control o disparo de los respectivos SCRs 174, 176, 178. Las señales de control son controladas por el regulador 106 mediante la segunda señal de control 164 y el primer circuito de control SCR 134 y están preferiblemente aisladas eléctricamente de las señales de control o disparo en las clavijas NN, OO, y PP.

Circuito de diagnóstico LED 144

Un diodo fotoemisor (LED) de diagnóstico, tricolor, montado en el regulador 106 y acoplado al microcontrolador 160 recibe del microcontrolador 160 órdenes que corresponden al bloque 270 del diagrama de flujo en la figura 6. La operación del circuito de diagnóstico LED 144 se explica con más detalle más adelante con referencia al la figura 6.

Circuito de detección de temperatura 138

Este circuito 138 genera un voltaje analógico proporcional a la temperatura ambiente medida por un sensor de temperatura incluido por razones de conveniencia dentro del recinto del regulador 106. Cualquier dispositivo sensible a temperatura adecuado puede estar montado a distancia si se facilita el cableado para la señal de temperatura. Otras realizaciones del regulador 106 incluyen sensores de temperatura para otros parámetros, tal como temperatura del devanado de estator, temperatura de bobina de campo, y temperatura de soporte.

Circuito de transistores de excitación de campo 130

El microcontrolador 160 genera una primera señal de control 162 para el circuito de transistores de excitación de campo 130 que controla la corriente que fluye a través del devanado de campo 108 de la figura 4. En una realización actualmente preferida, la primera señal de control 162 conmuta una etapa intermedia de MOSFETs que a su vez conmuta una etapa de campo de MOSFETs para controlar la corriente a través del devanado de campo 108 en la clavija FF. Naturalmente, otras implementaciones son posibles y el circuito de transistores de excitación de campo 130 no se limita a esta realización preferida.

Circuito de regulación de suministro de voltaje V_{DD} 142

La señal de energización (preferiblemente a voltios V_{A}) que es preferiblemente sensible al interruptor de encendido (representado en la figura 4) controlado por un operador entra en el circuito 142 después de la puesta en memoria intermedia y genera un voltaje de suministro V_{DD} para alimentar el microcontrolador 160 y el regulador 106. Preferiblemente, el voltaje de suministro V_{DD} es cinco (5) voltios, pero no se limita a este valor. El valor de V_{DD} dependerá en general del voltaje de suministro requerido por el microcontrolador 160. Además, el circuito 142 proporciona preferiblemente una entrada de RESETEO al microcontrolador 160 que actúa como una señal de seguridad para suministrar voltaje para desactivar el microcontrolador 160.

Primer circuito de control SCR y circuito de detección de voltaje CA 134

El microcontrolador 160 genera una tercera señal de control 166 para el primer circuito de control SCR 134 que controla las señales de control o disparo a los SCRs 168, 170, 172 del primer circuito rectificador 114 de la figura 4. En una realización actualmente preferida, esto se realiza aplicando la tercera señal de control 166 a la base de un transistor de unión bipolar (BJT). Cuando el BJT es activado y desactivado en respuesta a la tercera señal de control 166, el BJT bascula efectivamente las entradas de control o disparo de cada uno de los tres SCRs del primer circuito rectificador 114 de la figura 4 mediante tres optoaisladores respectivos. Los optoaisladores sirven para aislar eléctricamente porciones de la circuitería del regulador 106 de los voltajes de fase CA y los voltajes de salida e indirectamente los voltajes de salida V_{A} y V_{B} uno de otro.

Segundo circuito de control SCR y detección de voltaje CA 132

El microcontrolador 160 genera una segunda señal de control 164 para el segundo control SCR 132 que controla las señales de control o disparo a los SCRs 174, 176, 178 del segundo circuito rectificador 116 de la figura 4. En una realización actualmente preferida, esto se realiza aplicando la segunda señal de control 164 a la base de un transistor de unión bipolar (BJT). Cuando el BJT es activado y desactivado en respuesta a la segunda señal de control 164, el BJT bascula efectivamente las entradas de control o disparo de cada uno de los tres SCRs del segundo circuito rectificador 116 de la figura 4 mediante tres optoaisladores respectivos. Los optoaisladores sirven para aislar eléctricamente porciones de la circuitería del regulador 106 de los voltajes de fase CA y los voltajes de salida e indirectamente los voltajes de salida V_{A} y V_{B} uno de otro.

Circuito de detección de voltaje VA 140

Durante la operación normal, el voltaje V_{A} de la primera batería 118 aparece como la señal de detección de voltaje V_{A} en la clavija BB, que se pone en memoria intermedia por condensadores y resistencias y un diodo zener en el circuito de detección de voltaje V_{A} 140 para proteger el regulador 106 contra altos voltajes transitorios. Dependiendo del resultado de una comparación de la señal de detección de voltaje V_{A} con el voltaje umbral V_{AREF}, el microcontrolador 160 suministra la tercera señal de control 166 al primer circuito de control SCR 134.

Circuito de detección y regulación de voltaje V_{B} 136

El circuito de detección y regulación de voltaje V_{B} 136 opera como un sensor y supervisor del voltaje V_{B} que está separado del microcontrolador 160. Preferiblemente, el microcontrolador 160 responde directamente al valor del voltaje V_{B}, pero en cambio responde a una señal proxy que sirve como una indicación indirecta de que el voltaje V_{B} excede o es inferior al voltaje umbral V_{BREF}. En una realización actualmente preferida, se usan optoaisladores para aislar el circuito 136 de otros circuitos en el regulador 106, y realizar el aislamiento eléctrico de las salidas V_{A} y V_{B}. La señal de energización activa o habilita el circuito regulador V_{B} 136 mediante un optoaislador. Se usa un diodo zener como la referencia de voltaje para el voltaje V_{B} y un comparador genera la señal proxy mediante otro optoaislador. El microcontrolador 160 lee la señal proxy que tiene preferiblemente un valor de V_{DD} (preferiblemente cinco voltios) o V_{SS} (preferiblemente cero voltios). La señal proxy indica si el voltaje V_{B} leído en la clavija DD y referenciado a tierra en la clavija EE excede del voltaje umbral V_{BREF} que es interno al circuito de detección y regulación de voltaje VB 136. Naturalmente, a la señal proxy se le puede asignar otros valores, y se puede utilizar otros mecanismos para leer el voltaje V_{B} y comparar el voltaje V_{B} con el voltaje de referencia o umbral V_{BREF} directamente o indirectamente con respecto al microcontrolador 160.

La función de supervisión de V_{B} del circuito de detección y regulación de voltaje VB 136 incluye preferiblemente una banda muerta. Si el voltaje medido V_{B} está por encima de algún valor X (85 voltios y superior, por ejemplo), la señal proxy indica al microcontrolador 160 que el voltaje V_{B} es alto. Si el voltaje medido V_{B} está por debajo de algún valor Y (83 voltios y menos, por ejemplo), la señal proxy indica al microcontrolador 160 que el voltaje V_{B} es bajo. Estos valores límite proporcionan una histéresis deseada. Dado que el voltaje V_{B} puede ser relativamente grande (84 voltios en una realización actualmente preferida), más o menos un voltio (por ejemplo) puede no ser una cantidad inaceptable para que el voltaje regulado V_{B} varíe del valor de referencia o umbral V_{BREF}. Naturalmente, se deberá entender que estos valores son ejemplares, y la banda muerta no se limita a estos valores límite. Los valores límite variarán normalmente de estos valores ejemplares dependiendo de qué cantidad de variación en el voltaje regulado V_{B} es tolerada en una aplicación dada.

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La figura 6 es un diagrama de flujo 200 del software de programación general para el microcontrolador 160 (representado en la figura 4) del regulador 106 de las figuras 4 y 5. La secuencia operativa normal comienza con el aspecto de la señal de energización en la clavija AA del regulador 106 (representado por el bloque 202), que hace que se ejecute la subrutina de inicialización del bloque 204. Un punto de decisión de calibración en el bloque 206 es activo solamente durante un procedimiento de calibración establecido en fábrica, de modo que en la operación normal los bloques 208 y 210 no se ejecutan y la rutina pasa al bloque 212. En el bloque 212, el contador de energización mantiene un recuento del número total de veces que el regulador 106 ha sido energizado. El indicador de banco direcciona en el bloque 214 una memoria interna del microcontrolador 160 que se usa para almacenar la temperatura máxima medida por el regulador 106 durante la respectiva energización.

En el bloque 216, se lee la temperatura del circuito de detección de temperatura 138 y se calcula un factor de compensación que es aplicado en el bloque 218 como una compensación de temperatura a límites almacenados. Preferiblemente, se aplica compensación de temperatura al voltaje de referencia V_{AREF}. Otro aspecto de la compensación de temperatura es regular la desviación entre la temperatura real del dispositivo y la posición en la que el transductor de temperatura está situado para las circunstancias donde la medición directa no es práctica.

En la realización actualmente preferida, la referencia de voltaje V_{BREF} no es compensada en temperatura por el microcontrolador 160 o por control lógico, dado que el microcontrolador 160 no recibe ni supervisa el valor de la referencia de voltaje V_{BREF} directamente. El circuito de detección y regulación de voltaje VB 136 proporciona cierto grado de compensación de temperatura negativa que surge del uso de un diodo zener, y la temperatura de la referencia de voltaje puede ser controlada en una base a componentes discretos. Igualmente, se puede usar otros componentes o se puede aplicar calibraciones para regular y compensar la referencia de voltaje V_{BREF} para temperatura. En otras realizaciones, la compensación directa de la temperatura de la referencia de voltaje V_{BREF} tiene lugar externamente al microcontrolador 160. En otras realizaciones, ambas referencias de voltaje V_{ABREF} y V_{BREF} son leídas, supervisadas o controladas directamente por el microcontrolador 160 y pueden así ser compensado en temperatura de forma similar.

En el bloque 220, la señal proxy descrita anteriormente es leída del circuito de detección y regulación de voltaje VB 136. La señal proxy indica si el voltaje V_{B} leído entre la clavija DD y la clavija de referencia de tierra EE excede del voltaje umbral V_{BREF} que es interno al circuito de detección y regulación de voltaje VB 136. Naturalmente, a la señal proxy se le puede asignar otros valores, y se puede utilizar otros mecanismos para leer el voltaje V_{B} y comparar el voltaje V_{B} con el voltaje de referencia o umbral V_{BREF} directamente o indirectamente con respecto al microcontrolador 160.

En el bloque 222, la entrada de detección de voltaje V_{A} que aparece en la clavija BB es leída después de la puesta en memoria intermedia por el circuito de detección de voltaje VA 140.

A continuación, se ejecuta un bloque de subrutina 230 para comparar el voltaje V_{A} leído en el bloque 222 con la posición de regulación de voltaje de temperatura compensada, programada V_{AREF} y para procesar la señal proxy leída en del circuito de detección y regulación de voltaje VB 136 en el bloque 220, y activar y desactivar las tres señales siguientes:

1. La primera señal de control 162 desde el microcontrolador 160 al circuito de transistores de excitación de campo 130 para controlar el devanado de campo 108;

2. La segunda señal de control 164 desde el microcontrolador 160 al segundo circuito de control SCR 132 para controlar los SCRs 174, 176, 178; y

3. La tercera señal de control 166 desde el microcontrolador 160 al primer circuito de control SCR 134 para controlar los SCRs 168, 170, 172.

El bloque de subrutina 230 se describe con más detalle a continuación con referencia a la figura 7.

En el bloque 260, se realiza una operación de inicio de sesión para comprobar la operación del devanado de campo 108 de la figura 4. Si el devanado de campo 108 está activado cuando se supone que está desactivado, o viceversa, la información es presentada al circuito de diagnóstico LED 144 por el microcontrolador 160.

El bloque 270 controla un diodo fotoemisor de diagnóstico tricolor (LED) incluido en el circuito de LED de diagnóstico 144. Durante la operación normal, el alternador 100 usa dos señales para aumentar el respectivo voltaje V_{B} o V_{A}. La primera señal de control 162 será enviada al devanado de campo 108 y la respectiva segunda o tercera señal de control 164, 166 será enviada a los SCRs apropiados de los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116. En caso de fallo, tal como un transistor de campo cortocircuitado o un SCR cortocircuitado, el respectivo voltaje V_{A} o V_{B} puede aumentar sin control. Por esta razón, el programa del microcontrolador 160 incluye preferiblemente lógica para proteger el alternador 100 contra el sobrevoltaje.

En una realización actualmente preferida, si el microcontrolador 160 mide un voltaje alto constante en V_{A} (por ejemplo 31 voltios con relación a un valor de referencia de 28 voltios) durante más de 3 segundos, el microcontrolador 160 desactivará las señales de control primera, segunda y tercera 162, 164, 166 y mantendrá este estado lógico hasta que la señal de energización sea reciclada.

En una realización actualmente preferida, si el microcontrolador 160 intenta desactivar los SCRs del segundo circuito rectificador 116 produciendo una señal de desactivación en la segunda señal de control 164 durante más de 3 segundos, el microcontrolador 160 desactivará las señales de control primera, segunda y tercera 162, 164, 166 y mantendrá este estado lógico hasta que la señal de energización sea reciclada.

El LED de diagnóstico tricolor analiza la operación del alternador 100 según los siguientes modos actualmente preferidos del indicador:

Parpadeo verde: Ambos voltajes V_{A} y V_{B} están en sus respectivos entornos o umbrales regulados y la operación está bajo control.

Parpadeo amarillo: El voltaje V_{A} o el voltaje V_{B} está por debajo de su respectiva posición o umbral regulado. El alternador 100 no produce potencia o el circuito está sobrecargado.

Parpadeo rojo: El voltaje V_{A} o el voltaje V_{B} está por encima de su respectiva posición o umbral regulado. Esta situación puede tener lugar intermitentemente con altos transitorios de voltaje o un fallo del sistema.

Amarillo constante: El alternador 100 está apagado y no produce potencia a ningún voltaje V_{A} o V_{B} debido a sobrevoltaje persistente detectado en V_{A} (la protección contra sobrevoltaje V_{A} descrita anteriormente). El regulador 106 permanecerá en este modo hasta que la señal de energización sea reciclada.

Rojo constante: El alternador 100 está apagado y no produce potencia a ningún voltaje V_{A} o V_{B} debido a sobrevoltaje persistente detectado en V_{B} (la protección contra sobrevoltaje V_{B} descrita anteriormente). Esto puede tener lugar, por ejemplo, si la segunda batería 120 en V_{B} está desconectada. El regulador 106 permanecerá en este modo hasta que la señal de energización sea reciclada.

Parpadeo amarillo rápido: En este modo se pierde el control redundante por el regulador 106. El fallo del alternador 100 deberá ser reparado lo antes posible en el sistema, el regulador 106 o en el cableado del sistema. El voltaje V_{B} seguirá cargando, pero el voltaje V_{A} caerá por defecto a un voltaje regulado inferior (tal como 26 voltios si V_{A} es nominalmente 28 V) para alertar al operador de un mal funcionamiento del control. El regulador 106 permanecerá en este modo hasta que la señal de energización sea reciclada.

Parpadeo rojo rápido: En este modo se pierde el control del alternador 100 por el regulador 106, y el voltaje V_{A} o V_{B} puede subir de forma no controlable. Los cables de potencia de salida del alternador 100 deberán ser desconectados inmediatamente.

El bloque 290 se aplica cuando un puerto de comunicación (no representado) es activo para transportar información del alternador 100 a un módulo de supervisión o control del sistema. El puerto de comunicación puede enviar y recibir estado, o puede enviar y recibir órdenes para cambiar un parámetro supervisado. La información de estado típica incluye preferiblemente voltaje de salida, corriente de salida, velocidad del eje, temperatura, eficiencia, potencia de entrada, y potencia de salida producida como un porcentaje de la potencia de salida de régimen máxima a una velocidad dada del eje. Un controlador externo puede usar esta información para regular velocidad del eje o para controlar cargas eléctricas aplicadas que afectan a la demanda de potencia del alternador. Se puede usar señales de entrada de comunicación para cambiar los límites programados. Por ejemplo, la información de velocidad del eje puede ser usada como parte de un circuito de control de velocidad en una unidad de potencia auxiliar que acopla el alternador a un motor dedicado, y la velocidad controlada dependerá del modelo de alternador y del tipo de motor usados. Los límites programados están adaptados a modelos de alternador específicos. Los valores de voltaje regulado se ponen exactamente para cada alternador individual durante la calibración.

La figura 7 describe con detalle la operación de la subrutina realizada en el bloque 230 de la figura 6. El bloque 232 representa el inicio del bloque 230. El bloque 234 es un punto de decisión que determina si el valor de V_{B} es alto con relación al voltaje de referencia V_{BREF}. Si el voltaje V_{B} es alto, se ejecuta el bloque 236. El bloque 236 es un punto de decisión que determina si el valor de V_{A} es alto con relación al voltaje de referencia V_{AREF}. Si el voltaje V_{A} es alto, se ejecuta el bloque 238. El bloque 238 es una orden de desactivar el devanado de campo 108 y de desactivar los SCRs 174, 176, 178 del segundo circuito rectificador 116. El bloque 240 es un retardo que sigue a la ejecución de la orden en el bloque 238. En una realización actualmente preferida, el retardo de bloque 240 es cuatro milisegundos (ms) de longitud. Naturalmente, el retardo se puede poner a otros valores.

Volviendo al punto de decisión en el bloque 236, si el voltaje V_{B} es alto y el voltaje V_{A} no es alto, se ejecuta el bloque 244. El bloque 244 es una orden de desactivar los SCRs 174, 176, 178 del segundo circuito rectificador 116. El bloque 240 es el retardo que sigue a la ejecución de la orden en el bloque 244.

Volviendo al punto de decisión en el bloque 234, si el voltaje V_{B} no es alto, se ejecuta el bloque 242. El bloque 242 es una orden de activar el devanado de campo 108 y de activar los SCRs 174, 176, 178 del segundo circuito rectificador 116. El bloque 240 es el retardo que sigue a la ejecución de la orden en el bloque 242.

Después del retardo en el bloque 240, el bloque 246 es un punto de decisión que determina si el valor de V_{A} es alto con relación al voltaje de referencia V_{AREF}. Si el voltaje V_{A} es alto, se ejecuta el bloque 248. El bloque 248 es un punto de decisión que determina si el valor de V_{B} es alto con relación al voltaje de referencia V_{BREF}. Si el voltaje V_{B} es alto, se ejecuta el bloque 250. El bloque 250 es una orden de desactivar el devanado de campo 108 y de desactivar los SCRs 168, 170, 172 del primer circuito rectificador 114. El bloque 252 es un retardo que sigue a la ejecución de la orden en el bloque 250. En una realización actualmente preferida, el retardo de bloque 252 tiene una duración de cuatro milisegundos (ms). Naturalmente, el retardo se puede poner a otros valores distintos de este valor ejemplar. Aunque en este ejemplo, el retardo de bloque 252 es equivalente al retardo de bloque 240, éste no tiene que ser el caso y los tiempos de retardo pueden diferir uno de otro a voluntad en otras implementaciones de la subrutina ejecutada en el bloque 230.

Volviendo al punto de decisión en el bloque 248, si el voltaje V_{A} es alto y el voltaje V_{B} no es alto, se ejecuta el bloque 258. El bloque 258 es una orden de desactivar los SCRs 168, 170, 172 del primer circuito rectificador 114. El bloque 252 es el retardo que sigue a la ejecución de la orden en el bloque 258.

Volviendo al punto de decisión en el bloque 246, si el voltaje V_{A} no es alto, se ejecuta el bloque 256. El bloque 256 es una orden de activar el devanado de campo 108 y de activar los SCRs 168, 170, 172 del primer circuito rectificador 114. El bloque 252 es el retardo que sigue a la ejecución de la orden en el bloque 256.

Como se ha descrito anteriormente, el devanado de campo 108 es controlado con la primera señal de control 162 (del microcontrolador 160) que es introducida en el bloque de los transistores de excitación de campo 130 de la figura 4. Los SCRs 168, 170, 172 del primer circuito rectificador 114 son controlados con la tercera señal de control 166 que es introducida en el primer circuito de control SCR 134 de la figura 4. Los SCRs 174, 176, 178 del segundo circuito rectificador 116 son controlados con la segunda señal de control 164 que es introducida en el segundo circuito de control SCR 132 de la figura 4.

La base que subyace al tiempo de retardo en los bloques 240 y 252 es retardar la conmutación real del devanado de campo 108. Sin retardo, el bloque de subrutina 230 sería ejecutado bastante rápidamente y todo el bucle del diagrama de flujo ciclaría muy rápidamente. El bloque de subrutina 230 se puede ejecutar en menos de un milisegundo, por ejemplo. Esto puede dar lugar a una conmutación rápida de encendido-apagado del devanado de campo 108, lo que es indeseable, porque componentes como los transistores conmutados del circuito de transistores de excitación de campo 130 del regulador 106 se pueden calentar y amenazar el rendimiento del regulador 106 y el devanado de campo 108. Más generalmente, algunos componentes del regulador 106 realizarían innecesariamente un trabajo excesivo. Retardar la conmutación real del devanado de campo 108 insertando retardos en el bloque de subrutina 230 retarda efectivamente la ejecución de todo el diagrama de flujo. Preferiblemente, los tiempos de retardo son seleccionados con el fin de no afectar al control del regulador 106 de los voltajes de salida V_{A} y V_{B} y el devanado de campo 108, limitando al mismo tiempo la sobreutilziación de los componentes de conmutación del regulador 106. Aunque cualesquiera tiempos de retardo pueden ser usados en coherencia con el equilibrio de estos objetivos, se consideran adecuados tiempos combinados para los bloques de retardo conjuntamente de alrededor de seis a veinte milisegundos (ms). En la realización actualmente preferida, a cada bloque de retardo 240 y 252 se le ha asignado un valor de tiempo de retardo de cuatro milisegundos (ms). Como alternativa, se puede usar un sistema activado por interrupción en lugar de los retardos descritos.

Naturalmente, se deberá entender que el devanado de campo 108 de la figura 1 y la figura 4 puede ser controlado de varias formas. La primera señal de control 162 de la figura 4 activa y desactiva generalmente la corriente a través del devanado de campo 108. Sin embargo, en otras realizaciones, la excitación de la corriente del devanado de campo 108 se puede aumentar o disminuir incrementalmente. En una realización actualmente preferida, el devanado de campo 108 es controlado por el bloque de subrutina 230 de las figuras 6 y 7 y se verifica su operación apropiada en el bloque 260. De esta forma, el devanado de campo 108 puede ser cambiado cada vez que se ejecuta el bucle de control de la figura 6. En otras realizaciones se puede utilizar un sistema activado por interrupción para comprobar el valor de la corriente y acto seguido introducir una orden para controlar la corriente a través del devanado de campo 108. En otra realización, el devanado de campo 108 se activa en respuesta a un interruptor de encendido y permanece activado indefinidamente.

Puede ser ventajoso para otros fines variar la corriente del devanado de campo 108 de forma diferente, pero complementaria, al procedimiento esbozado en el bloque de subrutina 230. Por ejemplo, en algunas aplicaciones se puede utilizar una corriente del devanado de campo 108 que tiene un ciclo de trabajo predeterminado. En una realización, la corriente de campo se activa, desactiva y activa mediante el circuito de transistores de excitación de campo 130 durante un intervalo fijo dependiendo del resultado de dos comparaciones separadas que se usan a efectos de regulación:

1. Una comparación de un voltaje de salida de corriente cuando se refiere a una posición de regulación de voltaje (como en la subrutina del bloque 230;

2. Una comparación de la corriente de salida cuando se refiere a un límite de corriente programado. Un circuito de conmutación de campo medio (no representado en la figura 5 puede ser incluido en el regulador 106 para producir un voltaje proporcional al tiempo dentro de un período en el que el devanado de campo 108 conduce corriente (por ejemplo, el ciclo de trabajo).

Un método actualmente preferido de regular el alternador 100 incluye lo siguiente:

El regulador 106 incrementa la corriente a través de la fuente de campo 108 cuando uno de los voltajes de salida primero y segundo V_{A}, V_{B} cae por debajo del umbral respectivo V_{AREF}, V_{BREF}.

El regulador 106 disminuye la corriente a través de la fuente de campo 108 cuando (1) el primer voltaje de salida V_{A} excede del primer umbral V_{AREF} y (2) el segundo voltaje de salida V_{B} excede del segundo umbral V_{BREF}. Es decir, cuando ambos voltajes de salida primero y segundo V_{A}, V_{B} exceden del umbral respectivo V_{AREF}, V_{BREF}, el regulador 106 disminuye la corriente a través de la fuente de campo 108.

El regulador 106 controla el primer circuito rectificador 114 para conducir corriente entre el primer devanado de generación de potencia 110 y la primera salida 126 cuando el primer voltaje de salida V_{A} cae por debajo del primer umbral V_{AREF}.

El regulador 106 controla el segundo circuito rectificador 116 para conducir corriente entre el segundo devanado de generación de potencia 112 y la segunda salida 128 cuando el segundo voltaje de salida V_{B} cae por debajo del segundo umbral V_{BREF}.

El regulador 106 interrumpe la corriente entre el primer devanado de generación de potencia 110 y la primera salida 126 cuando el primer voltaje de salida V_{A} excede del primer umbral V_{AREF}.

El regulador 106 interrumpe la corriente entre el segundo devanado de generación de potencia 112 y la segunda salida 128 cuando el segundo voltaje de salida V_{B} excede del segundo umbral V_{BREF}.

El alternador 100 descrito anteriormente proporciona un número de ventajas importantes. El regulador 106 controla la potencia a múltiples salidas por medio de controlar una fuente de campo tal como un devanado de campo y por rectificación conmutada en cada salida. Además, las salidas del alternador y los devanados de generación de potencia son eléctricamente independientes y están aislados uno de otro. La disposición física y la configuración estructural de los elementos del alternador 100 tal como los devanados de estator, el devanado de campo, y los rotores uno con relación a otro y al eje de accionamiento también tienen implicaciones. Por ejemplo, devanados de estator axialmente separados y eléctricamente aislados que no comparten una tierra común pueden ser optimizados individualmente para potencia a varias velocidades y voltajes operativos reduciendo al mismo tiempo los efectos de acoplamiento indeseables. Se deberá entender que se puede utilizar cualquier función o estructura descrita anteriormente, así como cualesquiera ventajas proporcionadas por cualquier función o estructura antes descrita, puesto en práctica, o implementada por separado en una amplia variedad de realizaciones. Por ejemplo, los métodos y funciones de regulación pueden controlar salidas o elementos tal como devanados que no están aislados eléctricamente, que comparten una tierra común, o no son independientes uno de otro en todo momento. Como otro ejemplo, se puede utilizar un imán permanente como la fuente de campo 108 y se puede activar en todo momento durante la operación normal. Los voltajes de salida pueden ser regulados sin regular la activación o desactivación del imán permanente, sino más bien controlando solamente los rectificadores conmutados.

La Patente de Estados Unidos número 6.184.661 presentada el 22 de junio de 1999 describe una realización de un solo alternador regulador de voltaje que controla el voltaje de salida y la corriente de salida, limita la potencia y el par de activación de entrada, y mantiene la potencia de salida dentro de un rango preestablecido mientras que opera en un amplio rango de temperaturas ambiente y rango de velocidades del eje. Las señales de voltaje, velocidad del eje y temperatura son supervisadas, y los resultados son procesados para determinar la corriente de salida y para controlar la potencia de salida sin superar los límites programados para voltaje de salida, corriente de salida, temperatura, potencia de salida, potencia de accionamiento, par, y velocidad del eje. La realización proporciona una potencia de salida predecible característica del alternador, y elimina altas excursiones de par y potencia de activación de entrada que se producen a baja temperatura y algunas velocidades del eje. Si se superan los límites programados en un intervalo especificado, y el alternador no responde a los cambios de control impuestos por el regulador, el regulador desactivará la corriente de campo del alternador, activará un circuito de alarma, y pondrá un código de fallo. El regulador también es capaz de comunicar con otros sistemas de control para proporcionar el estado, especificar necesidades, y responder a peticiones.

En otras realizaciones, el regulador también puede almacenar límites programados de temperatura, potencia de salida, eficiencia, porcentaje de capacidad de salida de régimen, y velocidad del eje. Tales variaciones pueden incluir controladores para controlar la corriente del campo del alternador para mantener la operación de alternador dentro de estos límites programados para uno o más de estos parámetros adicionales, solos o en combinación con los parámetros usados para regular la corriente de campo en la realización preferida descrita en la Patente de Estados Unidos número 6.184.661.

El regulador 106 puede incluir una extensión generalizada de las realizaciones de alternador regulador de voltaje único de la Patente de Estados Unidos número 6.184.661, presentada el 22 de junio de 1999 y puede realizar las funciones enumeradas anteriormente, incluyendo controlar los voltajes de salida y las corrientes, limitar la potencia y el par de accionamiento de entrada, y mantener la potencia de salida dentro de un rango preestablecido operando al mismo tiempo en un amplio rango de temperaturas ambiente y rango de velocidades del eje. En otras realizaciones, el regulador 106 también es capaz de medir y proporcionar una señal indicativa de la corriente de bobina de campo media midiendo el ciclo de trabajo del devanado de campo y proporcionando un voltaje proporcional al ciclo de trabajo del devanado de campo.

Un alternador según esta invención se ha descrito anteriormente. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a un alternador y se pueden aplicar a varios dispositivos, por ejemplo un generador eléctrico. En el sentido en que se usa aquí, el término generador (o generador eléctrico) pretende abarcar ampliamente el rango más amplio de dispositivos para generar corriente eléctrica cuando gira un eje del generador, incluyendo dispositivos como alternadores. Así, el término generador abarca dispositivos de generación en los que uno de la fuente de campo y los devanados de generación de potencia primero y segundo está montado para girar con el eje del generador, y rotación del eje por lo tanto modifica la interacción electromagnética entre la fuente de campo y los devanados de generación de potencia. El término generador también abarca dispositivos en que ambos fuente de campo y los devanados de generación de potencia están montados por separado del eje del generador, y el eje del generador gira un elemento que modifica la interacción electromagnética entre la fuente de campo y los devanados de generación de potencia.

En el sentido en que se usa aquí, el término salida se refiere ampliamente a un par de conductores o terminales de salida, o a un conductor que está acoplado con un terminal de salida, con o sin componentes eléctricos intervinientes. El par de conductores puede incluir un par de terminales de salida, por ejemplo. Además, un conductor puede ser cualquier salida del alternador 100 (por ejemplo un terminal de salida o un par de terminales de salida).

En el sentido en que se usa aquí, el término alternador abarca ampliamente realizaciones que pueden incorporar o no un regulador. El regulador se puede montar por separado del alternador, o puede estar incorporado dentro del alternador, por ejemplo. En una realización preferida del alternador 100, el regulador está montado por separado del alternador 100. Sin embargo, en otras realizaciones el regulador está incorporado dentro del alternador 100.

Aunque se ilustran dos voltajes V_{A} y V_{B} en las figuras 1 y 4, en otras realizaciones el alternador 100 puede suministrar potencia de salida a más de dos sistemas eléctricos que operan a voltajes respectivos. Preferiblemente, estos sistemas eléctricos están aislados eléctricamente uno de otro y los respectivos voltajes operativos no comparten tierras comunes uno con otro.

Preferiblemente, el primer sistema eléctrico 102 incluye una primera batería, con un valor nominal de V_{A}. Preferiblemente, el segundo sistema eléctrico 104 incluye una segunda batería, con un valor nominal de V_{B}. Suministrar potencia de salida al primer sistema eléctrico 102 incluye preferiblemente cargar la primera batería. Suministrar potencia de salida al segundo sistema eléctrico 104 incluye preferiblemente cargar la segunda batería. En otra realización, los sistemas eléctricos primero y segundo 102, 104 incluyen solamente las baterías primera y segunda, respectivamente, y los sistemas eléctricos primero y segundo 102, 104 suministran a su vez voltaje a otros sistemas eléctricos externos.

Preferiblemente, el primer sistema eléctrico 102 incluye una o más cargas que reciben potencia de la primera batería. Preferiblemente, el sistema eléctrico 104 incluye una o más cargas que reciben potencia de la segunda batería. Las cargas pueden estar conectadas o desconectadas a la respectiva batería cuando se necesita potencia.

Un voltaje de referencia o umbral tal como V_{AREF} o V_{BREF} se puede poner a un valor fijo, o el umbral se puede variar durante la operación. El umbral puede ser compensado para tener en cuenta las condiciones operativas, incluyendo temperatura. En general, se dice que un umbral se cruza cuando la magnitud del voltaje excede de la magnitud del umbral o viceversa. El umbral puede ser cruzado en cualquier dirección, por debajo o por encima del umbral. En algunas realizaciones, cruzar el umbral implica histéresis, de modo que el umbral se cruza por debajo y por encima a valores diferentes. Se supera un umbral cuando se supera la magnitud absoluta del umbral. Por ejemplo, un valor de -13 voltios supera un umbral de -12 voltios. Igualmente, y en este contexto solamente, un valor es alto cuando excede de un umbral en magnitud absoluta, y un valor es bajo cuando cae por debajo de un umbral en magnitud
absoluta.

En una realización actualmente preferida, los voltajes de salida primero y segundo V_{A} y V_{B} son voltajes CC. Naturalmente, se deberá entender que el alternador 100 no se limita a salida de potencia CC, y otras realizaciones proporcionan una salida de potencia CA. En realizaciones de salida de potencia CA, se puede usar triacs en lugar de los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116 para proporcionar corriente de salida CA de los respectivos devanados de generación de potencia primero y segundo 110, 112.

Un reto al diseñar una o más salidas CA es mantener una frecuencia de salida estable. La velocidad del eje de accionamiento de un generador eléctrico tal como un alternador modulará en general la frecuencia de salida de una salida CA. La generación de una salida CA con una frecuencia de salida estable y fiable se puede obtener con un alternador de velocidad fija.

Se deberá entender que, aunque se prefiere el uso de SCRs en los circuitos de rectificador primero y segundo 114, 116, se puede usar otros elementos. El rectificador conmutado puede incluir un transistor de óxido metálico semiconductor de efecto de campo (MOSFET), por ejemplo. Naturalmente, se puede usar más de un dispositivo para realizar la rectificación, o para realizar la rectificación conmutada. En otras realizaciones el rectificador conmutado puede ser un elemento, o dos o más elementos utilizados conjuntamente como un rectificador conmutado. Por ejemplo, se puede utilizar un MOSFET y un diodo en serie para realizar una función de rectificación conmutada. Más generalmente, se puede utilizar un diodo rectificador en serie con un interruptor, por ejemplo.

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El lado negativo o el lado positivo de un rectificador conmutado puede ser acoplado a una salida de voltaje CA. Por ejemplo, en la figura 4, cada una de las salidas de voltaje de fase CA de los devanados de estator primero y segundo 110, 112 está conectada a un SCR en el lado positivo y a un diodo en el lado negativo. Otras implementaciones son posibles, sin embargo, y el alternador 100 no se limita a esta realización preferida. En otra realización, la situación se invierte, y cada una de las salidas de voltaje de fase CA está conectada a un SCR en el lado negativo y a un diodo en el lado positivo.

Se deberá entender que, en el sentido en que se usa aquí, el término señal de control se refiere ampliamente a una señal analógica o digital y abarca ambos tipos de señales.

Se deberá entender que los pasos de los métodos aquí expuestos se pueden realizar en cualquier orden consistente con los hechos expuestos.

La descripción anterior detallada ha descrito solamente unas pocas de las muchas formas que puede tomar esta invención. Por lo tanto, esta descripción detallada se ofrece solamente a modo de ilustración, y no de limitación. Se ha previsto que solamente las reivindicaciones siguientes definan el alcance de esta invención.

Claims (7)

1. Un generador eléctrico de voltajes múltiples (100) incluyendo:

una fuente de campo;

un primer (114) y un segundo (116) rectificadores conmutados;

un primer devanado de generación de potencia (110) acoplado con una primera salida (126) mediante el primer rectificador conmutado (114);

un segundo devanado de generación de potencia (112) acoplado con una segunda salida (128) mediante el segundo rectificador conmutado (116);

y caracterizado por:

un regulador (106) configurado para mantener la primera salida y la segunda salida a voltajes diferentes;

donde cada una de dichas salidas primera (126) y segunda (128) incluye un par respectivo de conductores, y donde la primera salida y el primer devanado de generación de potencia (110) están aislados eléctricamente de la segunda salida (128) y el segundo devanado de generación de potencia (112).

2. El generador de la reivindicación 1 donde los rectificadores conmutados primero (114) y segundo (116) incluyen respectivos terminales de control primero y segundo en respuesta a respectivas señales de control primera y segunda, y donde los terminales de control primero y segundo están aislados eléctricamente uno de otro.

3. El generador de la reivindicación 1 donde el primer devanado de generación de potencia (110) está dispuesto en un primer lado de la fuente de campo, y donde el segundo devanado de generación de potencia (112) está dispuesto en un segundo lado de la fuente de campo, enfrente del primer lado.

4. El generador de la reivindicación 1 incluyendo además:

un rotor (151) incluyendo una primera porción (153) en un primer lado (196) de la fuente de campo (108) y una segunda porción (155) en un segundo lado (198) de la fuente de campo (108) enfrente del primer lado (196), teniendo dicha primera porción (153) un efecto más grande que la segunda porción (155) en el acoplamiento magnético entre la fuente de campo y el primer devanado de generación de potencia (110), teniendo dicha segunda porción un efecto más grande que la primera porción en el acoplamiento magnético entre la fuente de campo y el segundo devanado de generación de potencia (112).

5. El generador de la reivindicación 1 donde la fuente de campo incluye un devanado de campo (108).

6. El generador de la reivindicación 1 donde la fuente de campo incluye un imán permanente.

7. El generador de la reivindicación 1 donde la fuente de campo (108) incluye lados primero y segundo espaciados a lo largo de un eje; donde el primer devanado de generación de potencia (110) se caracteriza por un centro de gravedad dispuesto más cerca del primer lado que el segundo lado de la fuente de campo (108); y donde el segundo devanado de generación de potencia (112) se caracteriza por un centro de gravedad dispuesto más cerca del segundo lado que el primer lado de la fuente de campo (108).