ES2344573T3 - Sistema de maquina electrica rotativa. - Google Patents

Abstract

Un sistema (10) de máquina eléctrica rotativa, que comprende: una máquina eléctrica rotativa (70) que incluye un rotor (72) y un estator (74), una sección (160) de conexión cableada dispuesta en dicho estator (74) y formada a partir de una pluralidad de bobinas (163a, 163b, 163c) provistas en cada fase (U, V, W) y que tiene cada una de ellas un extremo conectado como una sección de entrada y salida (164U a 164W), un relé (162; 202, 204; 210) configurado para cortocircuitar y desconectar alguna de la pluralidad de bobinas (163a, 163b, 163c) para las fases individuales (U, V, W) mediante la apertura y cierre de las bobinas, y una sección (118) de control conectada a las secciones (164U a 164W) de entrada y salida y una sección de operaciones (162a; 209; 220) de dicho relé (162; 202; 204; 210); en el que dicha sección (118) de control cortocircuita los contactos (161a a 161c; 206a, 206b; 212a, 212b; 214a, 214b) de dicho relé (162; 202, 204; 210) y suministra la alimentación a la sección (164U a 164W) de entrada y salida cuando dicho rotor (72) ha de ser girado, pero desconecta los contactos (161a a 161c; 206a, 206b; 212a, 212b; 214a, 214b) de dicho relé (162; 202, 204; 210) y suministra la alimentación obtenida de las secciones (164U a 164W) de entrada y salida a una carga predeterminada o a una sección (97) de carga cuando la generación de potencia se realiza por medio de la rotación de dicho rotor (72), y en el que dicha sección (160) de conexión tiene tres fases (U, V, W); caracterizado porque: dicho relé incluye una primera sección (202; 216) de interruptor y una segunda sección (204; 208), el otro extremo de un número de bobinas predeterminado (163a a 163c) de la primera fase (U) de dicha sección (160) de conexión cableada está conectado a uno de los contactos (206a; 212a, 214a) de dicha primera sección (202; 216) de interruptor y dicha segunda sección (204; 218) de interruptor, el otro extremo del número de bobinas predeterminado (163a a 163c) de la segunda fase (V) de dicha sección (160) de conexión cableada está conectada al otro contacto (260b; 212b) de dicha primera sección (202; 216) de interruptor, y el otro extremo del número predeterminado de bobinas (163a a 163c) de la tercera fase (W) de dicha sección (160) de conexión cableada está conectado al otro contacto (206b; 214b) de dicha segunda sección (204; 218) de interruptor.

Description

Sistema de máquina eléctrica rotativa.

Esta invención está relacionada con un sistema de máquina eléctrica rotativa utilizado para aplicarse como sistema transportado por un vehículo, y particularmente con un sistema de máquina eléctrica rotativa adecuado para ser utilizado como un dispositivo de arranque y un generador, de la clase definida en el preámbulo de la reivindicación 1.

Un sistema de máquina eléctrica rotativa de esta clase está divulgado en el documento WO 03/034573A.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de máquina eléctrica rotativa de una configuración sencilla y cómoda, que puede cambiar de forma tal que la fuerza de accionamiento cuando se usa como motor y la cantidad de generación de potencia cuando se usa como generador, pueden ser apropiadas de manera individual.

Este objeto se consigue de acuerdo con la invención, por medio de un sistema de máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 1.

En un sistema de máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la invención, la sección de conexión cableada tiene tres fases; el relé incluye una primera sección de interruptor y una segunda sección de interruptor; el otro extremo de un número predeterminado de bobinas de la primera fase de la sección de conexión cableada está conectada a uno de los contactos de la primera sección de interruptor y de la segunda sección de interruptor; el otro extremo del número predeterminado de bobinas de la segunda fase de la sección de conexión cableada está conectado al otro contacto de la primera sección de interruptor; y el otro extremo del número predeterminado de bobinas de la tercera fase de la sección de conexión cableada está conectado al otro contacto de la segunda sección de interruptor.

El sistema de máquina eléctrica rotativa tiene una característica adicional en cuanto que la sección de control acciona la primera sección de interruptor y la segunda sección de interruptor, de manera que realiza las acciones de cortocircuito y desconexión en sincronismo mutuo. El sistema de máquina eléctrica rotativa tiene una característica adicional más en cuanto que la sección de control mide tensiones en los demás extremos de las bobinas conectados al relé y entrega como salida una señal de alarma predeterminada basada en una diferencia de potencial.

De acuerdo con la presente invención, como la primera sección de interruptor y la segunda sección de interruptor realizan las operaciones de apertura y cierre, se puede utilizar una sección de interruptor del tipo de dos contactos con versatilidad.

De acuerdo con la característica adicional de la presente invención, como se establece un sincronismo, el procedimiento de control se puede simplificar y hacerse conveniente, y la conmutación entre los estados efectivo y no efectivo de las bobinas de la sección de conexión cableada se puede llevar a cabo con certeza.

De acuerdo con una característica adicional más de la presente invención, el operador puede realizar un proceso de contramedida predeterminada como respuesta a la señal de alarma.

Otras características y ventajas de la presente invención quedarán claras a partir de la descripción que sigue, a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

la figura 1 es una vista en alzado lateral de una motocicleta,

la figura 2 es una vista en planta de una sección de una unidad basculante,

la figura 3 es una vista en planta de una sección parcialmente ampliada de la unidad basculante,

la figura 4 es un diagrama de bloques de un circuito eléctrico de la motocicleta,

la figura 5 es un diagrama de bloques de un sistema eléctrico rotativo,

la figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de actuación de un sistema de máquina eléctrica rotativa,

la figura 7 es una vista que muestra un relé y un esquema de conexión del relé de acuerdo con el primer modo de realización de la presente invención,

la figura 8 es una vista que muestra un relé y un esquema de conexión de acuerdo con un segundo modo de realización de la presente invención.

En lo que sigue, se describe un modo de realización de un sistema de máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la presente invención, con referencia a las figuras 1 a 8 de los dibujos que se acompañan. El sistema 10 de máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la presente invención se transporta en un vehículo 11 ilustrado en la figura 1.

Como se ilustra en la figura 1, el vehículo 1 es una motocicleta tipo "scooter" e incluye una horquilla frontal 12 para soportar una rueda frontal WF para la rotación en una parte frontal de la carrocería del vehículo, y la parte frontal 12 gira por medio de una operación de la barra 16 del manillar a través de un tubo 14 de cabeza. Una parte del asidero derecho del manillar 16 sirve como acelerador giratorio.

Hay unido un tubo inferior 18 al tubo 14 de cabeza, de forma que se extiende hacia atrás y hacia abajo, y un bastidor intermedio 20 se extiende sustancialmente de manera horizontal en un extremo inferior del tubo inferior 18. Hay dispuesto un bastidor posterior 22 en el extremo posterior del marco intermedio 20, de forma que se extiende hacia atrás y hacia arriba.

Parte de la unidad basculante 24, que incluye una fuente de potencia, está conectada a un parte del extremo posterior del bastidor intermedio 20. Hay unida una rueda posterior WR que es una rueda de transmisión, para la rotación con la parte lateral del extremo posterior de la unidad basculante 24, y la unidad basculante 24 está suspendida por medio de una suspensión posterior 25, unida al bastidor posterior 22.

Una periferia exterior del tubo inferior 18, del bastidor intermedio 20 y del bastidor 22 de la sección posterior, está cubierta por una cubierta 26 de la carrocería del vehículo, y hay fijado un asiento 28 sobre el que se sienta un conductor, a la parte posterior superior de la cubierta 26 de la carrocería del vehículo. Se dispone una plataforma 30 del piso para recibir los pies del conductor colocado sobre ella, en una parte superior del bastidor intermedio 20 entre el asiento 28 y el tubo inferior 18.

El vehículo 11 incluye una función de parada y arranque automático del motor (parada y marcha) para detener automáticamente el motor 40 al parar y para la marcha automática, si se realiza tal operación de arranque de manera que se acciona una empuñadura reguladora para la apertura, o bien se acciona un interruptor de arranque a un estado de conexión, de un motor de arranque para re-arrancar el motor.

El motor 40 del tipo de un solo cilindro de cuatro tiempos, está montado en la parte frontal de la unidad basculante 24. Una transmisión 44 de velocidad variable del tipo de correa, está configurada de manera que se extiende hacia atrás desde el motor 40, y la rueda posterior RW está soportada para la rotación sobre la transmisión 44 de velocidad variable del tipo de correa, por medio de un engranaje reductor 45 dispuesto en una parte posterior de la transmisión 44 de velocidad variable del tipo de correa a través de un embrague centrífugo. Hay interpuesta una suspensión trasera 25 entre un extremo superior del engranaje reductor 45 y la parte superior curvada del bastidor posterior 22. En una parte frontal de la unidad basculante 24, hay dispuesto un carburador conectado aun tubo de admisión que se extiende desde el motor 40 y un filtro de aire conectado al carburador.

La figura 2 es una vista en sección que muestra la unidad basculante 24 tomada junto con el cigüeñal 52, y la figura 3 es una vista ampliada en planta superior parcial de una sección de la unidad basculante 24. En las figuras 2 y 3, los elementos similares a los descritos anteriormente están indicados por los mismos caracteres de referencia o similares.

La unidad basculante 24 está conectada y soportada mediante un movimiento de balanceo con una abrazadera colgante 19a, a través de un miembro de enlace predeterminado. La unidad basculante 24 está cubierta por un cárter 54 formado mediante la integración de los cárter izquierdo y derecho 54L y 54R, y el cigüeñal 52 está soportado para la rotación mediante un cojinete 56 fijado al cárter derecho 54R. Hay una biela (no ilustrada) conectada al cigüeñal 52 a través de un manetón 58.

El cárter izquierdo 54L sirve también como caja de transmisión de velocidad variable del tipo de correa, y hay dispuesta una polea 60 de transmisión de la correa para la rotación sobre el cigüeñal 52, que se extiende hacia el cárter izquierdo 54L. La polea 60 de transmisión de la correa está formada a partir de una mitad lateral fija 60L de la polea y una mitad lateral móvil 60R de la polea. La mitad lateral fija 60L de la polea está fijada a una parte final izquierda del cigüeñal 52 a través de una protuberancia 62, y la mitad lateral móvil 60R de la polea tiene un ajuste chaveteado con el cigüeñal 52 en el lado derecho del cuerpo lateral fijo 60L de la polea, para un movimiento de acercamiento y alejamiento desde la mitad lateral fija 60L de la polea. Hay una correa 64 en V que se extiende entre y alrededor de las mitades 60L y 60R de la polea.

Hay fijada una placa 66 de leva al cigüeñal 52 en el lado derecho de la mitad lateral móvil 60R de la polea. Una pieza deslizante 66a, dispuesta en un extremo exterior periférico de la placa 66 de la leva, está aplicada para un movimiento deslizante con una parte 60Ra de la protuberancia deslizante de la placa de leva, formada en dirección axial en un extremo periférico exterior de la mitad lateral móvil 60R de la polea. La placa 66 de la leva tiene una cara con disminución gradual inclinada en una parte de la misma, más bien cerca de la periferia exterior hacia el lado de la placa 66 de la leva, y hay acomodada una bola 68 de peso en seco en un espacio entre la cara de disminución gradual y la mitad lateral móvil 60R de la polea.

Si la velocidad de rotación del cigüeñal 52 aumenta, la bola 68 de peso en seco mantenida entre la mitad lateral móvil 60R de la polea y la placa 66 de la leva, y girada conjuntamente con el cigüeñal 52, se desplaza en dirección centrífuga debido a la fuerza centrífuga. Acto seguido, la mitad lateral móvil 60R de la polea es presionada por la bola 68 de peso en seco para desplazarse en dirección izquierda hacia la mitad lateral fija 60L de la polea. Como resultado, la correa 64 en V interpuesta entre las mitades 60L y 60R de la polea, se desplaza en dirección centrífuga y el diámetro envolvente de la misma aumenta.

Se dispone una correa accionada (no ilustrada) correspondiente a la polea 60 de transmisión de la correa, en una parte posterior del vehículo, y la correa 64 en V queda rodeando la polea de transmisión. Por medio de este mecanismo de transmisión de la correa, la potencia del motor 40 queda automáticamente ajustada y transmitida al embrague centrífugo para accionar la rueda trasera RW a través del engranaje reductor 45 y así sucesivamente.

En el cárter derecho 54R, hay dispuesto un dispositivo de arranque ACG (máquina eléctrica rotativa) 70 formado por la combinación de un motor de arranque y un generador de CA. El dispositivo 70 de arranque ACG es una máquina eléctrica rotativa que incluye un estator 74 dispuesto de manera que rodea una parte final del cigüeñal 52 y un rotor externo 72, dispuesto de manera que rodea el estator 74. El estator 74 está fijado al cárter 54, y el rotor externo 72 está fijado a la parte de disminución gradual en una parte final del cigüeñal 52.

Se dispone una pluralidad de imanes 72a en una relación igualmente espaciada sobre la periferia interna del rotor externo 72, y son girados por medio de la fuerza magnética generada por el estator 74, y el dispositivo 70 de arranque ACG actúa como un motor de arranque. Además, el rotor externo 72 puede girar junto con el cigüeñal 52 para aplicar flujos magnéticos variables al estator 74 y generar con ello una potencia eléctrica, y el dispositivo 70 de arranque ACG actúa como un generador de CA.

Hay dispuesto un ventilador 80 fijado por un tornillo en el rotor externo 72. Se dispone un radiador 82 contiguamente al ventilador 80 y cubierto con una tapa 84 del ventilador.

Como se ilustra a escala ampliada en la figura 3, hay ajustada una caja 86 de sensores en una periferia interna del estator 74. En la caja 86 de sensores, se dispone un sensor 88 del ángulo del rotor (sensor de polo magnético) y un sensor 90 de generación de impulsos (generador de impulsos de ignición), en una relación igualmente espaciada a lo largo de una periferia externo de la protuberancia 72b del rotor externo 72. El sensor 88 del ángulo del rotor es un elemento destinado a realizar el control de energización de las bobinas 163a a 163c del estator (figura 5) del dispositivo 70 de arranque ACG, y está dispuesto en una correspondencia de uno a uno para la fase U, la fase V y la fase W del dispositivo 70 de arranque ACG. El generador 90 de impulsos de ignición es para el control de ignición del motor, y solamente se dispone un generador 90 de impulsos. Tanto el sensor 88 del ángulo de rotor como el generador 90 de impulsos de ignición pueden estar formados a partir de un circuito integrado completo o de un dispositivo de resistencia magnética (MR).

Los conductores del sensor 88 de ángulo del rotor y del generador 90 de impulsos de ignición están conectados a una placa 92, y hay un mazo 94 de cables acoplado a la placa 92. Hay ajustado un anillo magnético 96 de dos etapas sobre la periferia exterior de la protuberancia 72b del rotor externo 72, de manera que proporciona una acción magnética sobre el sensor 88 del ángulo del rotor y del generador 90 de impulsos de ignición.

Sobre una de las bandas magnetizadas del anillo 96 de imanes, correspondientes al sensor 88 de ángulo del rotor, se forman los polos N y S dispuestos alternativamente con una relación espaciada de 30º de anchura uno del otro, en una dirección circunferencial, correspondientes a los polos magnéticos del estator 74. Sobre la otra banda magnetizada del anillo 96 de imanes, correspondiente al generador 90 de impulsos de ignición, se forma una parte magnetizada en una gama de 15º a 40º en un lugar situado en una dirección circunferencial.

El dispositivo 70 de arranque ACG funciona como motor de arranque (motor síncrono) al arrancar el motor, y es accionado por la corriente suministrada a él desde una batería 97 (sección de carga, véase la figura 4), de manera que el cigüeñal 52 gira para arrancar el motor 40. El dispositivo 70 de arranque ACG funciona como un generador síncrono después de arrancar el motor, y carga la corriente generada en la batería 97 y suministra la corriente a las secciones de equipos eléctricos.

Volviendo a hacer referencia a la figura 2, hay fijada una rueda dentada 98 en el cigüeñal 52 entre el dispositivo 70 de arranque ACG y el cojinete 56, y hay una cadena para accionar un árbol de levas (no ilustrado) desde el cigüeñal 52, que está envolviendo la rueda dentada 98. También ha de indicarse que la rueda dentada 98 está formada integradamente con un engranaje 99 para transmitir potencia a una bomba que hace circular el aceite lubri-
cante.

Como se ilustra en la figura 4, una ECU 100 incluye un circuito rectificador 102 en puente de onda completa, para la rectificación de onda completa de la corriente alterna trifásica generada por el dispositivo 70 de arranque ACG, un regulador 104 para restringir la salida del circuito rectificador 102 en puente de onda completa a una tensión regulada predeterminada (por ejemplo, 14,5 V), y una sección 106 de control de parada y marcha para detener automáticamente el motor cuando el vehículo se para y el motor re-arranca automáticamente cuando se satisface una condición de arranque predeterminada. Además, la ECU 100 incluye una sección 110 de control de la rotación inversa de arranque para hacer girar inversamente el cigüeñal 52 a una posición predeterminada al arrancar el motor por medio del interruptor 108 de arranque, una sección 112 de control de la rotación inversa de parada, para hacer girar inversamente al cigüeñal 52 a una posición predeterminada después de que el motor ha sido detenido automáticamente por medio del control de parada y marcha, una sección 114 de control de la supresión de la ignición, una sección 116 de supervisión de la tensión para supervisar la tensión en el punto neutro que forman las líneas 165U a 165W, y una sección 118 de control del relé para realizar las acciones de apertura y cierre a través de una sección 162a de funcionamiento de un relé 162. La sección 118 de control del relé activa, cuando el rotor exterior 72 y el cigüeñal 52 han de girar, una sección 162b de interruptor del relé 162, a través de la sección 162a de funcionamiento, para cortocircuitar los contactos 161a, 161b y 161c. Por otra parte, cuando ha de realizarse la generación de potencia por medio de la rotación del cigüeñal 52, la sección 118 de control del relé desconecta los contactos 161a, 161b y 161c de la sección 162b de interruptor. La sección 114 de control de la supresión de la ignición, tiene una función para originar fallos de encendido un número de veces predeterminado en el momento de la ignición, al arrancar el motor 40, y otra función de limitación de la velocidad N de rotación del motor 40 a un valor predeterminado.

El circuito 102 de puente rectificador de onda completa es un circuito en puente que incluye un controlador 102a y seis dispositivos 102b de conmutación de semiconductores para realizar las operaciones de apertura y cierre bajo la acción del controlador 102a. Con el circuito 102 de puente rectificador de onda completa, la potencia generada por la sección 160 de conexión cableada puede ser convertida en corriente continua y suministrada a una carga predeterminada o cargada en la batería 97, y el rotor exterior 72 y el cigüeñal 52 pueden girar para convertir la potencia de la batería 97 en corriente alterna y suministrar la corriente alterna a la sección 160 de conexión cableada. Como dispositivo 102b de conmutación de semiconductores, se pueden enumerar, por ejemplo, un FET (Transistor de efecto campo), un IGBT (Transistor bipolar de puerta aislada), un tiristor o similares.

A la ECU 100 hay conectada una bobina 117 de ignición (figura 4), y hay conectada una bujía 119 de ignición al lado secundario de la bobina 117 de ignición. Además, a la unidad ECU 100 hay conectado un sensor 130 de la regulación, un sensor 132 de combustible, un interruptor 134 del asiento, un interruptor desocupado 130, un sensor 138 de temperatura del agua de refrigeración, un interruptor 140 del regulador, un zumbador 142 de alarma, el sensor 88 del ángulo del rotor y el generador 90 de impulsos de ignición. Así, las señales de detección son introducidas desde ellos a la ECU 100.

Además, a la ECU 100 hay conectado un relé 144 del dispositivo de arranque, el interruptor 108 del dispositivo de arranque, un interruptor 146 de parada de la rueda delantera, un interruptor 147 de parada de la rueda trasera, un indicador 150 de espera, un indicador 152 de combustible, un indicador 153 de alarma, un sensor 154 de velocidad, una resistencia 156 y una lámpara delantera 158. En la lámpara delantera 158 hay dispuesto un interruptor reductor 159. Además, al relé 162 hay conectado un terminal de la bobina del estator de dispositivo 70 de arranque ACG. Hay conectada una lámpara 148 de freno para encenderse cuando está conectado al menos uno entre el interruptor 146 de parada de la rueda delantera y el interruptor 147 de parada de la rueda trasera. La alimentación se suministra desde la batería 97 a la ECU 100, a través de un fusible principal 166 y un interruptor principal 167. Además, cuando ha de arrancarse el motor 40, se suministra la alimentación al circuito puente 102 de rectificación de onda completa, a través del relé 144 del dispositivo de arranque como respuesta al funcionamiento del interruptor 108 del dispositivo de arranque.

Como se ilustra en las figuras 4 y 5, el sistema 10 de máquina eléctrica rotativa incluye la ECU 100, el dispositivo 70 de arranque ACG y el relé 162. Como se ha descrito anteriormente, el dispositivo 70 de arranque ACG incluye el rotor externo 72 y el estator 74.

El relé 162 incluye la sección 162a de operaciones que se activa por energización, y la sección 162b de interruptor cuyos contactos se abren o se cierran por medio de la sección 162a de operaciones. La sección 162b de interruptor tiene los contactos 161a, 161b y 161c, que están cortocircuitados entre sí cuando se activa la sección 162a de operaciones por energización, pero se desconectan mutuamente cuando la sección 162a de operaciones no está excitada, de manera que se aíslan entre sí. En particular, el relé 162 es del tipo normalmente abierto.

El estator 74 tiene la sección 160 de conexión cableada del tipo de conexión trifásica en Y. La sección 160 de conexión cableada incluye tres bobinas del estator, 163a, 163b y 163c, para cada una de las fases U, V y W, y cada de unas las bobinas del estator, 163a, 163b y 163c de cada fase está conectada a un extremo del mismo como secciones de entrada y salida 164U, 164V o 164W. (Los sufijos U, V y W) indican las fases correspondientes. Esto es aplicable de forma similar a la descripción siguiente). Las secciones de entrada y salida, 164U a 164W están conectadas al circuito puente 102 de rectificación de onda completa.

Las bobinas 163b del estator de las fases están conectadas al otro extremo del mismo entre sí, y forman un primer punto neutro O1. Las bobinas 163a y 163c del estator de la fase U están conectadas en el otro extremo del mismo entre sí, para formar el punto neutro que forma la línea 165U y están conectadas al contacto 161a del relé 162. Las bobinas 163a y 163c del estator de la fase V están conectadas al otro extremo del mismo entre sí, para formar el punto neutro que forma la línea 165V y conectadas al contacto 161b del relé 162. Las bobinas 163a y 163c del estator de la fase W están conectadas al otro extremo del mismo entre sí, para formar el punto neutro que forman la línea 165W y conectadas al contacto 161c del relé 162.

Además, el punto neutro que forman las líneas 165U a 165W están conectadas también a la sección 116 de supervisión de la tensión. La sección 116 de supervisión de la tensión mide las tensiones del punto neutro que forman las líneas 165U a 165W y entrega como salida una señal de alarma predeterminada cuando el relé 162 está desconectado y la diferencia de potencial de CA se hace menor que un valor umbral predeterminado (por ejemplo, aproximadamente 5 V).

Ahora se describe la acción del sistema 10 de máquina eléctrica rotativa del vehículo 11 con la configuración descrita anteriormente, con referencia a la figura 6.

En primer lugar, en el paso S1, cuando se ha de conducir el vehículo 11, el conductor conectaría el interruptor principal 167 para arrancar la ECU 100. En este estado inicial, la sección 118 de control del relé mantiene el relé 162 en un estado no excitado, y los contactos del contacto 161b se abren.

En el paso S2, el conductor accionaría el interruptor 108 del dispositivo de arranque para arrancar el motor 40. En este momento, la sección 118 de control del relé detecta una señal como respuesta al funcionamiento del interruptor 108 del dispositivo de arranque para excitar la sección 162a de funcionamiento del relé 162, para cortocircuitar los contactos de la sección 162b del interruptor. Consecuentemente, los otros extremos de las bobinas 163a y 163b del estator de las fases individuales se conectan entre sí para formar con ello un punto neutro de la conexión en Y. En la descripción siguiente, el punto neutro se identifica como segundo punto neutro O2 para diferenciarlo del primer punto neutro O1.

Entre tanto, el controlador 102a del circuito puente 102 de rectificación en onda completa recibe la alimentación desde el relé 144 del dispositivo de arranque, que funciona como respuesta al funcionamiento del interruptor 108 del dispositivo de arranque y controla los dispositivos 102b de conmutación de semiconductores entre los estados abierto y cerrado para reformar la potencia entrante y suministra la alimentación de CA a la sección 160 de conexión cableada. Consecuentemente, el dispositivo 70 de arranque ACG puede actuar como un motor de arranque para hacer girar el cigüeñal 52.

En este momento, como se forma el segundo punto neutro O2, las bobinas 163a a 163c del estator de las fases U a W se colocan en una configuración en la que están conectadas sustancialmente en paralelo entre ellas. Consecuentemente, el par es aproximadamente igual a tres veces el generado por una conexión en Y en un estado en el que puede generarse cuando las bobinas 163b del estator están conectadas entre sí solamente en el primer punto neutro O1. Como el dispositivo 70 de arranque de ACG puede generar un par alto de esta manera, el cigüeñal 52 puede hacerse girar directamente sin intervención de un engranaje reductor.

A medida que gira el cigüeñal 52, se genera una chispa desde la bujía 119 de ignición en un tiempo de ignición predeterminado basado en una señal del sensor 90 del generador de impulsos. El combustible vaporizado de la cámara de combustión es expandido por la ignición y acciona el cigüeñal 52 a través de la biela para arrancar el motor
40.

En el paso S3, el conductor reconocería por el sonido del motor, y por el tacómetro y similares que el motor 40 ha arrancado, y abriría el interruptor 108 del dispositivo de arranque. La sección 118 de control del relé detecta que el interruptor 108 del dispositivo de arranque está abierto, y coloca la sección 162a de funcionamiento del relé 162 en un estado sin salida para abrir la sección 162b de interruptor. Consecuentemente, el segundo punto neutro O2 desaparece y las bobinas 163a y 163c del estator se desenergizan mientras el primer punto neutro O1 permanece y las bobinas 163b del estator mantienen efectivamente la conexión en Y. También debe indicarse que los tiempos de apertura y cierre del relé 162 no necesitan necesariamente estar sincronizados con el interruptor 108 del dispositivo de arranque, solamente si se temporizan con el arranque del motor 40 y, por ejemplo, el relé 162 puede ser abierto cuando se detecta por los medios adecuados que el motor 40 está colocado en un estado de explosión completa.

Como el relé 162 es del tipo normalmente abierto y se excita básicamente sólo cuando el motor 40 ha arrancado, el periodo de tiempo dentro del cual el relé 162 está energizado con la corriente de excitación, es corto, y la potencia consumida por el relé 162 es muy baja.

El controlador 102a del circuito puente 102 de rectificación de onda completa detecta que el interruptor 108 del dispositivo de arranque está abierto, y controla los dispositivos 102b de conmutación de semiconductores para conmutar la dirección de energización de la corriente, de manera que la potencia alterna generada por las bobinas 163b del estator por la rotación del cigüeñal 52 y del rotor externo 72 se convierte en potencia de CC. La potencia de CC es suministrada a una carga y se carga en la batería 97 a través del interruptor principal 167 y del fusible 166.

De esta manera, al generar la potencia por medio del dispositivo 70 de arranque ACG (en pocas palabras, excepto cuando el motor 40 ha arrancado), como las bobinas 163a y 163c del estator de la sección 160 de conexión cableada no son efectivas y solamente las bobinas 163b del estator generan potencia, la cantidad de generación de potencia se suprime y la batería 97 no queda sobrecargada.

En el paso S4, la sección 116 de supervisión de la tensión comienza su acción bajo la condición de que el motor 40 está arrancado para abrir el relé 162. La sección 116 de supervisión de la tensión mide las tensiones de CA (por ejemplo, los valores eficaces o valores máximos) generados en el punto neutro que forman las líneas 165U a 165W y entrega como salida una señal de alarma cuando la diferencia de potencial entre los terminales se hace menor que un valor umbral predeterminado. Basándose en la salida de la señal de alarma, el indicador 153 de alarma se enciende y se activa el zumbador 142 de alarma para emitir un sonido que llame la atención del conductor.

Aunque la sección 162b de interruptor está controlada de manera que, en la generación de potencia, está desconectada con el fin de suprimir la cantidad de generación de potencia de la sección 160 de conexión cableada, como se ha descrito anteriormente, aún cuando la sección 162a de operaciones esté colocada en un estado de no-excitación, si la sección 162b de interruptor permanece cortocircuitada a partir de una situación inesperada, las diferencias de potencial entre el punto neutro que forman las líneas 165U, 165V y 165W presentan un valor cero o muy bajo. Consecuentemente, al detectar un estado como el que se acaba de describir bajo la acción de la sección 116 de supervisión de la tensión y entregar como salida una señal de alarma, se puede llamar la atención del conductor.

O bien la señal de alarma puede ser suministrada a la sección 114 de control de la supresión de la ignición, de manera que la velocidad N de rotación del motor 40 se restringe por pasos con una relación de bloqueo mutuo con un temporizador predeterminado. Por ejemplo, la sección 114 de control de la supresión de la ignición restringe la velocidad N de rotación a 6500 rpm, hasta que expira un periodo de tiempo predeterminado tras suministrar una señal de alarma, y entonces se restringe la velocidad N de rotación a 4500 rpm tras la expiración de otro periodo de tiempo predeterminado después de eso. De ahí en adelante, cuando expira un periodo de tiempo predeterminado adicional, la sección 114 de control de la supresión de la ignición detiene el motor 40.

Consecuentemente, el conductor puede reconocer a partir de una caída de la velocidad N de rotación, que está teniendo lugar alguna avería, y como hay disponible un tiempo suficiente antes de que el motor 40 se pare, el conductor puede realizar un proceso de contramedidas adecuado para detener el vehículo 11 en un lugar adecuado o llevar el vehículo 11 a un taller de mantenimiento predeterminado.

Ha de indicarse que el relé 162 puede ser sustituido por una pareja 200 de relés, o un relé 210 de acuerdo con modos de realización como los que se ilustran en las figuras 7 u 8.

Como se ilustra en la figura 7, la pareja 200 de relés de acuerdo con el primer modo de realización incluye un primer relé (primera sección de interruptor) 202 y un segundo relé (segunda sección de interruptor) 204. El primer relé 202 y el segundo relé 204 tienen la misma estructura y tienen una pareja de contactos 206a y 206b, una sección 208 de interruptor para cortocircuitar y desconectar los contactos 206a y 206b, y una sección 209 de operaciones para accionar la sección 208 de interruptor.

Los contactos 206a del primer relé 202 y del segundo relé 204 están conectados al punto neutro que forma la línea 165U. El contacto 206b del primer relé 202 está conectado al punto neutro que forma la línea 165V, y el contacto 106b del segundo relé 204 está conectado al punto neutro que forma la línea 165W. Además, las secciones 209 de operaciones están conectadas en paralelo a la sección 118 de control del relé, y el primer relé 202 y el segundo relé 204 funcionan en sincronismo mutuo mientras que la pareja 200 de relés funciona sustancialmente como un solo relé y actúa de forma similar al relé 162 descrito anteriormente. El primer relé 202 y el segundo relé 204 pueden estar incorporados en un solo paquete.

Como las secciones 208 de interruptor del primer relé 202 y del segundo relé 204 funcionan en sincronismo mutuo, pueden ser controladas a través de una sola línea de señal simple y convenientemente porque no hay necesidad de distinguir un procedimiento de control para cada relé. Además, como el primer relé 202 y el segundo relé 204 funcionan en sincronismo mutuo, el estado de energización de las bobinas 163a y 163c del estator de cada fase cambia simultáneamente y con seguridad.

Como se ilustra en la figura 8, el relé 210 de acuerdo con el segundo modo de realización incluye dos parejas de contactos 212a, 212b y 214a, 214b, una primera sección 216 de interruptor para cortocircuitar y desconectar los contactos 212a y 212b, una segunda sección 218 para cortocircuitar y desconectar los contactos 214a y 214b, y una sola sección 220 de operaciones para hacer que la primera sección 216 de interruptor y la segunda sección 218 de interruptor funcionen en sincronismo mutuo. La sección 220 de operaciones es energizada y controlada por la sección 118 de control del relé.

Los contactos 212a y 214a están conectados al punto neutro que forma la línea 165U. El contacto 212b está conectado al punto neutro que forma la línea 165V, mientras que el contacto 214b está conectado al punto neutro que forma la línea 165W. Por medio de tal conexión, el relé 210 presenta una actuación similar a la del relé 162 descrito anteriormente.

Además, el relé 210, el primer relé 202 y el segundo relé 204 son más universales que el relé 162 descrito anteriormente, y son ampliamente utilizados y además menos costosos.

Como se ha descrito anteriormente, con el sistema 10 de máquina eléctrica rotativa de acuerdo con el presente modo de realización, cuando se utiliza el dispositivo 70 de arranque ACG como motor, todas las bobinas 163a a 163c del estator generan una potencia magnética para obtener una fuerza de accionamiento alta, y el cigüeñal 52 del motor 40 puede arrancarse con seguridad. Por otra parte, cuando el dispositivo 70 de arranque de ACG se utiliza como generador, los otros extremos de las dos bobinas 163a y 163c del estator para cada una de las fases se abren por medio del relé 162 y, consecuentemente, las bobinas 163a y 163c del estator no se utilizan para la generación de potencia y la capacidad de generación de potencia queda suprimida. Consecuentemente, se puede impedir el suministro de una potencia excesivamente alta a la carga o a la batería 97.

Además, como el relé 162 cortocircuita y desconecta el lugar que sirve como segundo punto neutro O2 de la sección 160 de conexión cableada, no se requieren relés independientes entre sí para las fases individuales, sino que sustancialmente se puede utilizar un solo relé como relé 162. Por tanto, la configuración es simple y conve-
niente.

Ha de indicarse que, aunque en el ejemplo descrito anteriormente, las bobinas 163a a 163c del estator están conectadas al relé 162 de forma que las bobinas 163b del estator de entre las bobinas 163a a 163c del estator están conectadas al primer punto neutro O1 y las bobinas 163a a 163c forman el segundo punto neutro O2, la relación entre los números de bobinas que han de conectare al primer punto neutro O1 y al segundo punto neutro O2 puede ser fijada adecuadamente dependiendo de las condiciones de diseño.

Además, aunque en el presente modo de realización descrito anteriormente, se utilizan relés como una sección de apertura y cierre de contactos para una bobina, la sección de apertura y cierre de contactos no está limitada a esto.

El sistema eléctrico rotativo de acuerdo con la presente invención no está limitado el modo de realización descrito anteriormente, sino que puede adoptar naturalmente diversas configuraciones sin apartarse de la materia objeto de las reivindicaciones.

Principales símbolos de referencia

10 ...

sistema de máquina eléctrica rotativa

11 ...

vehículo

40 ...

motor

70 ...

dispositivo de arranque ACG (máquina eléctrica rotativa)

72 ...

motor externo

74 ...

estator

97 ...

batería

100 ...

ECU

102 ...

circuito puente de rectificación en onda completa

102b ...

dispositivo de conmutación de semiconductores

108 ...

interruptor del dispositivo de arranque

114 ...

sección de control de la supresión de la ignición

116 ...

sección de supervisión de la tensión

153 ...

indicador de alarma

160 ...

sección de conexión cableada

161a a 161c, 206a, 206b, 212a, 212b, 214a, 214b ...

\;

contacto

162, 202, 204, 210 ...

relé

162a, 209, 220 ...

sección de operaciones

162b, 208, 216, 218 ...

sección de interruptor

163a a 163c ...

bobina del estator

164U a 164W ...

sección de entrada y salida

165U a 165W ...

línea de formación de punto neutro

200 ...

pareja de relés

O1 ...

primer punto neutro

O2 ...

segundo punto neutro

102:

circuito puente de rectificación de onda completa

104:

regulador

106:

sección de control de parada y marcha

110:

sección de control de rotación inversa de arranque

112:

sección de control de supresión de parada

114:

sección de control de supresión de la ignición

116:

sección de supervisión de la tensión

118:

sección de control del relé

S1:

encendido del interruptor principal

S2:

sección de interruptor en cortocircuito como respuesta al funcionamiento del interruptor del dispositivo de arranque

S3:

sección de desconexión del interruptor como respuesta a la apertura del interruptor del dispositivo de arranque

S4:

acción de arranque de la sección de supervisión de la tensión

118:

sección de control del relé

Claims (3)

1. Un sistema (10) de máquina eléctrica rotativa, que comprende:

una máquina eléctrica rotativa (70) que incluye un rotor (72) y un estator (74),

una sección (160) de conexión cableada dispuesta en dicho estator (74) y formada a partir de una pluralidad de bobinas (163a, 163b, 163c) provistas en cada fase (U, V, W) y que tiene cada una de ellas un extremo conectado como una sección de entrada y salida (164U a 164W),

un relé (162; 202, 204; 210) configurado para cortocircuitar y desconectar alguna de la pluralidad de bobinas (163a, 163b, 163c) para las fases individuales (U, V, W) mediante la apertura y cierre de las bobinas, y

una sección (118) de control conectada a las secciones (164U a 164W) de entrada y salida y una sección de operaciones (162a; 209; 220) de dicho relé (162; 202; 204; 210);

en el que dicha sección (118) de control cortocircuita los contactos (161a a 161c; 206a, 206b; 212a, 212b; 214a, 214b) de dicho relé (162; 202, 204; 210) y suministra la alimentación a la sección (164U a 164W) de entrada y salida cuando dicho rotor (72) ha de ser girado, pero desconecta los contactos (161a a 161c; 206a, 206b; 212a, 212b; 214a, 214b) de dicho relé (162; 202, 204; 210) y suministra la alimentación obtenida de las secciones (164U a 164W) de entrada y salida a una carga predeterminada o a una sección (97) de carga cuando la generación de potencia se realiza por medio de la rotación de dicho rotor (72), y en el que dicha sección (160) de conexión tiene tres fases (U, V, W);

caracterizado porque:

dicho relé incluye una primera sección (202; 216) de interruptor y una segunda sección (204; 208),

el otro extremo de un número de bobinas predeterminado (163a a 163c) de la primera fase (U) de dicha sección (160) de conexión cableada está conectado a uno de los contactos (206a; 212a, 214a) de dicha primera sección (202; 216) de interruptor y dicha segunda sección (204; 218) de interruptor,

el otro extremo del número de bobinas predeterminado (163a a 163c) de la segunda fase (V) de dicha sección (160) de conexión cableada está conectada al otro contacto (260b; 212b) de dicha primera sección (202; 216) de interruptor, y

el otro extremo del número predeterminado de bobinas (163a a 163c) de la tercera fase (W) de dicha sección (160) de conexión cableada está conectado al otro contacto (206b; 214b) de dicha segunda sección (204; 218) de interruptor.

2. El sistema de máquina eléctrica rotativa de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha sección (118) de control hace funcionar dicha primera sección (202; 216) de interruptor y dicha segunda sección (204; 218) de interruptor para realizar las acciones de cortocircuito y desconexión en sincronismo mutuo.

3. El sistema de máquina eléctrica rotativa de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicha sección (118) de control mide tensiones en los otros extremos de las bobinas (163a a 163c) conectados a dicho relé (202, 204; 210) y entrega como salida una señal de alarma predeterminada basada en una diferencia de potencial.