HUT76400A - Ac generator, hybrid generator, as well as method and voltage regulator for controlling the current of coil of the generator, further a three-state switch bridge - Google Patents

Description

VÁLTÓÁRAMÚ GENERÁTOR/ HIBRID GENERÁTOR, VALAMINT ELJÁRÁS ÉS FESZÜLT8ÉG8ZABÁLYOZÓ A GENERÁTOR TEKERCSÁRAMÁNAK SZABÁLYOZÁSÁHOZ, TOVÁBBÁ HÁROMÁLLAPOTÚ KAPCSOLÓHÍD

A találmány járművekben használható fajtájú váltóáramú, különösen hibrid generátorokra vonatkozik, amelyekkel a különböző készülékek hajtásához és az akkumulátorok töltéséhez elektromos tápellátás valósítható meg. A generátornak állóré10 sze (lO)Jés forgórésze (20^ van. A forgórészen (20)7egymástól hosszirányban elkülönített gerjesztőtekercses és állandó mágneses forgórész tartomány (24/illetve 38y van. A forgórész gerjesztő áramköre a gerjesztőtekercses forgórész tartományra (24)y előre irányuló polaritást kapcsol olyankor, mikor ala15 csony fordulatszám mellett erősítő üzemmódban növelni kellene a generátor feszültségét. Magas fordulatszámon, leszabályozó üzemmódban fordított polaritást kapcsol a gerjesztőtekercses forgórész tartományra (24j/ a feszültség állandó értéken tartásához. Az egyes kiviteli alakok alacsony fordulatszámon va20 ló megfelelő működéshez a mágneses mezőt koncentráló elemeket tartalmaznak, amelyek javítják a szilárdságot magas fordulatszámon való üzemelés esetére. Kettős kimenőfeszültség előállításához csupán egyetlen állórész tekercset alkalmaz. A háromállapotú feszültségszabályozó olyan szabályozást tesz le25 hetóvé, amelynek során a tápsínbe nem kerül visszáram, még kicsi terhelés vagy az akkumlátor kiiktatása esetén sem. A szabályozó automatikus reteszelést valósít meg, s így a kiás bekapcsolás automatikus és veszélytelen.

1. ábra '~Ί>

• · ·

KÖZZÉTÉTELI

PÉLDÁNY¹*

ρ 9 5 0 j0 9 4

DANUBIA 82791-8296

VÁLTÓÁRAMÚ GENERÁTOR, HIBRID GENERÁTOR, VALAMINT ELJÁRÁS ÉS PESZÚLT8ÉGSZABÁLY0ZÓ A GENERÁTOR TEKERCSÁRAMÁNAK SZABÁLYOZÁSÁHOZ, TOVÁBBÁ HÁROMÁLLAPOTÚ KAPCSOLÓHÍD

A találmány járművekben használható fajtájú váltóáramú generátorokra vonatkozik, amelyekkel a különböző készülékek hajtásához és az akkumulátorok töltéséhez elektromos tápellátás valósítható meg. Részletesebben szólva a találmány olyan nagy hatásfokú hibrid váltóáramú generátor, amelyben a forgó mágneses mezót olyan forgórész hozza létre, amelynek állandó mágneses forgórész tartománya, és a tekercselt forgórész tartománya van, amelyek egymással kombinációban működnek. A találmány tárgya továbbá a hibrid váltóáramú generátorok kimenü feszültségének automatikus szabályozására kiképzett feszült15 ségszabályozó.

A járműiparban régóta kísérleteket tesznek a járművek hatásfokának javítására, mégpedig mind üresjárat, mind üzemi fordulatszámok esetén. Különösen fontos a járművek üresjárati hatásfokának javítása, mivel úgy találták, hogy a hajtóanyag elfogyasztott mennyiségének mintegy a felét üresjárat során használják el. A járművekben általánosan használt váltóáramú generátorokat mintegy 25-30 éve gyártják, és gyártásuk igen olcsó, azonban hatásfokuk igen rossz, legfeljebb 40-50%. Az ebből származó probléma különösen súlyos alacsony fordulat25 számok esetén, amikor a forgórészben igen nagy gerjesztésre van szükség a kívánt feszültség előállítása érdekében, és emiatt a hatásfok igen alacsony.

A nagyobb hatásfok elérésén kívül, illetve azzal együttesen szükség lenne olyan váltóáramú generátorokra, amelyek30 nek az elektromos teljesítőképessége jobb, mivel a modern járműveken sokkal több motort alkalmaznak, amelyekhez sokkal nagyobb elektromos teljesítményre van szükség. Ezenkívül a hajtóanyagra vonatkozó hatásfoka a járműveknek szoros összefüggésben van a járművek saját tömegével, és ennélfogva kívá35 natos váltóáramú generátor saját tömegének a csökkentése annak érdekében, hogy ezzel csökkenteni lehessen a jármű össztömegét. Ezek a célok elérhetők a váltóáramú generátor hatásfokának növelése útján.

A járművek nagyobb teljesítmény felhasználása egyúttal • ·

DANUBIA 82791-8296 - 2 fontossá tette olyan szerkezetek alkalmazását, amelyek a szabványos 12V feszültségnél nagyobb feszültséggel működnek, eltérően a jelenlegi járművektől. Ezzel egyidejűleg azt is figyelembe kell venni, hogy a nagyobb feszültségen kívül az ilyen járműveken továbbra is szükség van a 12V tápfeszültségre is.

Ilyen célra ismeretesen kettős feszültségű váltóáramú generátorokat használnak, amelyeknek állórészén két tekercs van kiképezve. Mindazonáltal ha a forgórészen egyetlen teker10 cselést alkalmaznak, akkor nehéz az egymástól eltérő két kimenő feszültség megfelelő szabályozása, mivel a különféle áramkörökhöz másféle nagyságú forgórész gerjesztő áramra lehet szükség. A jelen találmány szerinti egyszeres vagy kettős feszültségű váltóáramú generátorok nem csupán motoros hajtás15 sál együtt használhatók, hanem például szélkerékkel vagy hidraulikus hajtással, és segítségével jő hatásfokkal állítható elő elektromos energia.

A hibrid váltóáramú generátorok hatásfoka lényegesen jobb, amiatt, hogy az állandó mágnesek használata révén azon20 nal nagy értékű mágneses fluxus hozható létre, miközben még a generátor kis fordulatszámon működik. A most ismertetett hibrid váltóáramú generátor járműbe vagy más járműre szerelve már a motor üresjárati fordulatszámán képes maximális áram és feszültség leadására. Ez eltér a korábban ismert váltóáramú generátoroktól, amelyek nem képesek teljesítőképességük teljes kifejtésére, amíg el nem érnek egy olyan fordulatszámot, amely lényegesen meghaladja az üresjárathoz tartozó fordulatszámot.

A hibrid váltóáramú generátor azáltal képes alacsony fordulatszámon is elérni teljes teljesítőképességét, hogy az állandó mágnesek által előállított mágneses fluxust kiegészítjük. A mágneses fluxus kiegészítését egy olyan forgórész tekerccsel érjük el, amelyben a tekercsre kapcsolt előre irányuló polaritású feszültség hatására előre irányuló tekercsá35 ram indukálódik. Ezt erősítő üzemmódnak vagy előre irányú polaritású üzemmódnak nevezzük, amikor a tekercs által létrehozott mágneses mező iránya megegyezik a permanens mágnes által létrehozott mágneses mező irányával, és így azt kiegészíti.

Miközben a váltóáramú generátor fordulatszáma növekszik, • ·

DANUBIA 82791-8296 - 3 eközben az állandó mágnes által létrehozott mágneses fluxus nagyobb kimenő feszültséget indukál és eközben egyre kisebb szükség van arra, hogy a forgórész tekercs kiegészítse ezt a mágneses mezőt. Végül elegendően nagy fordulatszám esetén a váltóáramú generátor teljes teljesítménye elérhető az állandó mágnesek által keltett mágneses mező kihasználásával, és már nincs szükség járulékos áram betáplálására a forgórész tekercsébe. Általában véve ez az átmenet jóval kisebb fordulatszámnál megtörténik, mint a váltóáramú generátor maximális üzemi fordulatszáma.

Amikor forgórész fordulatszáma eléri vagy túllépi ezt az átmeneti pontot, miközben a motor nagy fordulatszámon forog, akkor az állandó mágnesek által keltett fluxus túl nagy, és le kell csökkenteni annak elkerülésére, hogy az emiatt kelet15 kezett túlfeszültségek és túláramok károkat okozzanak. Ez a hibrid váltóáramú generátornak leszabályozott vagy fordított polaritású üzemmódban való üzemeltetésével történhet, amelynek során a forgórész tekercsére fordított polaritású feszültséget kapcsolunk. A fordított polaritású feszültség a forgórész tekercsében fordított irányú áramot hoz létre. Ez a fordított áram olyan mágneses fluxust hoz létre, amely ellentétes irányú az állandó mágnesek által létrehozott mágneses fluxussal, és ezáltal csökkenti a váltóáramú generátor kimenő feszültségét annak érdekében, hogy azt a kívánt értéken tart25 sa.

Azáltal, hogy a forgórész tekercs gerjesztéséhez mind előre, mind vissza irányuló áramra szükség van, bizonyos korlátokat és követelményeket ki kell elégíteni a hibrid váltóáramú generátorhoz használt feszültségszabályozónak, amelyekre hagyományos váltóáramú generátorok esetében nincs szükség. Igaz ugyan, hogy ismeretesek alacsony hatásfokú kormos pólusú vagy Lundell-típusú hibrid váltóáramú generátorok, azonban ezen korlátok és követelmények létezését mostanáig nem ismerték fel, annak ellenére, hogy készítettek hibrid váltóáramú generátorokhoz használatos feszültségszabályozókat.

Az első probléma a nagymértékben induktív forgórész tekercs kapcsolása során fellépő indukciós hatásokkal kapcsolatos, különösen az előre irányuló és visszafelé irányuló polaritású gerjesztési módok közötti átmenet esetén. Ez a problé-

DANUBIA 82791-8296 ma akkor a legsúlyosabb, amikor a váltóáramú generátor csak kismértékben van terhelve.

A gerjesztő mezőt létrehozó forgórész tekercs árama a mágneses mezőben jelentős mennyiségű energiát halmoz fel. Ez az energia feszültségcsúcsokat hozhat létre a terhelés hirtelen megváltozása miatt, vagy akkor, amikor a forgórész tekercsét tápláló áramot vagy feszültséget kapcsoljuk. A hibrid generátor kimenő feszültségének csökkentéséhez a korábbi megoldásoknál csupán arra törekedtek, hogy a gerjesztő tekercs áramának megfordításához a gerjesztő tekercsre fordított polar itású feszültséget kell kapcsolni. Az áram irányának megfordulása előtt azonban a korábban felépített mágneses mezőt le kell építeni. Ennek során az előre irányuló polaritású üzemmódban eredetileg átfolyó előre irányuló áram továbbfo15 lyik és visszatáplálódik a fő tápvezetékbe, amely rákapcsolódik az akkumulátorra és a jármű összes készülékére.

Amennyiben az akkumulátor a szokásos módon rákapcsolódik a generátorra, akkor az akkumulátor egyéb terhelései után megbízhatóan felemészti a negatív áramot. Ennek az energiának az elnyelésére egy másik lehetőség egy nagyméretű kondenzátor alkalmazása. Mindazonáltal az első megoldás nem megbízható, mivel nincs mindig jelen olyan akkumulátor, amely alkalmas a visszáram elnyelésére. A kondenzátor alkalmazása nagyon költséges, különösen olyankor, ha a forgórész tekercsében tárolt energia kezelésére alkalmas kondenzátornak olyan típust kell alkalmazni, amely alkalmas egy gépjármű motorház teteje alatt uralkodó hőmérséklet elviselésére.

Ha az akkumulátort eltávolítanák, akkor kondenzátor hiányában a fő tápvezeték eredő visszárama nem tud hová folyni, hacsak nem helyezünk egy nagyméretű szűrőkondenzátort az áramkör azon helyére, ahová egyébként az akkumulátor rendes körülmények között kapcsolódik. Amennyiben közepes frekvenciájú impulzusszélesség modulációs technikát alkalmazunk, ez a kondenzátor ésszerű értékű lehet. Mindazonáltal a legalacso35 nyabb költség és a kis fizikai méret eléréséhez alumínium elektrolit kondenzátor alkalmazása lenne kívánatos. Az alumínium elektrolit kondenzátorok azonban nem képesek elviselni

105°C-t meghaladó hőmérsékletet, és emiatt egyszerűen nem helyezhetők be olyan forró környezetbe, ahol egyébként a geneDANUBIA 82791-8296 - 5 rátör elhelyezkedik a jármű motorjának közelében.

Ha a kondenzátort bizonyos mértékig elszigeteljük a felmelegedő generátortól és ezáltal elkerüljük a 105°C fölötti hőmérsékletet, a kondenzátor élettartama a hőmérséklet növe5 kedésével gyorsan csökken. így a motorházban általában véve nem lehet alkalmazni alumínium elektrolit kondenzátort. Nagyobb hőmérsékletre tantál kondenzátort lehetne használni, azonban fizikai méretük nagyobb és sokkal drágábbak, és ezáltal a nagy sorozatú gépjárműben való alkalmazáshoz nemkívána10 tosak.

Ha a kapcsolási tranziens elnyelésére egyébként kondenzátort alkalmazunk, továbbra is fennáll az a probléma, hogy a gerjesztő tekercsben tárolt energia igen nagy és igen nagy az időállandója is. így például ha a generátor fordulatszáma vagy terhelése hirtelen megváltozik, aminek következtében a generátor szabályozója a gerjesztő feszültség polaritását megközelítőleg a teljes feszültségértékről (például az erősítő vagy előre irányuló üzemmódból) az egyik irányból a másik irányba (például a gyengítő vagy fordított polaritású üzem20 módba) változtatja meg, akkor egy nagy feszültség tranziens lép fel, amennyiben nincs a rendszerben akkumulátor és a rendszer terheletlen (eltekintve a gerjesztő tekercstől).

Ebben a helyzetben a gerjesztőtekercsben levő kezdeti energia a kondenzátorba vándorol és a feszültség igen nagy értéket ér el, hacsak a kondenzátor kapacitása nem különlegesen nagy értékű, vagy pedig a tápfeszültséget nem határoljuk.

Habár az impulzusszélesség modulációkból visszamaradó ingadozó áram kezelésére közepes méretű kondenzátor is elegendő, azonban ennek a kondenzátornak fizikailag igen nagynak kell lennie, hogy alkalmas legyen a gerjesztőtekercs nagy energiájának kezelésére anélkül, hogy nagy feszültség keletkezzen. Még ha a kondenzátor feszültségének korlátozására feszültséghatárolót alkalmaznánk, a költségek túl nagyok lennének, és továbbra is megmaradnának a megbízhatósággal kapcso35 latos gondok a magas hőmérsékletű környezet miatt, továbbá az alkatrészek mérete is problémát okozna a motorház zsúfolt környezetében.

A fenti okok miatt szükség van egy olyan megoldásra, amely lehetővé teszi az impulzusszélesség modulációs technika

DANUBIA 82791-8296 - 6 alkalmazását még akkor is, ha nincs akkumulátor a rendszerben, és amely megoldás nem igényli nagyméretű kondenzátor alkalmazását.

Egy másik megfoghatatlanabb problémát jelent, hogy meg5 felelő intézkedésekkel meg kell akadályozni a fordított polaritású üzemmódban fordított irányú áramot szolgáltató feszültségszabályozó leállítását, mikor a járművet kikapcsolják. Igen nagy motor és generátor fordulatszámnál a permanens mágnes által adott mágneses fluxus hatását majdnem teljesen megszünteti az ellenkező irányú mágneses gerjesztés, amelyet a hibrid forgórész gerjesztótekercse szolgáltat. Ha ezt a megszüntető vagy gyöngítő fluxust majdnem azonnal kikapcsolnák, például a jármű gyújtáskapcsolójának kikapcsolása útján, miközben a generátor nagy fordulatszámon működik, akkor a ge15 nerátor kimenő feszültség igen gyorsan növekedni kezdene és olyan szintet érne el, amely egy átlagos jármű elektromos alkatrészeit károsítaná.

A találmány szerinti megoldás egy automatikus kölcsönkapcsolatot valósít meg, amelynek révén a feszültségszabályo20 zó automatikus táplálást kap függetlenül a jármű gyújtási rendszerétől, annak érdekében, hogy megakadályozza véletlen kikapcsolását. Az automatikus együttműködés olyan, hogy a jármű kikapcsolt állapotában a jármű akkumulátorából nagyon kevés áramot vagy éppen semennyit sem használ, mert különben hajlamos lenne a jármű akkumulátorának kimerítésére.

A feszültségszabályozó előnyös kiviteli alakja továbbá új módon valósítja meg a feszültségtranziensek elnyomását, amely lehetővé teszi a forgórész tekercsének előre irányuló és visszirányú polaritású üzemmódokban való kapcsolásához szükséges bizonyos kapcsolók (előnyösen FET-kapcsolók) alkalmazását egy második funkció felhasználására is, és ez a második funkció jelenti azon feszültségtranziensek elnyomását, amelyek az akkumulátorsínre kapcsolódó feszültségszabályozót vagy más rendszereket károsíthatnák.

A korábbi megoldásokkal kapcsolatos problémákat tekintve a találmánnyal az egyik célunk egy olyan váltóáramú generátor létrehozása, amely jó hatásfokkal működik kicsi fordulatszámokon is.

A találmánnyal további célunk olyan váltóáramú generátor

DANUBIA 82791-8296 - 7 kialakítása, amelynek forgórésze állandó mágnest tartalmazó szerelvényt tartalmaz egy forgó állandó mágneses mező létrehozásához, amely egy forgó változtatható mágnesmezővel van kombinálva, amelyet a forgórész gerjesztőtekercse hoz létre.

a találmánnyal még további célunk egy olyan váltóáramú generátor kialakítása, amely ugyanakkora teljesítmény mellett a jelenleg ismert generátorokhoz képest kisebb tömegű, vagy pedig ugyanakkora tömeg esetében nagyobb a kimenő teljesítménye.

A találmánnyal még további célunk egy olyan jó hatásfokú kettős feszültségű generátor kialakítása, amelynek mindkét feszültsége előnyösen változó terhelés mellett is jól szabályozható.

A találmánnyal további célunk hibrid váltóáramú generáló torokhoz feszültségszabályozó kialakítása, amely automatikus keresztreteszelést valósít meg annak megakadályozására, hogy fordított polaritású üzemmódban kikapcsolható legyen.

A találmánnyal még további célunk hibrid váltóáramú generátorokhoz olyan feszültségszabályozó kialakítása, amely alkalmas feszültségtranziensek elnyomására.

A találmánnyal további célunk hibrid váltóáramú generátorhoz olyan feszültségszabályozó kialakítása, amely lehetővé teszi a generátor működtetését rákapcsolt akkumulátor nélkül, anélkül, hogy ehhez költséges kondenzátorokra vagy feszült25 séglevezetőkre, feszültséghatárolókra lenne szükség.

A találmánnyal még további célunk olyan hibrid váltóáramú generátor kialakítása, amely képes maximális kimenő áramának és feszültségének leadására, mikor az a jármű, amelybe a generátor be van szerelve, üresjárati fordulatszámon működik.

A találmánnyal további célunk olyan váltóáramú generátor kialakítása, amelynek igen jó a hűtése az állórészekben kialakított hűtőrések alkalmazása révén.

A fenti és további célok a szakember számára nyilvánvalóan elérhetők a találmány szerinti megoldás révén, amelynek állórésztekerccsel ellátott állórésze van, amely forgórészt vesz körül, és a forgórésznek gerjesztőtekercses forgórésztartománya, valamint állandó mágneses forgórésztartománya van, amelyek egymással együttműködnek. A gerjesztőtekercses forgórésztartománynak több pólusa van és forgórésztengelyre • · · • · · · · • I · · · · • ····· · ·

DANUBIA 82791-8296 - 8 van szerelve, és az állórész hosszirányban vett elsó hosszirányú tartományán belül forgathatóan van ágyazva. Az állandó mágneses forgórésztartománynak ugyancsak több pólusa van, amely megegyezik a gerjesztőtekercses forgórésztartomány pó5 lusainak számával, és a tengelyben egy vagy több elkülönített hosszirányú helyre van felszerelve a gerjesztótekercses forgórésztartományhoz képest, és forgathatóan helyezkedik el az állórész egy vagy több járulékos hosszirányú tartományában.

Az állandó mágneses forgórésztartomány több permanens 10 mágnest tartalmazhat, egyet mindegyik pólus számára, amelyek annak palástja helyezkednek el, és energia nélkül fenntartható mágneses mezőt hoznak létre. Egy másik lehetőség szerint az állandó mágneses mezőt egy vagy több szilárd állandó mágneses tárcsa képezheti, amelyben váltakozó mágneses pólusok vannak kialakítva. A szakember más geometriai kialakítású mágneses elrendezést is képes megvalósítani.

A gerjesztőtekercses forgórésztartomány forgórésztekercset tartalmaz, amely előre irányított vagy fordított polaritásé árammal gerjeszthetó a kimenő feszültség növelése vagy csökkentése érdekében. A forgótekercset előre irányuló vagy fordított polaritásé árammal forgórész gerjesztő áramkör látja el olyan mértékben, ahogy az szükséges váltakozó terhelési körülmények között a kimenő feszültség megkívánt állandó értéken tartásához. A forgórész gerjesztő áramkör előnyösen im25 pulzusszélesség modulációs üzemmódban dolgozik és ezáltal változtatja a gerjesztés erősségét és a kimenő feszültséget.

Az előnyös kialakítás esetében a váltóáramú generátor állandó mágneses pólusai és gerjesztőtekercses pólusai kiálló pólusú alakzatban vannak elrendezve. Az állandó mágneses me30 zőt különálló állandó mágnesek vagy több mágneses pólussal kialakított egybefüggő mágneses tárcsával alakíthatók ki. A mágnesezés iránya merőleges lehet a forgórész tengelyére vagy a fluxus koncentrációját megvalósító más kiviteli alakok esetében a mágneses mező irányítható hosszirányban vagy a kerü35 let, vagyis a palást irányában megfelelő mágneses fluxust vezető elemek alkalmazásával, amelyek a fluxust úgy irányítják, hogy sugárirányban keresztezze a légrést.

Egy előnyös kettős feszültségű kialakítás esetében a második feszültséget feszültségkonverter áramkör állítja elő, * *· · • » · • · ·

DANUBIA 82791-8296 - 9 amely tápellátását az állórész egyetlen háromfázisú tekercseléséről kapja. Alkalmazhatók továbbá a technika állásából ismert kettős állórész tekercselések is a két különböző kimenő feszültség előállításához.

A találmány szerinti megoldás első kiviteli változata esetében az állandó mágneses forgórésztartomány tömör tárcsához kötött mágnest tartalmaz, amely több pólussal hosszirányban van mágnesezve. Egy vagy több állandó mágneses forgórésztartományban egy vagy több ilyen tárcsa alkalmazható. A mág10 neses fluxusnak a légréshez való vezetése és a fluxus koncentrálása nagy mágneses permeabilitású anyagból készített pólusszegmensekkel van megvalósítva. A pólusszegmensek hordozzák a gerjesztőtekercsek nyúlványait és lehetővé teszik a generátor nagy fordulatszámon való működését.

A találmány szerinti megoldás második kiviteli változata beágyazott állandó mágneseket tartalmaz. A mágnesek egymástól szögosztásnyira vannak elhelyezve, és polaritásuk váltakozó irányú, és mágnesezési irányuk a kerület vonalába esik. A mágneses fluxus légrésbe való bevezetésére és koncentrációjá20 ra nagy mágneses permeabilitású anyagból készített pólusdarabok szolgálnak. Az állandó mágnesek és a pólusdarabok a tengelytől nem mágnesezhető anyagú agy segítségével mágnesesen el vannak szigetelve.

A hibrid váltóáramú generátor úgy van megtervezve, hogy a jármű üresjárati üzemállapotában leadja teljes üzemi feszültségét és áramát, és a továbbiakban is a maximális kimenő teljesítményt adja le a teljes üzemi fordulatszám tartományon belül.

A találmányhoz tartozik továbbá még a hibrid generátor számára kialakított feszültségszabályozó. A feszültségszabályozó első kiviteli alakjánál az előre irányuló és fordított irányban a forgórész tekercselésén átfolyó áramot kapcsolóhíd szabályozza. A kapcsolóhíd egyrészt szabályozással van ellátva, és így három üzemmódban működik, amelyek közé a következő állapotok tartoznak: 1) előre irányuló polaritású üzemmód, amelyben előre irányuló feszültséget kapcsol a forgórész tekercselésére, 2) fordított polaritású üzemmód, amelyben fordított polaritású feszültséget kapcsol a tekercsre és 3) lecsengő üzemmód, amelyben nincs feszültség rákapcsolva a te• *·· • · « * · • · . · » «·· •··« · ♦ · · · • ·· ·»

DANUBIA 82791-8296 - 10 kercsre, azonban az előre irányuló és fordított polaritású üzemmódban kialakult áram le tud csengeni. Ezen kiviteli változat leginkább előnyösnek tekintett kiviteli alakjánál a vezérlőrendszer digitális, és a kapcsolóhíd térvezérlésű tran5 zisztorokból van kiépítve.

Ezen szerkezeti kialakításnál a lecsengő áram'a híd két alsó térvezérlésű tranzisztorán át kering és egy érzékelő áramkör mutatja ki a lecsengő áramot, és megakadályozza a feszültségszabályozónak ellenkező polaritású üzemmódra való át10 kapcsolását mindaddig, amíg a tekercsen átfolyó áram megközelítően nulla értékre le nem cseng.

A feszültségszabályozó legelőnyösebbnek tekintett kialakításában automatikus keresztreteszelés van, amely automatikusan táplálja a feszültségszabályozót, és a táplálást mind15 addig fenntartja, amíg a generátor forog. A hídáramkör egyedileg van kialakítva a tranziens feszültségcsúcsok elnyomása érdekében, és ezáltal kettős szerepet lát el.

A nagy teljesítményigények kielégítésére nagy energiasűrűségekre van szükség, különösen azon kívánalom figyelembevé20 telével, hogy a generátor csomagolási méretének viszonylag kis értékűnek kell maradnia. Ez azt jelenti, hogy a generátor viszonylag nagy hőmérsékleten működik, amelyek gondot jelentenek az elektronika elvárható élettartama tekintetében, valamint az állandó mágnesek lemágnesezésének megakadályozása miatt. Ennek megfelelően a hibrid alternátor vagy váltóáramú generátor egy újszerű módszert alkalmaz a külső hűtőlevegő terelésére olyan hornyokon át, amelyek a ház állórész tekercselési részének központja körül a kerület mentén helyezkednek el.

Ez megvalósítható a hibrid váltóáramú generátor olyan szerkezeti kialakítása révén, amelyet a későbbiek során bemutatunk, mivel a váltóáramú generátor szétválasztása az állandó mágneses rész és a tekercselt mezejű forgórész között az állórészt két tartományra bontja szét, amelyeket egy olyan tartomány választ el, amelyben nincs vagy nagyon kicsi a mágneses fluxus.

A hibrid váltóáramú generátor egy másik kiviteli alakja egy olyan kapcsolási elrendezést tartalmaz a forgórész tekercse és az állórész tekercse között, amely újszerűnek tekint*·»· ··

DANUBIA 82791-8296

10 hető. Ezen elrendezés alkalmazása révén egyszerűsített feszültségszabályozó alkalmazható, amely lényeges mértékben csökkenti az alkatrészek költségét. A feszültségszabályozó felváltva kapcsolja át a forgórész tekercsének egyik végét a telep pozitív kapcsa és a föld közé. A forgórész tekercsének másik végét az állórész semleges pontjára csatlakoztatja (amely megközelítőleg a telepfeszültség fele értékénél működik) . A szabályozó kapcsoló áramköre csupán két kapcsolót igényel annak érdekében, hogy váltakozva a forgórészt átkapcsolja az előre irányuló és visszafelé irányuló polaritású üzemmódok között.

A találmányhoz tartozik továbbá egy olyan eljárás, amely lyel szabályozható a váltakozó áramú generátor tekercsén átfolyó kétirányú áram, és amely egy olyan három állapotú szabályozót alkalmaz, amelyben az áram nagysága (független annak irányától) kizárólag az előre irányuló és visszafelé irányuló polaritású üzemmódokban növekszik, és az áram nagysága csupán a csökkenő vagy lecsengő üzemmódban csökken és ennek során a tekercsen át visszaáramló áramot engedi lecsengeni.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:

az 1. ábra a találmány szerinti hibrid váltóáramú generátor tengelymetszete, a 2. ábra a váltóáramú generátor tekercselt forgórészt tartalmazó szakaszán az 1. ábra 2-2 vonala mentén vett keresztmetszet, a 3. ábra az 1. ábra szerinti váltóáramú generátor állandó mágnessel ellátott forgórészén, a 3-3 vonal mentén vett keresztmetszete, a 4. ábra a találmány szerinti váltóáramú generátor feszültségszabályozásához kialakított forgórész gerjesztő áramkör és második kimenő feszültséget előállító feszültségkonverter áramkört tartalmazó kapcsolási elrendezése, az 5. ábra a találmány szerinti váltóáramú generátor tipikus kiviteli alakjára jellemző gerjesztőáram fordulatszám diagram állandó feszültségkimenet biztosításához,

DANUBIA 82791-8296 - 12 a 6. ábra a találmány szerinti hibrid váltóáramú generátor elsó kiviteli változatának forgórész tengelyével párhuzamos sík mentén készített metszeti képe tömör tárcsa alakú állandó mágnesek felhasz5 nálásával, a 7. ábra a 6. ábra szerinti elsó kiviteli változat tárcsa alakú állandó mágnesének tízpólusú kialakítása vázlatos képben, a 8. ábra a 6. ábra szerinti elsó kiviteli alakhoz hasz10 nálható hasított fluxustereló elem elölnézeti képe, a 9. ábra a 8. ábra szerinti hasított fluxustereló elem 9-9 vonal mentén vett metszete, a 10. ábra a találmány szerinti hibrid váltóáramú gene15 rátör második kiviteli változatának keresztmetszeti képe beágyazott állandó mágnesek felhasználásával, a 11. ábra a 10. ábra 11-11 vonala mentén vett metszeti kép, amely a forgórész beágyazott mágneseket tar20 talmazó részét mutatja, a 12. ábra váltóáramú generátor forgórésztekercsét tápláló szabályozott hídáramkör között kialakított feszültségszabályozó kapcsolási vázlata, a 13. ábra a 12. ábra szerinti kapcsolási vázlatnak meg25 feleló részletes kapcsolási elrendezés, a 14. ábra állórész semleges pontjára csatlakozó forgórésztekerccsel kiképzett hibrid váltóáramú generátor újszerű elrendezésének huzalozási vázlata.

Az 1. ábra a találmány szerinti váltóáramú generátort 30 mutatja, amelynek 10 állórészén elsó hosszirányú 12 állórész szakasz és hosszirányban második 14 állórész szakasz van. A 10 állórész belsejében kialakított 18 hornyokban (lásd a 2. és 3. ábrát) háromfázisú 16 állótekercs van kialakítva, amely a 4. ábra szerinti kapcsolási elrendezésen is látható.

A 10 állórészen 22 tengelyre szerelt 20 forgórész helyezkedik el elforgathatóan. A 20 forgórész a 4 gerjesztőtekercses forgórésztartományt tartalmaz, amely az elsó 12 állórészen belül forog, továbbá 38 állandó mágneses forgórésztartományt tartalmaz, amely a második 14 állórész szakasz belseDANUBIA 82791-8296

- 13 jében forog.

A 24 gerjesztőtekercses forgórésztartományon 28 forgórésztekercs van, amelynek gerjesztése útján mágneses mező hozható létre, amennyiben a 22 tengelyre elhelyezett 30, 32 csúszógyűrűkön át áramot bocsátunk a 28 forgótekercsre. A 30, 32 csúszógyűrűkhöz a 10 állórészt közrefogó 36 ház 34 tartományában elhelyezett hagyományos és nem ábrázolt kefék kapcsolódnak, amelyek lehetővé teszik gerjesztóáramnak a 28 forgótekercsbe való bejuttatását.

A 22 tengelyre a 24 gerjesztótekercses forgórésztartománytól hosszirányban elkülönítve van felszerelve a 38 állandó mágneses forgőrésztartomány, amely kerülete mentén elhelyezett több 40 állandó mágnest tartalmaz, amelyek úgy vannak felszerelve, hogy a mágnesességük iránya a 22 tengelyhez ké15 pest sugárirányú. A 40 állandó mágnesek többpólusú állandó mágneses mezót tartanak fenn, amely áthalad a 20 forgórészt és a 10 állórészt egymástól elválasztó légrésen.

A 2. ábra a 10 állórész első 12 állórész szakaszának keresztmetszetét mutatja, amelyen belül helyezkedik el forgat20 hatóan a 24 gerjesztótekercses forgórésztartomány. A 24 gerjesztótekercses forgórésztartomány hagyományosan lemezeit lemezek alakját a 2. ábra mutatja, ahogyan tűzve a 22 tengelyre. Egy lehetséges másik módszer szerint a forgórész gerjesztett pólusai öntött tömör 25 mágneses anyagból is kialakíthatók. A 20 forgórész egyes lemezének több 42 pólusa van, amelyek körül el vannak helyezve a 28 forgótekercsek, mégpedig váltakozó pólussal, ami úgy érhető el, hogy a tekercsek ellentétes irányban vannak tekercselve és így felváltva északi és déli mágneses pólust hoznak 3 0 létre.

Következésképpen a 10 állórész első 12 állórész szakasza és a 20 forgórész 24 gerjesztőtekercses forgórésztartománya kiálló pólusú váltóáramú generátort képez, és amennyiben a 28 forgórésztekercsbe gerjesztő áramot juttatunk, akkor a 16 ál35 lórész tekercsben onnan 44, 46 és 48 kivezetéseken át elvezethető feszültséget hoz létre (lásd az 1. és 4. ábrát).

A továbbiakban olyan hibrid váltóáramú generátort ismertetünk, amely radiális irányban mágnesezett állandó mágneseket tartalmaz.

szerkezetű és a azok fel vannak • · · · ·

DANUBIA 82791-8296 - 14 A 3. ábra a találmány szerinti hibrid váltóáramú generátor egyik kiviteli alakjánál mutatja a 38 állandó mágneses forgórésztartományon át vett metszet képét. A 38 állandó mágneses forgórésztartomány nyolc 40 állandó mágnest tartalmaz, amelyek téglatest alakúak és amelyeket a 38 állandó mágneses forgórésztartomány lemezei tartanak meg. Természetesen másféle kialakítás is elképzelhető, például nyolcnál több vagy kevesebb mágneses pólus is kialakítható, azonban a pólusok számának ugyanakkorának kell lennie, mint a gerjesztőtekercses forgórésztartomány pólusainak száma. Természetesen a téglatesthez képest másféle alakú 40 állandó mágnesek is kialakíthatók, és például a téglatest vastagsága változhat és követheti a 20 forgórész palástjának görbületét.

A 40 állandó mágnesek mindegyike teljes vastagságában át van mágnesezve és úgy van felszerelve, hogy a mágnesezés iránya sugárirányú legyen, vagyis merőleges legyen a 22 tengelyre, valamint a 40 állandó mágneseket képező lapkák nagyobbik felületére.

A 40 állandó mágneseket képező lapkákat a 38 állandó mágneses forgórésztartomány lemezelésének nyílásai tartják meg a 38 állandó mágneses forgórésztartomány palástja mentén váltakozó polaritással, vagyis az egyik lap északi pólusa kifelé, a következő lapka északi pólusa befelé áll. Ilymódon a 28 forgótekercs által gerjesztett mágneses mező hozzáadódik az állandó mágneses mezőhöz, amennyiben előre irányuló gerjesztőáramot bocsátunk a 28 forgótekercsre, míg fordított irányú áram esetében a gerjesztett mágneses mező nagysága levonódik az állandó mágneses mező nagyságából. A bemutatott esetben 40 állandó mágnesek neodimium anyagból vannak elké30 szítve, mindazonáltal más mágneses anyagok, például kerámiák vagy szamárium-kobald mágnesek is alkalmazhatók, és más jellegzetes felhasználási módok esetén előnyösnek tekinthetők. A gyártásban a neodimium mágneseket nikkellel célszerű bevonni.

A 40 állandó mágneseket megtartó nyílásokon kívül a 38 állandó mágneses forgórésztartomány lemezei 70 nyílásokkal vannak ellátva, amelyek egyrészt csökkentik a forgórész tömegét, másrészt lehetővé teszik, hogy hűtőlevegő áramolhasson át a váltóáramú generátoron.

Általában a villamos gépeket, de különösen a váltóáramú

DANUBIA 82791-8296 - 15 generátorokat ismerő szakember számára nyilvánvaló, hogy a 40 állandó mágnesek a forgórészen olyan állandó mágneses mezőt hoznak létre, amely a 22 tengely megforgatásakor elektromos feszültséget indukál a 16 állórész tekercsbe. A 22 tengely forgatását általában véve tárcsás hajtás valósítja meg, mindazonáltal fogaskerekes és más típusú hajtás is alkalmazható.

Az 1. ábrán bemutatott kiviteli alak esetében a 16 állórész tekercs folyamatosan van kiképezve a 24 gerjesztótekercses forgórésztartományt befogadó első 12 állórész szakasz, valamint a 38 állandó mágneses forgórésztartományt befogadó második 14 állórész szakasz teljes tengelyirányú hossza mentén. így mikor a 22 tengely forog, akkor a 16 állórész tekercsben indukálódó feszültség részben a 40 állandó mágnesek mágneses mezejéből, részben a 28 forgótekercsen átfolyó áram által gerjesztett mágneses mezőből származik. Lehetséges azonban, hogy az első és második 12, 14 állórész szakaszokon egymástól elkülönített tekercsek legyenek, és ezek kimenő feszültsége egymással elektromosan kombinálható.

Az 1. és 2., valamint 3. ábrán bemutatott kiviteli alak esetében a váltóáramú generátor a 10 állórész első 12 állórész szakasza ugyanolyan, mint a második 14 állórész szakasza, és egyforma 18 hornyokat, valamint 16 állórész tekercset tartalmaznak. A 18 hornyok azonban ferdén is kialakíthatók, és ezáltal hosszúságuk mentén a 10 állórész 18 hornyai közöt25 ti osztás egyszeresének vagy többszörösének megfelelő elcsavarodást képezhetnek. Ezen elcsavarodásnak az a célja, hogy megakadályozza a mágneses akadozást. Ilyen elcsavarodás hiányában mágneses akadozás és nemkívánatos rezgés képződhet amiatt, hogy a 10 állórész és a 20 forgórész közötti légrés30 ben a 18 hornyok nyílásai miatt a reluktancia változik.

A 10 állórész lemezelése villamos szempontból minősített acélból készített vékony lemezekből van összeállítva. A lemezelés minden egyes eleme a vele szomszédos elemhez képest kismértékben elfordított helyzetben van, amely elfordítás elegendő ahhoz, hogy a 10 állórész teljes hossza mentén létrehozza az egy pólusosztásnak megfelelő elcsavarodást.

Habár a 3. ábrán ez nem látható, a 38 állandó mágneses forgórésztartomány kis tömegű, de erős anyagból, például szénszálas erősítésű gyantából előre gyártott hengeres hü• · · · • ·

DANUBIA 82791-8296 - 16 velyt tartalmazhat. Ezen hüvely falvastagsága vékony és átmérője megegyezik a 38 állandó mágneses forgórésztartomány átmérőjével. Ez a hüvely körülfogja a 38 állandó mágneses forgórész tartományt és megakadályozza, hogy a 40 állandó mágne5 sek a nagysebességű működés során kialakuló centrifugális erő hatására kirepüljenek és károsítsák a 10 állórészt.

Mikor a 22 tengely forogni kezd, akkor a 38 állandó mágneses forgórésztartomány a 16 állótekercsben feszültséget indukál, amelynek egyenirányítása útján megkapható a kívánt kilo menő feszültség. A 4. ábrán bemutatott tipikus 16 állótekercs három tekercset tartalmaz, amelyek teljes hullámú és hat 60 teljesítménydiódát tartalmazó teljes hullámú egyenirányítóra csatlakoznak. A 60 teljesítménydiódák egyenirányítják a kimenő feszültséget, töltési energiát biztosítanak egy 62 akkumu15 látor számára és egyúttal 64 kimeneten át energiával látják el a jármű egyéb berendezéseit.

Alacsony fordulatszám esetén a váltóáramú generátor egyben állandó mágnesek által létrehozott kimenő teljesítménye nem elegendő ahhoz, hogy létrehozza a 64 kimeneten a megkí20 vánt feszültséget. Emiatt a 28 forgótekercsre előre irányuló polaritású gerjesztést kell adni. Ez megnöveli a 20 forgórészre bocsátott áramot, megnöveli a 28 forgötekercs által gerjesztett mágneses mező erejét és növeli a 16 állótekercsben indukált és azáltal leadott feszültséget és ez a kimenő feszültséget a kívánt értékre növeli. Az előre irányuló polaritás és az ezáltal indukált előre irányuló áram jelenti azt az áramot és polaritást, amely a 28 forgótekercs által létrehozott mágneses mezőt összegzi a 40 állandó mágnesek által létrehozott mágneses mezővel és ez jelenti az erősítő üzemmó3 0 dót.

A kimenő feszültségnek a 28 forgótekercsbe betáplált előre irányú gerjesztőárammal való erősítésére csupán a motor alacsony fordulatszáma esetén van szükség. Amikor a motor fordulatszáma növekszik, akkor a 10 állórész által leadott feszültség növekszik és elér egy pontot, amikor a 16 állótekercs csupán a 38 állandó mágneses forgórésztartomány által létrehozott kimenő feszültséget adja le. Ezen sebességnél nincs szükség arra, hogy áramot juttassunk a 28 forgórésztekercsbe. Ezen fordulatszám fölött azonban a 38 állandó mágne• · · · · · • · ·

DANUBIA 82791-8296 - 17 ses forgórésztartomány által a 16 állótekercsben keltett feszültség elér egy túlfeszültséget.

A nagy fordulatszámok esetében fellépő túlzott nagyságú feszültség leküzdésére a 28 forgótekercsbe fordított irányú gerjesztőáramot bocsátunk, amely leszabályozó üzemmódban lecsökkenti a váltóáramú generátor által leadott feszültséget. Az 5. ábra mutatja azon áramnak a diagramját, amelyet a 28 forgótekercsbe be kell táplálni ahhoz, hogy különböző fordulatszámok esetében állandó értékű feszültséget kapjunk a 16 állórésztekercsből a 64 kimeneten át. Ezt a diagramot a találmány szerinti megoldás egyik lehetséges változatának szemléltetésére adtuk meg. A generátornak a motorhoz való hozzákapcsolási módjának megváltoztatása a 16 állótekercs és a 28 forgótekercs menetszámainak és a menetek ellenállásának meg15 változtatása az állandó mágnesek által keltett mágneses mező erőssége együttesen befolyásolja a vonatkozó kiviteli alak valóságos munkadiagramját.

Amint az 5. ábrából látható, hogy a diagram 66 erősítő szakaszt tartalmaz, amelyben előre irányuló gerjesztőáramot kell bocsátani a 28 forgótekercsbe, mégpedig mintegy 600 fordulat/perc körüli üresjárattól egészen amíg a motor fordulatszáma el nem éri az 1200 fordulat/perc értéket. Amikor a fordulatszám 600 fordulat/perc értékről 1200 fordulat/perc értékre növekszik, akkor az állandó kimenő feszültség előállí25 tásához szükséges előre irányuló gerjesztőáram fokozatosan csökken, és 70 pontnál éri el a nulla értéket. Ennél a pontnál a gerjesztést teljes egészében a 38 állandó mágneses forgórész tartomány szolgáltatja. Az 1200 fordulat/perc fölötti tartományban a diagram átvált a 68 leszabályozott szakaszba, ahol a gerjesztés ellentétes irányú, amit a görbe negatív áramokat jelző szakasza mutat a függőleges tengely mentén, mivel erre van szükség annak megakadályozásához, hogy a kimenő feszültség meghaladja a kívánt értéket.

A 66 erősítő szakasz és a 68 leszabályozó szakasz talál35 kozását jelző 70 pont helyzete beállítható annak változtatása útján, hogy a kimenő feszültség mekkora részét vagy hányadát hozza létre a 24 gerjesztőtekercses forgórésztartomány és a állandó mágneses forgórésztartomány. Az 1. ábrát tekintve ez a 40 állandó mágnesek erősségének beállításával, vagy pe• · • · ····

DANUBIA 82791-8296 - 18 dig a 28 forgótekercs által gerjesztett mező erősségének változtatásával valósítható meg. Egy más módszer szerint ez megváltoztatható a 14 állandó mágneses forgórésztartomány és a 12 gerjesztőtekercses forgórésztartomány viszonylagos mérete5 inek változtatása útján. Az 1. ábrán ezeket megközelítőleg egyforma méretűként ábrázoltuk, azonban ezek aránya változtatható a kívánt mértékig annak érdekében, hogy be lehessen állítani a 66 erősítő szakasz és a 68 leszabályozó szakasz kereszteződési helyét jelző pont helyzetét.

a továbbiakban kettős feszültségű hibrid váltóáramú generátort ismertetünk.

A találmány szerinti váltóáramú generátor legegyszerűbb alakját az 1. ábra mutatja, ahol a 16 állótekercs a 4. ábra szerinti huzalozás szerint van kiképezve. Az állórész teker15 cselése azonban másféle elrendezés szerint is kialakítható, így például ismert módon kialakítható olyan állórész huzalozás, amely két független tekercset tartalmaz, amelyek két különböző kimenő feszültséget hoznak létre. A találmány szerinti megoldás körébe tartozik az ilyen kettős feszültség előál20 lítására, ahol kívánatos például egy 12V-os kimenet, valamint egy nagyobb feszültségű, tipikusan 40V feszültségű kimenet megvalósítása. A kettős feszültségű üzemeltetés megvalósítására azonban előnyös módszerként egy feszültségkonverter áramkör használatát tekintjük, amelyet a 4. ábra kapcsán is25 mertettünk.

A találmány további változatokban is megvalósítható. így például egyetlen feszültségű kialakításban az állórész tekercs két különálló állórész tekercselést tartalmazhat, amelyek közül az egyik csupán a 24 gerjesztőtekercses forgórész30 tartományt körülfogó első 12 állórész szakaszban van megvalósítva, és a másik a 38 állandó mágneses forgórésztartományt körülfogó második 14 állórész szakaszban van megvalósítva. Ezen két különálló állórész tekercsek kimenő feszültségei elektromos úton kapcsolhatók össze egymással a szükséglet szerint és ezáltal állítható elő a kívánt kimenő feszültség.

Ismételten az 1. ábrára hivatkozva belátható, hogy a 10 állórész első és második 12, 14 állórész szakasza között 52 távköz van. Ez az 52 távköz csak kívánt esetben szükséges, a használata esetén azonban ez az alacsony mágneses permeabali·· ···« · ♦ • · · ·

DANUBIA 82791-8296 tású anyagot kell használni a 12 és 14 állórész szakaszok mágneses elszigetelése érdekében. Ez az 52 távköz egyszerűen levegővel is megvalósítható, de részben vagy egészében véve kitölthető szilárd anyaggal, amelynek alacsony a mágneses permeabilitása és például műanyagból vagy hasonló anyagból valósítható meg. A 16 állótekercs a 12 állórész szakasztól az 52 távközön át halad a második 14 állórész szakaszba, és az 52 távköz kitölthető egy olyan anyaggal, amelynek a 20 forgórészre merőleges síkban keresztmetszeti alakja ugyanolyan, mint a 10 állórész alakja, és ezáltal egy folyamatos 18 horony képezhető, amelybe belefektethetők a 16 állótekercset képező huzalok.

A továbbiakban ismertetjük a hibrid váltóáramú generátor sugárirányú hűtőréseit, amelyek az állórészben vannak kiké15 pezve.

Az előnyös kiviteli alak esetében a 12 állórész szakasz és a 14 állórész szakasz közötti 52 távköz nincs kitöltve, hanem nyitott a külső légtér felé. így a hűtésre szolgáló levegő be tud lépni a váltóáramú generátor belsejébe az 52 táv20 közön át, amely a 12 és 14 állórész szakaszok között van, és innen kivezethető a váltóáramú generátor végére. Tipikusan ez ventillátorok segítségével valósítható meg, amelyek a generátor mindkét végén elrendezhetők, de itt nincsenek ábrázolva.

Az állórész 1. ábrán bemutatott két szakaszból való fe25 lépítése lehetővé teszi, hogy a hűtőlevegőt a generátor középső részébe vezessük be, ahol a leginkább szükség van a hűtésre. Ez a szerkezeti kialakítás javítja a keletkező hő elvezetését az egységből és ezzel egyidejűleg növeli a kimenő teljesítmény nagyságát. A légrést előnyösen tengelyirányú távtartó valósítja meg, amelyen egy sorozat sugárirányú nyílás van kiképezve, amelyek a légrés mintegy 85%-át nyitva tartják a távtartó palástfelületi részén és ezzel lehetővé teszi, hogy a hűtőlevegő a generátor legmelegebb részébe jusson be. Az ábrán 53 nyíl jelzi a hűtőlevegőnek a generátorba való belépését, amely sugárirányban átáramlik az állórészen, ellentétben a korábbról ismert generátorokkal, ahol a levegő ezen szakasz hosszirányában áramlik.

A 10 állórészbe sugárirányban belépő levegő az 52 távközön át tud áramlani a 10 állórész és a 20 forgórész közötti

DANUBIA 82791-8296 légrésen át. A 24 gerjesztőtekercses forgórésztartomány ugyancsak ellátható hűtőlevegőt vezető nyílásokkal, amelyek tengelyirányban állnak és megfelelnek a 38 állandó mágneses forgórésztartományban kialakított 50 nyílásoknak. Ezáltal a váltóáramú generátor középső részébe az állórész magján át beszívott levegő átáramlik a 16 állótekercs, a 28 forgótekercs, valamint a diódák kritikus részein, valamint a 38 állandó mágneses forgórész tartományon.

A 10 állórész vasmagjának távtartóiban, valamint a 20 10 forgórész tartományaiban kialakított áramlási nyílások azonfelül, hogy hozzájárulnak a generátor hőmérsékletének csökkentéséhez és a légáramlás növeléséhez, egyúttal csökkentik is számottevő mértékben a generátor össztömegét. A fent hivatkozott légáramlási nyílások a generátor olyan szakaszaiban vannak kialakítva, amelyekben nincs számottevő nagyságú mágneses fluxus. Következésképpen ezen nyílások és légvezető lyukak kialakítása nem csökkenti a generátor kimenő teljesítményét, és nem befolyásolja hatásfokát.

Ezzel ellentétben a Lundell típusú vagy körös pólusú váltóáramú generátorok nem tesznek semmivel sem többet lehetővé, mint a két végen át való szellőztetés. Nincs lehetőség szellőztetésre az állórész vasmagjának középső részén, de nincs lehetőség szellőztetésre a forgórész tartományában sem, mivel a Lundell és körös pólusú szerkezet viszonylag tömör tömegként van kialakítva, amelyben nincsenek rések, amelyek felhasználhatóak lennének a levegőáramlás vezetésére.

A járulékosan kialakított légjáratoknak köszönhetően a generátor hűtőventillátorainak ugyanakkora meghatározott menynyiségű légáram létrehozásához nem kell olyan nagy nyomáskü30 lönbséget létrehoznia. Ez egészében véve csökkenti a generátor zaját és/vagy lehetővé teszi a lapát átmérőjének és alakjának megváltoztatását annak érdekében, hogy a generátor összmérete csökkenthető lehet.

A légáram különösen értékes abból a szempontból, hogy az állandó mágnesek hőmérsékletét mindenféle működési körülmények között a lehető legalacsonyabb értéken tartja. Ez növeli a generátor kimenő teljesítményét, csökkenti a magas hőmérsékleteknél bekövetkező lemágneseződés veszélyét. Ez pedig lehetővé teszi a generátornak lehető legnagyobb kimenő teljeDANUBIA 82791-8296 - 21 sítményre való méretezését nagy környezeti hőmérséklettel számolva, amilyenek modern gépjárművek motorházában kialakulnak.

A továbbiakban a feszültség szabályozásának alapvető ké5 tállapotú szabályozását mutatjuk be impulzusszélesség modulációs rendszerben.

Annak érdekében, hogy a váltóáramú generátor a kívánt állandó kimenő feszültséget adja le, szükség van egy előre irányuló vagy visszafelé irányuló gerjesztőáramnak a 28 for10 gótekercsbe való betáplálására, amely áram az 5. ábra jelleggörbéjéhez hasonló módon változik. A 4. ábra ezen cél elérésére alkalmas forgórész gerjesztő áramkört mutat. A 10 állórész 64 kimenetének egyenirányított feszültségét 82 összegző áramkörben 80 referencia feszültségforrás feszültségével haló sonlítja össze, és így a 64 kimenet feszültségét levonja 80 referencia feszültségforrás feszültségéből és 84 vezetéken át hibajelet továbbít egy 86 függvénygenerátor részére.

A 86 függvény generátor 88 modulátorral van vezérlő kapcsolatban, amely előre irányuló gerjesztőáramot bocsát a 60 csúszógyűrűkön át a 28 forgótekercsre, mindaddig, amíg a 64 kimenet feszültsége kisebb, mint a 80 referencia feszültségforrás feszültsége. A referencia feszültséget tipikusan a 62 akkumulátor töltési feszültségének értékére kívánatos beállítani. A 86 függvénygenerátor fordított irányú gerjesztőáramot bocsát a 28 forgótekercsre, mindaddig, amíg a 64 kimenet feszültsége meghaladja a 80 referencia feszültségforrás feszültségét.

Egyszerűen egy egyenletes, előre irányuló vagy fordított irányú gerjesztőáramot bocsát akkora amplitúdóval, amellyel elő lehet állítani a kívánt kimenő feszültséget és a 84 vezetéken levő hibajelet lineárisan nulla értékre csökkenti. Mindazonáltal csupán arra van szükség, hogy az áram átlagértéke közelítse meg a kívánt szintet és ezáltal előnyösen olyan eljárás alkalmazható, amely impulzusokkal állítja be a

28 forgótekercsen átfolyó áram átlagértékét. így például a polaritású impulzusok előre irányuló áramot hoznak létre, és a fordított polaritású impulzusok fordított irányú áramot okoznak. Az impulzusok szélességének változtatás útján be lehet állítani az áram átlagértékét. Ezen módszerrel olyan haDANUBIA 82791-8296 ·Μ· ·· <* 1 » • f · · · • · · tékony áramkör dolgozható ki, amely alkalmas a változó áram előállítására. Ez képezi az alapvető kétállapotú impulzusszélesség modulációt a feszültségszabályozó áramkörben, amely felváltva közvetlenül az előre irányuló és fordított polari5 tású üzemmód között.

A továbbiakban olyan feszültségszabályozást ismertetünk, amellyel kettős feszültségű váltóáramú generátor képezhető.

A 80 referencia feszültségforrást, 82 összegző áramkört, 84 vezetéket, 86 függvénygenerátort és 88 modulátort magában foglaló forgórész gerjesztő áramkör állandó feszültséget hoz létre a 64 kimeneten, amely táplálja az elektromos áramköröket és tölti a 62 akkumulátort. Amennyiben a generátornak csupán egyetlen feszültséget létrehozó generátornak kell lennie, akkor ez kielégítő megoldás. Ha azonban a generátorral két kimenő feszültséget kell létrehozni, akkor tipikusan két lehetőség közül kell választani. A legegyszerűbb kialakítás esetében a 10 állórészen egy második tekercs is elhelyezhető, amint már korábban is említettük. Ekkor a 84 vezetéken előállított hibajel a 10 állórész két tekercse közül csupán az egyik figyelembevételével képződik, miközben a második kimenő feszültség az első feszültség szabályozásától függően áll be.

A másik megoldás szerint a hibajel a két állórész tekercsből együttesen, illetve azok függvényeként hozható létre és így egyik kimenő feszültség sem lesz teljes mértékben sza25 bályozott,· azonban mindkettő megközelítőleg a kívánt szintre áll be, amelynek értékét az összetett hibajel határozza meg.

Mindazonáltal a 4. ábra egy előnyösnek tekintett kiviteli változatot szemléltet két kimeneti feszültségű generátor létrehozására a találmány értelmében. Ezen kiviteli alak ese30 tében a generátor alapvetően egy egyetlen kimenő feszültséget előállító generátor, amely 64 kimenetén a 62 akkumulátor számára állandó feszültséget hoz létre és ez a 62 akkumulátor szolgáltatja a nagyobb feszültséget.

A második feszültséget itt nem egy második tekercs szol35 gáltatja, hanem ehelyett ennek előállítására 90 feszültségkonverter szolgál. A gerjesztő áramkörrel kapcsolatban fent leírtakhoz hasonlóan második 92 akkumulátorhoz csatlakozó 96 kimenet feszültségét 98 összegző áramkör hasonlítja össze 94 referencia feszültségforrás feszültségével és 100 vezetéken

DANUBIA 82791-8296 - 23 hibajelet állít elő.

A 100 vezetékre 102 függvénygenerátor csatlakozik, amely 104 modulátorral van vezérlő kapcsolatban. A 104 modulátor egy impulzussorozatot állít elő, amely 106 kapcsolót kapcsol5 gat ki és be, amint az szokásos a kapcsoló üzemű tápegységek esetében. Ez a kapcsoló üzemű tápegység hagyományos felépítésű és szabályozott kimenő feszültséget szolgáltat, amelyet 108 kondenzátor és 110 tekercs szűr.

A kapcsoló üzemű szabályozó számára nagyobb feszültség 10 bemenetet kell szolgáltatni, mint kimenő feszültsége, és ezért vagy 114 vezetéken át hozzá csatlakoztatható a 64 kimenethez, vagy pedig a szaggatott vonallal jelzett 116 vezetéken át rákapcsolható közvetlenül a 16 állótekercsre.

Általában az egyik vagy másik feszültségforrást ki kell 15 választani, és közvetlen kapcsolatot kell létrehozni a 114 vagy 116 vezetékekkel, inkább a 118 kapcsoló helyett.

A továbbiakban tengelyirányban, vagyis axiálisan mágnesezett állandó mágnest tartalmazó hibrid váltóáramú generátort ismertetünk. A 6. ábra a generátor első további változa20 tát mutatja, amit a rajzon 200 hivatkozási jel jelöl, és amely egy pár tömör tárcsa alakú 210 és 212 állandó mágnest tartalmaz, és ezek több pólusúra vannak felmágnesezve. A tárcsák ragasztott állandó mágneses anyagból készíthetők. A 200 generátornak 214 állórésze van, amely lényegében azonos a ko25 rábbiakban ismertetett kiviteli alak 14 állórészével és ezért csupán körvonalait tüntettük fel. A 214 állórész általában háromfázisú tekercset tartalmaz, amelyek jó minőségű villamos célra használható acélból öntött vagy lemezekből összeállított vasalásának hornyaiba vannak elhelyezve. Kívánt esetben kettős kimenő feszültségű kiviteli alakhoz kettős tekercselés is használható.

A 214 állórésznek a korábbi kiviteli alak 52 távközéhez hasonló és korábban ismertetett légrései lehetnek, amelyek a gerjesztőtekercses forgórésztartomány mindkét oldalán kiké35 pezhetők annak érdekében, hogy elválasszák egymástól a 214 állórész állandó mágneses gerjesztőtekercses részét egymástól. Egyetlen állandó mágneses forgórésztartomány is alkalmazható hasonlóan az 1-3. ábrán ismertetett kiviteli alakhoz, azonban a 6. ábrának megfelelően a gerjesztőtekercses forgóDANUBIA 82791-8296 • » ·· ···· · · • · « · · · · ··«· · ···· • ····· · · · · «·· · »« · · résztartomány két ellentétes oldalán hosszirányban elválasztva tőle két állandó mágneses tartomány alkalmazható.

A tömör tárcsaként kialakított állandó mágneses elemet elkülönítve mutatja a 7. ábra. Ez kialakítható különálló ál5 landó mágneses elemekből, de előnyösen egyetlen darabból van elkészítve, és teljes vastagságában fel van mágnesezve hoszszirányban, párhuzamosan a tengellyel, amelyre rá van szerelve. Ez 90° szögkülönbséget az 1. és 3. ábrákon bemutatott mágnesek mágnesezési irányához képest, ahol a hosszirányú mágnesezés helyett a mágnesezés iránya sugárirányú.

Az indukció létrehozásához a forgórészből származó erővonalaknak a forgórész és az állórész közötti 216 légrésen áthaladva be kell jutniuk az állórész tekercselésébe. Mivel a mágneses mezó hosszirányú, ezért a mágneses fluxust el kell fordítani és a légrésbe kell irányítani. Erre 218 fluxusvezetó elem szolgál, amely a 8. és 9. ábrán bemutatott több 220 pólusszegmensből van kiképezve. Az egyes 220 pólusszegmensek az állandó mágnesekből álló 210 tárcsákból a fluxust a 216 légrés felé irányítják annak érdekében, hogy behatoljon az állórész tekercselésébe. Ez a kiviteli alak fluxusvisszavezető 222 lapból kialakított második fluxustereló elemet tartalmaz. Minden egyes mágneses tárcsához a forgórész mindkét végén egy-egy fluxusvisszatérító lap van elhelyezve.

Az állandó mágnest tömött tárcsaként kialakítva és a mágnesezés irányát forgatva nagyobb mechanikai szilárdság érhető el, nagyobb méretű mágnes és felületi tartomány adódik. Ennélfogva a szerkezeti kialakításból fakadóan a felépítés szilárdabb, lehetővé teszi, hogy a tárcsa nagy felületi tartományán át kilépő mágneses fluxus koncentrálva beterelhető legyen a 220 pólusszegmensek felhasználásával a légrésbe.

Ezen kiviteli alak előnyös kialakításánál a 220 póluszszegmensek darabonként 224 üregekkel vannak kialakítva, ame lyek körülfogják a forgórész tekercselésének kiálló nyúlványait. Ez az alak megnöveli a tekercsek szilárdságát és ezál35 tál a forgórész károsodása nélkül nagyobb fordulatszámon üzemeltethető.

A 222 záróelemek és az állandó mágneses 210 mágnestárcsák, a 220 pólusszegmensek és a gerjesztőtekercses forgórésztartomány összeszorítására 226 szegecsek szolgálnak, ame·· ·· · · ·· • · · · • ♦ · · · • · · · · • · · ·

DANUBIA 82791-8296 lyek át vannak vezetve a 228 és 230 lyukakon át mind a 220 pólusszegmenseken, mind a mágneses 210 tárcsán.

A forgórész 6. ábra szerinti darabjai az 1. ábra szerinti kiviteli alakhoz hasonlóan 22 tengelyre vannak szerelve. A

22 tengely házban forgathatóan van elrendezve és rajta csúszógyűrűk vannak elhelyezve, amelyekhez kefét társítva áram táplálható a gerjesztőtekercses forgórésztartományba. A kimenő feszültség szabályozása ezen kiviteli alaknál megegyezik a korábbival.

A továbbiakban a 10. és 11. ábra alapján kerület mentén, vagyis érintőirányban mágnesezett állandó mágnest tartalmazó hibrid váltóáramú 300 generátort ismertetünk. Ezen kiviteli alak esetében a 22 tengelyre szerelt, nem mágneses anyagból, például alumíniumból készített és agyat képező 304 tartóban

302 állandó mágnesek helyezkednek el. A 304 tartó mágneses szempontból elszigeteli egymástól a 302 állandó mágneseket és biztonságosan megtartja azokat.

Akárcsak mindkét előző szerkezeti kialakítás esetében a 302 állandó mágnesek vastagságukban vannak átmágnesezve.

Mindazonáltal szerelt állapotban mágnesezési irányuk harmadik irányban úgy áll, hogy a 22 tengelyhez képest érintőleges irányú. A 11. ábrán a beágyazott 302 állandó mágnesek a nem mágneses 304 tartóba váltakozó irányítással vannak behelyezve és körben közöttük velük szomszédos 306 fluxusterelő elemek vannak. A 306 fluxusterelő elemek nagy mágneses permeabilitású anyagból vannak készítve és a mágneses fluxust a 302 állandó mágnesektől 308 nyilak irányában a forgórész és a 310 állórész közötti légrésbe irányítják.

Ez a kialakítás, hasonlóan a 6-9. ábrák alapján ismerte30 tett megoldáshoz, lehetővé teszi viszonylag nagy mennyiségű mágneses anyag felhasználását kis térfogaton belül, és a fluxust a forgórész palástjára koncentrálja. Egyes alkalmazások esetében lehetővé teszi kevesebb mágneses anyag felhasználását, ami csökkenti a költségeket. Nagy energiájú mágneseket felhasználó más alkalmazások esetében az 1-3. ábrák szerinti kialakítás lehet előnyösebb.

A 310 állórész lényegében azonos az 1-3. ábrák alapján ismertetett megoldáséhoz, és 314 gerjesztőtekercses részének kiálló tekercsrészeit nem mágneses anyagú 312 zárósapka tá• · ········ • · · · · · · • «· · « · * * * • ····· · · · · ··· · ·· ··

DANUBIA 82791-8296 - 26 masztja meg. A forgórész tekercsek számára a 304 tartóban hasonló zárósapka alakítható ki, de különálló elemként is kialakítható. Meg jegy zzük, hogy ez a zárósapka ugyan hasonló kialakítású, mint a 6. ábrán a mágneses anyagú 220 pólusszeg5 mensek, azonban ebben az esetben a nagy mágneses permeabilitású anyag helyett nem mágneses anyagot használunk.

A továbbiakban három állapotú feszültségszabályozót ismertetünk a 12. ábra blokkvázlata alapján, amely hídáramkört tartalmazó, három állapotú feszültségszabályozó elsó előnyös kiviteli alakját szemlélteti. A feszültségszabályozó a korábban ismertetett típusú hibrid generátor forgórészének 400 forgótekercsén átfolyó kétirányú áramot szabályozza. Ez a feszültségszabályozó felhasználható azonban más típusú generátorokhoz, berendezésekhez, amelyek háromállapotú szabályozást igényelnek. A 400 forgótekercs a forgórész állandó mágneses tartományával kombinálva fluxust kelt a hibrid generátor 402, 404, 406 állótekercseiben.

A feszültségszabályozó a kétirányú áramot hídkapcsolásban elrendezett négy 408, 410, 412 és 414 kapcsolót tartalma20 zó kapcsolóáramkör alkalmazása útján valósítja meg. A 400 forgótekercs első végéhez első felső 408 kapcsoló csatlakozik, amely az első alsó 414 kapcsolóval együtt első kapcsolópárt alkot. Amikor ezek a kapcsolók zárnak (vezetnek), akkor az 400 forgótekercs első vége pozitív 408 vezetősínen át 416 akkumlátor pozitív sarkához, második vége 420 földelésen át a 416 akkumlátor negatív sarkához kapcsolódik. Amikor a 408, 414 kapcsolót tartalmazó első kapcsolópár zárt állapotban van, akkor ezt a feszültségszabályozó előre irányuló vagy erősítő gerjesztési üzemmódnak nevezzük, amikor a 400 forgó30 tekercs 408 kapcsolóhoz csatlakozó első vége felől folyik az áram a 400 forgótekercs 414 kapcsolóhoz csatlakozó második vége felé.

A 400 forgótekercs első végéhez második alsó 412 kapcsoló csatlakozik, amely a 400 forgótekercs második végéhez kap35 csolódó második felsó 410 kapcsolóval együtt második kapcsolópárt alkot. Amikor ezek a kapcsolók zárnak (vezetnek), akkor az 400 forgótekercs első vége 420 földelésen át a 416 akkumlátor negatív sarkához, második vége pozitív 408 vezetősínen át a 416 akkumlátor pozitív sarkához kapcsolódik. Amikor « · ·· ···· ·· « · · · · · · • ·· * · · ··· ····· · · · · ···»·« ··

DANUBIA 82791-8296 - 27 a 410, 412 kapcsolót tartalmazó második kapcsolópár zárt állapotban van, akkor ezt a feszültségszabályozó visszafelé irányuló vagy leszabályozó gerjesztési üzemmódnak nevezzük. Az üzemállapotok közötti átkapcsolás megvalósítására vezérló logika szolgál, és előre irányuló gerjesztési üzemmód esetén a 400 forgótekercs által keltett fluxus hozzáadódik az állandó mágneses forgórész tartomány által létrehozott fluxushoz.

Ezzel ellentétesen, vagyis visszafelé irányuló gerjesztési üzemmódban a 400 forgótekercsen ellentétes irányú áram folyik, ami ellentétes irányú fluxust kelt, ez levonódik az állandó mágneses forgórész tartomány által létrehozott fluxusból.

A hibrid generátor kimenófeszültségnek szabályozásához a korábbról ismert megoldások esetében a 400 forgótekercset egyszerűen előre és visszafelé irányuló gerjesztési mód között kapcsolgatták a fentebb ismertetett egyszerű impulzus szélesség modulációs szabályozó esetében. Az olyan feszültségszabályozóra, amely csupán ebben a két üzemmódban működik kétállapotú impulzusszélesség modulációs feszültségszabályo20 zóként hivatkozunk. Ez a feszültségszabályozó előre irányuló üzemmódba kapcsol, mindahányszor a kimenófeszültség növelésére van szükség, és visszafelé irányuló üzemmódba kapcsol, mindahányszor a kimenó feszültség csökkentésére van szükség.

A korábbi ismertetésnek megfelelően azonban ha a 408 és

414 kapcsolók előre irányuló áramot bocsátanak a 400 forgótekercsre, akkor a felépülő mágneses tér jelentős energiát tárol. Ha az első pár 408 és 414 kapcsolót azonnal bontjuk és a második pár 410, 412 kapcsolót azonnal zárjuk, akkor az előre irányuló módban kialakuló áram továbbra is folyik, miközben a

400 forgótekercs árama lassan megszűnik. Bizonyos körülmények között ez az előre irányuló áram visszafelé irányuló áramként továbbra is átfolyik a második felső 410 kapcsolón és az alsó 412 kapcsolón. Ezen felül visszafelé irányuló áramként megjelenik a pozitív 418 vezetősínen is. Ha a 418 vezetősín eredő terhelése kicsi, és a 416 akkumlátor rá van kötve, akkor ez a visszafelé irányuló áram belefolyik a 416 akkumlátorba és azt kismértékben tölti. Ha azonban nincs akkumlátor, vagy más körülmények léphetnek fel, akkor nagy feszültségtüske keletkezik, ami károsíthatja a jármű alkatrészeit.

DANUBIA 82791-8296 - 28 Ilyen és más feszültségtüskék keletkezhetnek, ha megváltozik a jármű elektromos rendszerének terhelése, s ezeket a 416 akkumlátorra, a pozitív 408 vezetősín és a 420 földelés közé kapcsolt kondenzátorral lehet kiszűrni. Mindazonáltal a megfelelő kapacitású és a jármű motorházában alkalmazható magas hőmérsékletállő kondenzátor igen költséges lenne.

Ennek megfelelően a feszültségszabályozó előnyös kiviteli alakja három állapotú kialakítást valósít meg. Ilyen szerkezeti kialakítás esetén a 410 forgótekercsen átfolyó előre irányuló áram indításához vagy növeléséhez a feszültségszabályozó előre irányuló üzemmódot alkalmaz. Visszafelé irányuló áram indításához vagy növeléséhez visszafelé irányuló üzemmódot alkalmaz. A harmadik, lecsengés! üzemmódba akkor kapcsol a feszültségszabályozó, ha az előre vagy visszafelé irányuló üzemmódból kilép.

A lecsengő üzemmódban (ami nulla feszültségű, vagy nulla áramú üzemmódnak is tekinthető) a két üzemmód bármelyikében keltett áramot engedi keringeni a 400 forgótekercsen át, amíg le nem cseng nulla értékre anélkül, hogy káros feszültségeket indukálna az áramkör egyéb részeiben. A lecsengő üzemmód akkor kezdődik, amikor a mási két üzemállapot elhagyása után lecsengő áram mutatkozik és megakadályozza az előre és viszszafelé irányuló üzemmódok közötti bármilyen irányú közvetlen átmenetet, ami különben visszáramot kényszerítene a fő 418 vezetősínre.

Aki ismeri a négy elemes hídáramkörőket, például a teljes hullámú egyenirányító hidakat, az felismeri, hogy a hídáramkörök hagyományos alkalmazásánál a híd átellenes elemei egyidejűleg vezetnek. így az első kapcsolópár vezet az egyik és a második kapcsolópár a másik üzemállapotban. A három állapotú kialakítás estében az átellenes ágakban lévő szomszédos (tehát nem az átlósan átellenes) elemek bontanak egyszerre és a fennmaradó két elem engedi az áramot keringve lecsengeni.

Előre irányuló üzemmódban például a 408 és 414 kapcsolók vezetnek. Lecsengő üzemmódban a 408 kapcsoló bont, miközben a

414 kapcsoló zárva marad (vezet). A találmány egyes megvalósításai esetében a 412 kapcsoló ekkor vezetne annak érdekében, hogy az első alsó 414 kapcsolón át lefelé előre irányuló

DANUBIA 82791-8296 - 29 vezető útvonalat létesítsen, visszafelé pedig a 412 kapcsolón át felfelé. A későbbi ismertetésnek megfelelően azonban a 412 és 414 kapcsolók félvezető kapcsolóelemek, előnyösen térvezérlésű tranzisztorok, amelyeknek megvan az a tulajdonságuk, hogy egy belső diódán át visszafelé is képesek vezetni, s ehhez nem kell vezérlőjelet adni a kapcsolóra.Ez a belső diód visszafelé irányuló áram hatására feszültségesést hoz létre, ami felhasználható a lecsengő áram kimutatására.

A lecsengő üzemmód megvalósítható a lecsengő áramnak a 10 felső 408 és 410 kapcsolókon való átfolyatásával is.

Továbbra is al2. ábrára hivatkozva látható, hogy a 400 forgótekercs és az állandó mágnesek fluxusának kombinált hatásaként az állórész 402, 404, 406 tekercseiben feszültség indukálódik, amelyet hat 422, 424, 426, 428, 430 és 432 dió15 dákból összerakott hagyományos teljes hullámú egyenirányító egyenirányit. Ez az egyenirányítóhíd felel meg a 4. ábra 60 diódáinak. Az egyenirányított feszültség rákapcsolódik a pozitív 418 feszültségsínen át a 416 akkumlátorra és 418 feszültségsín nem ábrázolt szerelvényein át táplálja a jármű elektromos terheléseit.

A generátor kimenő feszültségét 434 vezetéken át 436 figyelő áramkör figyeli. A 436 figyelő áramkör összehasonlítja a generátor kimenő feszültségét egy referencia feszültséggel, amelyet 438 referenciafeszültség áramkör szolgáltat és az ősz szehasonlítás eredményeként 440 vezetéken hibajelet ad ki.

A 440 vezeték hibajele 442 szabályozó egység bemenetére kapcsolódik. A 442 szabályozó egység 444 bemeneti áramkört, 446 lecsengő áramot kimutató áramkört és 448 logikai áramkört tartalmaz. A 444 bemeneti áramkört közvetlenül 436 figyelő áramkör 440 vezetékre kiadott hibajele működteti és egy vagy több elsődleges vezérlőjelet állít elő, amelyek jelzik a 448 logikaiáramkörnek, hogy a generátor kimenő feszültségét növelni, vagy csökkenteni kell.

Az egyszerű impulzus szélesség modulációs kétállapotú szabályozóban az elsődleges vezérlőjelet arra lehetne használni, hogy a kimenő feszültség növelése iránti igény esetén bekapcsolja az első kapcsolőpárt, másrész a kimenő feszültség csökkentése iránti igény esetén bekapcsolja a második kapcsolópárt.

• » ·· ···* *· • · · · · · · • ·· · · · ··· • ·«··· · * · · ··· · ·« »*

DANUBIA 82791-8296 - 30 A találmány szerinti megoldás esetében azonban az elsődleges vezérlőjeleket a 448 logikai áramkör módosítja azon információ alapján, amelyet a 446 lecsengő áramot kimutató áramkör szolgáltat és ennek alapján másodlagos vezérlőjeleket állít elő. A másodlagos vezérlőjelek vezérlő 450, 452, 454 és 456 vezetékeken át egyenként vezérlik a 400, 410, 412 és 414 kapcsolók állapotát.

A 446 lecsengő áramot kimutató áramkör megfelelő kapcsolatok révén figyeli a 400 forgótekercsben a lecsengő áramot.

Az előnyös kiviteli alak esetében a figyeléshez 458 és 460 kapcsolatok vannak kiépítve a 446 lecsengő áramot kimutató áramkör és a 400 forgótekercs első és második végéhez, a 446 lecsengő áramot kimutató áramkör egy vagy több tiltójelet állít elő, amelyek 462 és 464 vezetékeken át a 448 logikai áramkörre kapcsolódnak. A szakember ezen felül még más módszereket is ismer a lecsengő áram kimutatására.

A továbbiakban automatikus keresztbe reteszelést és belső tápellátást ismertetünk a feszültségszabályozó számára.

A 402, 404 és 406 állótekercsekhez járulékosan három

466, 468 és 470 dióda kapcsolódik, amelyek Vcc tápfeszültséget előállító belső 472 tápegység számára önálló tápellátást adnak, belső 472 tápegység szolgáltatja a tápellátást a feszültségszabályozásban résztvevő áramkörök számára. Ez a tápfeszültség szabályozott tápellátást nyújt a szabályozó vezér25 lőfeszültségének előállításához. Mivel a hibrid generátor mind állandó mágnest, mind gerjesztőtekercset tartalmaz, ezért amint elkezd forogni, máris állít elő feszültséget. Mikor a feszültség megnövekszik, már elegendővé válik a az elektronika táplálásához és így előállítható a járulékos erő30 sítő gerjesztés. Mindez már hamarabb megtörténik, mint ahogy a jármű eléri az alapjárati fordulatszámot, és alapjáraton a feszültségszabályozó megfelelően működik.

A rendszer ilymódon való üzemeltetése automatikus reteszelést valósít meg, s ezáltal a feszültségszabályozó hurok megszakad és szinte semennyi gerjesztő és vezérlő áramot sem fogyaszt, ha a generátor nem forog, azonban a generátor felgyorsulásakor automatikusan bekapcsolja a feszültségszabályozó elektronikát.

Az automatikus reteszelés hibrid generátor esetében igen • · · » · » *·· • ·«··· « · · · «·· · ·· ··

DANUBIA 82791-8296 - 31 fontos, mivel a gerjesztőmezőt sohasem szabad megszüntetni, mikor a rendszer nagy fordulatszámon forog, különben igen tekintélyes túláramok és túlfeszültségek keletkeznek. Ez határozott különbséget jelent a jelenlegi generátorokhoz képest, amelyek megengedik a feszültségszabályozó gerjesztésnek a gyújtáskapcsoló általi lekapcsolását. Igen fontos, hogy a generátor gerjesztése kikapcsolódjon, mikor a jármű nem működik és ki van kapcsolva, különben ilyenkor kimerítené az akkumlátort, azonban ezt önmagában a gyújtáskapcsolóra nem szabad rábízni. Márcsak azért sem, mivel a gyújtást véletlenül akkor is lekapcsolhatják, mikor a generátor nagy fordulatszámon üzemel.

A 13 . ábra a 12. ábra szerinti tömbvázlatnak megfelelő részletes kapcsolási elrendezés. A 416 akkumlátor hat 422-432 diódát tartalmazó egyenirányító hídhoz kapcsolódik, amelyek a 402, 404 és 406 állótekercsekhez a 12. ábrán bemutatott módon kapcsolódnak. A 402, 404 és 406 állótekercseket a 13. ábra nem mutatja, kapcsolásuk azonban teljesen hagyományos.

A belsó 472 tápegység 500 Zener-diódát tartalmaz, amely

NPN típusú tranzisztor Vcc kimenő feszültségét szabályozza. Három pólusú feszültségszabályozók és más feszültségszabályozó áramkörök ugyancsak alkalmazhatók lennének.

A 436 feszültségfigyelő áramkör 504, 506 és 508 ellenálláshidat tartalmaz amelyen a 416 akkumlátor 434 vezetéken át feszültségesést hoz létre, így a 436 feszültségfigyelő áramkör figyeli a 416 akkumlátor feszültségét. Az 506 ellenállás állítható kivitelű, ezzel lehet beállítani a szabályozó kimenő feszültségét. A generátor leosztott kimenő feszültségét 510 hibaerősitő hasonlítja össze a 438 referenciafeszültség áramkör által adott referencia feszültséggel.

A 436 feszültségfigyelő áramkör hibajel erősítést és hurokkompenzálást végez. A 438 referencia feszültség forrásból származó referencia feszültség az 510 hibaerősítő egyik bemenetére másik bemenetére a 416 akkumlátor leosztott feszültsé35 ge kapcsolódik. Az 510 hibaerősítő kimenetéről invertáló bemenetére kapcsolódó, 512 nyíllal jelzett visszacsatoló hálózat kapacitív jellegű, emiatt a hurokkompenzáció integráló jellegű. Ez az 512 visszacsatoló hálózat a generátor teljes fordulatszám és terhelési tartományában kiküszöböli az egyenDANUBIA 82791-8296 « ·· · · · ··· • ····· « * · · « · » · ’ · ·» feszültségű hibát.

Az 510 hibaerósító a 442 szabályozó egység 444 bemeneti áramkörének 440 vezetékére erősített hibajelet ad, amely egyszerű hiszterézis egységet képező hiszterézises 516 inverter bemenetére kapcsolódik, s ez az 516 inverter kétállapotú modulátort képez. Mikor a generátor kimenófeszültége túl nagy, akkor a 440 vezeték feszültsége lecsökken és a hiszterézises 516 inverter kimenete magas feszültségre kapcsol. Ez a magas jelérték a generátor eredő gerjesztómezejét mindig csökkenti.

A másik esetben, mikor az 516 inverter kimenete alacsony feszültségű, akkor a generátor eredő gerjesztése növekszik.

A 444 bemenet áramkör 518, 520, 522 és 524 vonalakra négy elsődleges vezérlőjelet ad. Az 518 vonal az elsődleges vezérlőjelet közvetlenül a kétállapotú modulátor kimenetéről kapja, az 520 vonal ennek invertáltja, amelyet 526 inverter állít elő. Az 518 és 520 vonalak elsődleges vezérló feszültségei felhasználhatók egyszerű kétállapotú impulzusszélességmodulált szabályozó kapcsolóhídjának átlósan szemközti kapcsolóinak párban való működtetésére. Ezek szolgálnak kiinduló pontként az itt bemutatott módosított vezérléshez, amely a kívánt kapcsolást megvalósító másodlagos vezérlőjeleket eredményezi.

A hiszterézises 516 inverter a 436 feszültségfigyeló áramkör erősítőjének erősítésével és dinamikus jellemzőivel kombinálva szabályozza a hibafeszültséget és beállítja a hurok saját rezgési frekvenciáját. Az elsődleges 516 inverter szerepét elláthatná egy háromszöggenerátort és ennek megfelelő alkatrészeket tartalmazó impulzus szélesség modulátor is, azonban egy ilyen kialakítás bonyolultabb és költségesebb lenne, mint a 13. ábrán bemutatott áramkör.

Az 518 és 520 vonalakon lévő elsődleges vezérlőjelekhez képest az 522 és 524 vonalakon azok késleltetett másolatai vannak, amelyeket 528 és 530 inverterek állítanak elő.A hiszterézises 516 inverter kimenőjelét egyszerű 532 ellenállás35 kondenzátor hálózat késlelteti. így az elsődleges 522 vezérlóvonal az 520 vonalon lévó elsődleges vezérlőjelek késleltetett változatát hordozza. Az 524 vezérlóvonal az 518 vonalon lévó elsődleges vezérlőjelek késleltetett változatát hordozza. Az 518 és 520 vonalak elsődleges vezérlő jelei β · · · · « * • ·· · · · ··· ·«··· · · · · *·» · «· · ·

DANUBIA 82791-8296 - 33 szolgáltatják a 448 logikai áramkör bemenőjelét, amely végül előállítja a másodlagos vezérlő jeleket, amelyek működtetik a 400 forgótekercsen átfolyó áramot irányító kapcsolókat.

A 412 ábra 408, 410, 412 és 414 kapcsolóinak a 13. ábrán 5 534, 536, 538 és 540 FET-ek, vagyis térvezérlésű tranzisztorok felelnek meg, amelyekhez a meghajtó elektronika van társítva. Amikor az első felső kapcsolót képező 534 FET és az első alsó kapcsolót képező 540 FET bekapcsolt állapotban van, akkor a generátor visszafelé irányuló polaritású üzemmódban van. A generátorról akkor mondható, hogy lecsengő üzemmódban van, ha mindkét felső, vagy mindkét alsó FET ki van kapcsolva, ami azt jelzi, hogy sem a 416 akkumlátorról, sem a generátor kimenetéről nem kapcsolódik feszültség a 400 forgótekercsre .

A találmány különböző kiviteli alakjai kikapcsolhatják a két felső kapcsolót, s ezáltal lekapcsolják a 400 forgótekercset a 416 akkumlátorról, de kikapcsolhatják mindkét alsó kapcsolót is. Kiegészítő elemekkel vagy más elrendezéssel is elérhető, hogy a 400 forgótekercsre ne kapcsolódjon feszült20 ség.

A 400 forgótekercsee a 416 akkumlátorról való lekapcsoláson felül úgy kell kapcsolni, hogy árama úgy tudjon lecsengeni, hogy ne okozzon károsodást sem a feszültségszabályozó többi áramkörében, sem máshol a járműben. Ez úgy valósul meg, hogy a lecsengő áram vissza tud keringeni a 400 forgótekercs ellentétes végeihez csatlakozó két kapcsolón át. A 13. ábra szerinti előnyös kiviteli alaknál a visszakeringő áramot a két alsó FET vezeti. Mindazonáltal a visszakeringő áramot a felső két FET vagy más alkatrészek is vezethetik.

Mind az 538, mind az 540 FET bekapcsolható lenne a viszszakeringő áram átengedéséhez, azonban a FET-ekben van egy belső dióda, amely lehetővé teszi a visszáramok átengedését akkor is, ha nem kapnak nyitóirányú előfeszítést. Kikapcsolt állapotban hagyva a visszakeringó lecsengő áram feszültsége35 sést hoz létre az alsó FET belső diódáján, amit a 410 forgótekercs első és második végéhez csatlakozó 458 és 460 kapcsolatokon át a 446 lecsengő áramot kimutató áramkör érzékel.

A 400 forgótekercs végeihez egy-egy 542 és 544 diódán át

546 és 548 komparátorok csatlakoznak, amelyeket a FET-ektól ··

DANUBIA 82791-8296 - 34 az 542 és 544 diódák választanak el, mikor az előre vagy viszszafelé irányuló polaritású üzemmódban drain elektródjuk magas feszültségen van. Az 546 és 548 komparátorok egyik oldalára feszültségosztóról és 438 referencia feszültség forrás5 ból származó Vref referencia feszültség, másik oldalára szűrt feszültség kapcsolódik, amely egy dióda feszültségesésével haladja meg a FET drain elektródjának feszültségét, mikar az közel földfeszültségen van. Az 542 és 544 diódák egy dióda feszültségesésével növelik meg a feszültség értékét, és így nincs szükség negatív feszültségekre az 546 és 548 komparátorok bemenetéin.

A 13. ábrán a 448 logikai áramkört logikai 550, 552,

554, 556, 558, 560 és 562 kapuáramkörök valósítják meg. Az ílymódon megvalósított 448 logikai áramkör fogadja a 462 és

464 vezetékeken át a 446 lecsengő áramot kimutató áramkörből az elsődleges vezérlőjeleket és tiltó jeleket, és ezekből a 450, 452 454 456 vezetékere adott másodlagos vezérlő jeleket állít elő.

Amikor valamelyik, például a 454 vezeték másodlagos ve20 zérlőjele magas értékre vált, akkor a hozzá társított FET, például az 534 FET bekapcsol. Az 550, 552 és 554 kapuáramkörök logikai funkciója azonos az 554, 558, 560 és 562 kapuáramkörök logikai funkciójával. Ugyanazon logikai funkció végrehajtásához másféle logikai elemeket alkalmazunk annak érde25 kében, hogy csökkenteni lehessen az alkatrészek számát, amelyek mindössze két logikai chip-en elhelyezhetők. Az 550 és 562 kapuáramkörök vezérlik a megfelelő felső 534 és 536 FETeket.

A logikai 550 kapuáramkör egy három bemenetű ÉS-kapu.

Kimenete akkor magas és a megfelelő 534 FET akkor kapcsol csak be, mikor mindhárom bemenete magas. Ezekre a bemenetekre egyrészt az 518 vonalról az impulzusszélesség modulációt vezérlő késleltetés nélküli elsődleges vezérlőjel, másrészt az 524 vonalról az impulzusszélesség modulációt vezérlő késlel35 tetett elsődleges vezérlőjel, harmadrészt a 464 vezeték tiltó jele, amely az 540 FET visszáramát figyelő 446 lecsengő áramot kimutató áramkörből származik.

Amikor a 464 vezetéken tiltó jel van, akkor ezazt jelenti, hogy a 400 forgótekercsben visszafelé folyó lecsengő áram • «

DANUBIA 82791-8296 - 35 van, ami a megelőző visszafelé irányuló polaritású üzemmódban létrehozott áramból marad vissza. A 464 vezeték tiltó jele bekapcsolva tartja az alsó 538 FET-et és letiltja a közvetlenül felette lévő 534 FET-et, megakadályozva hogy egyszerre bekapcsolódjanak. Amikor a visszafelé irányuló polaritású üzemmódban létrehozott áram elég kicsi értékre lecseng, akkor a 464 vezeték tiltójele átvált és lehetővé teszi az áramkör üzemmódjának átváltását.

Habár a gerjesztőtekercset tápláló feszültségnek három, 10 nevezetesen az előre irányuló polaritású, a visszafelé irányuló polaritású és lecsengő üzemmódja van, a FET-eknek valójában négy különféle állapotuk van. Az előre irányuló polaritású üzemmódban az 534 és 540 FET-ek vezetnek. Visszafelé irányuló polaritású üzemmódban az 536 és 538 FET-ek vezetnek.

Lecsengő üzemmódban (két állapot) mindkét 534 és 536 FET ki van kapcsolva.

A lecsengő üzemmód két állapotot foglal magába, nevezetesen előre irányuló polaritású és visszafelé irányuló polaritású lecsengő üzemmódot. Az előre irányuló polaritású le20 csengő üzemmódban az előre irányuló polaritású üzemmódban keltett áramot a bekapcsolt állapotban tartott 540 FET engedi lecsengeni, miközben az 538 FET zárva marad, azonban belső diódáján át áram folyik. Az előre irányuló polaritású lecsengő üzemmódban a lecsengő áram továbbra is ugyanabba az irány25 ba folyamatosan átfolyik a 400 forgótekercsen, mint előre irányuló polaritású üzemmódban. Visszafelé irányuló polaritású lecsengő üzemmódban a visszafelé irányuló polaritású üzemmódban keltett áramot a bekapcsolt állapotban tartott 538 FET engedi lecsengeni, miközben az 540 FET zárva marad, azonban belső diódáján át áram folyik. A visszafelé irányuló polaritású lecsengő üzemmódban a lecsengő áram továbbra is ugyanabba az irányba folyamatosan átfolyik a 400 forgótekercsen, lefelé az 538 FET-en és vissza felfelé az 540 FET-en át, mint visszafelé irányuló polaritású üzemmódban.

A találmány szerinti megoldásnál hídkapcsolást alkalmaztunk a 400 forgótekercs kétirányú gerjesztésének megvalósításához. A 436 feszültségfigyelő áramkör alapvetően erősíti a hibát és a 440 vezetéken hibajelet állít elő. A feszültségszabályozó hurok kompenzáló egységet tartalmaz, amely méghaDANUBIA 82791-8296 « · ·* ···· ·· • · · · · · · ···· · ···· * ····· « * · · tározza a hurok átviteli frekvenciamenetét annak érdekében, hogy pontosan tartsa az átlagos akkumlátorfeszültséget. A kompenzált erősítő kimenetén, a 440 vezetékre kiadott hibajel impulzusszélesség-modulátort, vagy más kétállapotú modulátort vezérel, amely közvetetten teljes hullámú kimenő fokozatot hajt, amely kétirányú áramot hajt át a 400 forgótekercsen, amely a híd középső kapcsai közé kapcsolódik.

A 448 logikai áramkör módosítja a 444 bemeneti áramkör kimenőjelét és ezáltal egy harmadik üzemállapotot tesz lehelő tővé, amelyben a 400 forgőtekercsre adott gerjesztő feszültség közel nulla, amikor a gerjesztőáram nagysága növekszik. A 444 bemeneti áramkör által kiadott elsődleges vezérlőjelek hatására a hídban átlósan elhelyezkedő kapcsolókat közvetlenül bekapcsolja. Ha azonban a gerjesztőáramot csökkenteni kell, akkor a gerjesztőfeszültség értéke nulla.

Amikor a 444 bemeneti áramkör utasítására a gerjesztőáram pillanatértékét növelni kell, akkor megfelelő polaritással a teljes sínfeszültséget rákapcsolja a 400 gerjesztőtekercsre, amihez a híd elemei közül a megfelelő átlós párt be20 kapcsolja. Amikor azonban a gerjesztőáram csökken, akkor ezen pár átlósan elhelyezkedő kapcsolók közül csak a felső kapcsolót kapcsolja ki. Az alsó kapcsoló kikapcsolásának késleltetése és az ellentétes átlós kapcsoló bekapcsolása késleltetett, akkor a felső kapcsolón előzőleg átfolyó induktív ger25 jesztőáram a közvetlenül a kikapcsolt kapcsoló alatt lévő kapcsolóban negatív árammá vált át.

Az alsó átlós kapcsoló árama folyamatosan folyik tovább kikapcsolásának a fentiekben ismertetett késleltetésének köszönhetően. Alsó átlós kapcsolója további nyitva maradásra kap utasítást azáltal, hogy a másik alsó kapcsolón visszáram folyik át. Amikora záróirányban vezető kapcsoló FET-ként van kialakítva - mint a 13. ábra szerinti előnyös kiviteli alak esetén -, és mikor ennek a kapcsolónak késleltetett a bekapcsolása, akkor a visszafelé irányuló áram először a FET belső diódáján folyik át, aminek hatására mintegy -0,6 V feszültségesés képződik. Ha az alsó, záróirányban vezető FET-et kapcsolnánk be, akkor a visszafelé keringő áram is ezen a FET-en folyna át és bekapcsolási ellenállá.sán kisebb feszültségesés keletkezne.

DANUBIA 82791-8296 - 37 Amint a találmány előnyös kiviteli alakja kapcsán ismertettük ez a FET az áram lecsengése közben lezárva marad annak érdekében, hogy engedje a FET belső diódáján a feszültség felépülését, ami egyszerű módon jelzi, hogy van lecsengő ger5 jesztőáram. A dióda nonlineáris jelleggörbéje miatt még kicsi áramhoz is elfogadható feszültségszint tartozik. Ezért egyszerű komparátorok, ebben az esetben 546 és 548 komparátorok alkalmazhatók a gerjesztőáram jelenlétének kimutatására. Ha a belső dióda feszültsége nagyobb mint a 438 referenciafeszült10 ség áramkör és e pont alatt lévő ellenállásos osztó által beállított küszöbfeszültség, akkor ez visszafelé irányuló áram jelenlétét jelzi.

Ha a komparátor azt jelzi, hogy a visszafelé vezető kapcsolón át folyik a gerjesztőáram, akkor az ellenkező átlós kapcsolók meghajtását a komparátor jele letiltja, és fenntartja az alsó FET meghajtását, amely a lecsengő gerjesztőáramot vezeti. Ha a komparátor már közel nulla gerjesztőáramot jelez, akkor biztonságossá válik az ellenkező átló menti hídelemek bekapcsolása, amire a 444 bemeneti áramkör elsődleges vezérlő jelei adnak utasítást. Az újabb átlós párban elhelyezkedő kapcsolók nulla gerjesztőáramnál való bekapcsolása nem juttat negatív áramot a sínbe és így nem okoz káros feszültségcsúcsokat még akkor sem ha az akkumlátor ki van iktatva, vagy a rendszer terhelése csekély.

A továbbiakban a vezérlő logikát és a háromállapotú szabályozást ismertetjük.

Az elsődleges szabályozó hurok tartalmazza a 436 feszültségfigyelő áramkört, amely figyeli a 434 vezetéken a kimenő feszültséget, és itt van az 510 hibaerősítő, amely az akkumlátor és a 438 referenciafeszültség áramkör közöttikülönbséget dolgozza fel. A felerősített hibajel impulzusszélesség modulátort vagy más kétállapotú modulátort hajt meg, amelyet a 444 bemeneti áramkör tartalmaz, és előállítja az elsődleges vezérlőjeleket, beleértve a kétállapotú modulátor35 kimenetén az impulzusszélesség-modulált jelet, az invertált impulzusszélesség-modulált jelet, és ezen két jel késleltetett másolatát. Az elsődleges impulzusszélesség-modulált vezérlőjel bekapcsolt és kikapcsolt állapot között váltakozik.

Bekapcsolt állapotban az egyik átlós kapcsolópárt, kikapcsolt

DANUBIA 82791-8296 - 38 állapotban a másik átlós kapcsolópárt kapcsolja be és fordítva. Az alapvetően kétállapotú felépítés miatt előnyösen digitális logikai áramkörök alkalmazhatók a vezérlőrendszer kialakításához .

A tényleges kapcsolási utasításokat késleltetések, tiltások és más jelek módosítják, ezáltal a kapcsolási szerkezet összetettebbé válik, és az alábbi leírás szerint lehetővé teszi negatív sínáramok elkerülését.

A 400 forgótekercsen átfolyó gerjesztőáram pillanatérté10 kének növelésekor a megfelelő átlós pár kapcsoló teljesen be van kapcsolva. Annak elkerülésére azonban, hogy negatív áramlépcsők jussanak a sínre, a híd működése keringésre alkalmas, csak a két alsó kapcsolót tartalmazó áramhurokban természetes úton hagyja lecsengeni a gerjesztőáramot, semmint a sínről ellenkező irányú gerjesztés utján gyorsítaná a lecsengést. Ezen természetes lecsengés megvalósításához mindkét felső hídtag ki van kapcsolva és a lecsenő gerjesztőáram az alsó hídtagokon át kering. Az egyik alsó hídelem előre, nyitóirányban, a másik visszafelé, záróirányban vezet. Ez a termé20 szetes lecsengés addig folytatódik, amíg a kétállapotú modulátor, amelyet az 516 inverter képez, állapotot nem változtat, vagy amíg a gerjesztőáram nullára nem csökken.

Az első esetben az eredetileg vezető pár következik újra. Az utóbbi esetben, mikor a gerjesztőáram nullára csökken, akkor a másik átlós pár következik. A természetes lecsengés a másik átlós pár bekapcsolásának tiltása útján valósul meg, ami addig tart, amíg a lecsengő áram közel nullára nem csökken. Az előnyös kiviteli alak ílymódon összességében több állapotban működik, nevezetesen a kimeneti kapcsolók négy műkö30 dési állapotot vehet fel, vagy a gerjesztőtekercs feszültségének pillanatértéke három állapotban lehet, amennyiben a kapcsolók feszültségesését elhanyagoljuk. A gerjesztőtekercs feszültségének pillanatértéke a három állapotban a pozitív akkumlátorfeszültség, nulla feszültség és a negatív akkumlá35 tor feszültség.

A működtetésre irányuló előnyös eljárás során a következő lépéseket hajtjuk végre:

(1) a késleltetés nélküli impulzusszélesség-modulált vezérlőjel kikapcsolási utasításának hatására a bekapcsolt felDANUBIA 82791-8296 - 39 ső eszközt azonnal kikapcsoljuk, (2) Az alsó elemek kikapcsolását késleltetjük és valamennyi hídtag bekapcsolását késleltetjük legalább ekkora, vagy hosszabb ideig és a felsó eszköz kikapcsolásakor enged5 jük az áramot az alsó hídtagokban keringeni, (3) minden alsó kapcsolón küszöbkomparátorokkal jelezzük az eszközön átfolyó, visszafelé irányuló áramot (lecsengő gerjesztőáramot), és logikaijelek felhasználásával végrehajtjuk a következő lépéseket:

(a) A visszafelé (záróirányban) vezető FET meghajtását letiltva megakadályozzuk a küszöbfeszültség mérésének zavarását;

(b) Az új felső átlós kapcsoló kikapcsoló meghajtását letiltjuk, mert az alatta lévő kapcsoló a lecsengő áram szá15 mára nyitva lesz;

(c) A másik alsó FET meghajtását arra késztetjük, hogy bekapcsolva maradjon a lecsengő keringő áram vezetéséhez;

(d) Ha az elsődleges vezérlőjelek még azelőtt visszaváltanának eredeti állapotukba, hogy a gerjesztőáram nullára csökkenne, akkor az eredeti átlós pár kimenő eszközt visszaváltjuk bekapcsolt állapotba és a gerjesztőáram nagysága ismét növekedni kezd. Ez jelenti a rendes működési módot, amikor állandó a fordulatszám és a terhelés. A rendszer ilyenkor úgy működik, hogy egyik állapotban a gerjesztőtekercset a sín feszültségével táplálja, és a másik állapotban az alsó FETeken át keringő áramokkal engedi lecsengeni a gerjesztést. Ez a teljes feszültségű táplálásaz ezt követő nulla feszültségű táplálással együtt az átlagos gerjesztőáram irányától függetlenül mindig ugyanígy működik. így normális üzemelés esetén, viszonylag alacsony generátor fordulatszám és állandó terhelés mellett a generátor ciklikusan átvált az előre irányuló gerjesztési üzemállapot és a lecsengő üzemállapot között (pontosabban az előre irányuló gerjesztési üzemállapot és az előre irányuló lecsengő üzemállapot között). Ezen normális, előre vagy visszafelé irányuló polaritású és lecsengő üzemmódok közötti normális ciklusok alatt az 518 vonalon az elsődleges vezérlőjel be és ki állapot között váltakozik.

(e) Csak olyankor, ha a gerjesztőáram még azelőtt nullára csökken, mielőtt az 518 vonalon a vezérlőjel visszaváltana • · · · · · · • · · · · • · · · « · ····· · · ·

DANUBIA 82791-8296 eredet állapotába, akkor következik az ellenkezőpár hídtag, és a400 forgótekercs árama irányt vált. Ilyen jellegű működés lép fel, ha az átlagos gerjesztőáram közel nulla, vagy a generátor fordulatszáma, vagy a terhelés hirtelen megváltozik.

A továbbiakban a tranziensek elnyomásának módját ismertetjük.

A 13. ábrán bemutatott feszültségszabályozó egyedi módszert tartalmaz a feszültségtranziensek elnyomására, amilyenek a járműiparban jellegzetesen az ú.n. terhelésugrás” ese10 tén lépnek fel.A terhelésugrás olyan helyzetre vonatkozik, mikor az akkumlátorra kapcsolódó nagy terhelést hirtelen lekapcsolják, vagy nagy terhelés mellet magát az akkumlátor kiiktatják. Ilyen esetben elnyomó egységre van szükség, amely a generátor tekercsében tárolt induktív energia kezeléséhez szükséges. A bemutatott feszültségszabályozó jelszintű Zener-diódát alkalmaz irányító 582, 584, 586 és 588 diódákkal társítva, amelyek bekapcsolják a híd FET diódáit és ezáltal a FET-ek felemésztik a tranziens feszültséget. A FET elemek alkalmasak nagy teljesítményű impulzusok hatékony kezelésére, és így a híd elrendezés megfelelő vezérlés esetén feszültségtranziensek fellépésekor kettős feladatot lát el.

A többi tranzisztor és 590, 592 inverter meghajtó áramkört alkot, amely táplálja a hídáramkör különböző FET-jeit.

A felső 534 és 536 teljesítmény FET-eket közvetlenül

NPN/PNP szintű tranzisztoros áramkör hajtja meg. A FET-ek kapuelektródjaihoz legközelebb lévő PNP típusú 594 és 596 tranzisztoroka kapuelektródot aktívan lehúzzák. A FET-ek be és kikapcsolása a bemutatott áramkörrel viszonylag lassú, így csökken az interferencia. A gerjesztőáram modulációja áram30 lépcsőket okozhat a kimenetén, amely a teljes váltakozó gerjesztőáram és nulla között változik. Mivel a generátornak véges kimenő induktivitása van, ezért áramát nem tudja azonnal megváltoztatni. A teljesítmény FET-ek lassabb emelkedési és esési ideje e részben megkönnyítik ezt a problémát, és az 580

Zener-dióda és a hozzá társított 582-588 diódák által megvalósított feszültséghatárolás védi a FET-eket azzal szemben, hogy elérjék letörési feszültségüket, amennyiben a határoló feszültséget meghaladó rövid feszültségtúllövések keletkeznének. Határoló feszülségként körülbelül 27 V van beállítva.

·*«·· ···· • ····· · · · · ··· · ·« « *

DANUBIA 82791-8296 - 41 Az 590 és 592 inverterek két töltéscsatolt oszcillátorként vannak kialakítva. Az oszcillátorokhoz 593 egyenirányító áramkör és 591 csatolótag van társítva, amelyek 595 vezetéken az akkumlátor feszültségénél nagyobb feszültséget állítanak elő az akkumlátor feszültségét kapcsoló felsó FET-ek meghajtásához.

A továbbiakban a 14. ábra kapcsán semleges pontra kapcsolt generátort ismertetünk.

A 14. ábrán bemutatott új kapcsolási elrendezésnél a ge10 nerátor 600 forgótekercse a 602, 604 és 606 állótekercsek semleges csatlakozási pontjára kapcsolódik.

Amint fentebb ismertettük, a hibrid generátorok 600 forgótekercsét előre irányuló polaritású feszültséggel kell táplálni a generátor kimenő feszültségének növeléséhez, és for15 dított polaritású feszültséggel a kimeneti feszültség csökkentéséhez. Ezt a polaritásváltást a 12. ábra szerinti feszültségszabályozó hídáramkörrel valósította meg, amelyben négy tagot tartalmazó hídban az átlósan szemközti kapcsolókat párosán kapcsolja be. Az egyik pár a forgótekercset a teljes akkumlátor feszültség és a föld közé kapcsolja és előre irányuló áramot hoz létre, a másik pár a forgótekercset fordított polaritással kapcsolja be és fordított irányú gerjesztőáramot bocsát át a forgótekercsen.

A hídáramkörhöz az irányváltás megvalósításához legalább négy kapcsolóelemre van szükség. A 14. ábra szerinti kapcsolási elrendezésben ehhez azonban csak két kapcsoló kell. A 600 forgótekercs első vége az állórész tekercselésének 608 semleges pontjára kapcsolódik, második vége 642 feszültségszabályozó 624 kapcsolóáramkörére csatlakozik. A 14. ábra szerinti generátor 608 semleges pontja az állórész különálló 602, 604 és 606 tekercseinek középső csatlakozási pontja. Különböző számú különálló állórész tekercsek egyik végének csillagkapcsolásba való összekapcsolásával többfázisú tekercselés állítható össze és használható. A többfázisú állóte35 keres feszültségét 612-622 diódákból összeállított hagyományos többfázisú egyenirányító híddal egyenirányítjuk.

Mivel a csillagkapcsolás semleges pontja a 610 akkumlátorra adott feszültségnek közelítőleg a felén működik, ezért a 600 forgótekercsben előre irányuló áram úgy hozható létre,

DANUBIA 82791-8296 hogy ellenkező végét egyszerűen a 610 akkumlátor pozitív kapcsára kapcsoljuk. Másrészt ellentétes irányú, negatív áram úgy hozható létre a 600 forgótekercsben, hogy a másik véget a földre kapcsoljuk.

Habár ebben az esetben a 600 forgótekercsre kapcsolt feszültség kisebb, mint kapcsolóhíd esetén, azonban az áram ugyanakkora lehet, amihez megfelelően kell megválasztani a 600 forgótekercs menetszámát és impedanciáját, és ezáltal hozható létre a kívánt mágneses fluxus.

A 600 forgótekercs második végének az akkumlátorfeszültség és a föld közötti átkapcsolása olyan 624 kapcsolóáramkörrel valósítható meg, amelyhez csak két 626 és 628 kapcsolóra van szükség. A 626 és 628 kapcsolók működését elsődleges 632 és 634 vezérlővonalakon át 630 vezérlőáramkör vezérli. A 630 vezérlőáramkör előre irányuló polaritású feszültségnek a 600 forgótekercsre való rákapcsolásához zárja a 626 kapcsolót és bontja a 628 kapcsolót. Fordított irányú feszültség rákapcsolásához a 626 kapcsoló bont és a 628 kapcsoló zár. A kapcsolók 0 és 100 % közötti kitöltési tényezővel való komplementer vezérlése útján a gerjesztőtekercsre kapcsolt feszültség átlagértéke teljes erősítés és teljes leszabályozás között állítható, figyelembe véve a különböző terheléseket és fordulatszámokat.

Az előre irányuló polaritású üzemmódban az áram az ak25 kumlátorból a 626 kapcsolón, a 600 forgótekercsen át a 608 semleges pontba folyik, majd innét az egyes különálló 602-60 állótekercseken és a hídba kapcsolt 612-622 diódákon át folyik ki. Az egyes állótekercseken és a híd egyes diódáin átfolyó áram nagysága a generátor fázisától függ és a generátor forgása közben változik.

A kimenő feszültséget 638 vonalon át 636 figyelő áramkör figyeli olymódon, hogy a kimenő feszültséget 640 referencia feszültséggel hasonlítja össze. A 640 feszültségszabályozó lényegében egy korábban ismertetett fajtájú egyszerű kétálla35 potú impulzusszélesség-modulációs feszültségszabályozó. Az elsődleges vezérlőjelek a hídáramkör átlósan szemközti pár kapcsolójának ki- és bekapcsolása helyett csupán két külön

626 és 628 kapcsolót kapcsolnak be és ki.

Olyan esetekben,mikor a feszültség szabályozására a ké• <

DANUBIA 82791-8296 tállapotú egyszerű impulzusszélesség modulációs vezérlési mód megfelel, akkor jelentős az a költségcsökkenés, ami abból származik, hogy a semleges pontra kapcsolt hibrid generátorhoz csak két kapcsolóra van szükség.

A semleges pontra kapcsolt hibrid generátornak további előnyét jelenti az a körülmény, hogy nulla fordulatszámnál a generátor gerjesztőárama automatikusan nullára csökken. így a gyújtás kikapcsolásának esetére a generátor táplálásának kikapcsolását nem kell megakadályozni. A vezérlő elektronika úgy tervezhető, hogy nagyon kevés áramot fogyasszon, igy állandóan bekapcsolva lehet hagyni az akkumlátor kisülésének veszélye nélkül. Ilymódon a semleges pontra kapcsolt hibrid generátorai elérhető a korábban ismertetett reteszelési funkció, amely szerint a a szabályozó automatikusan tápellátást kap, amint a generátor forogni kezd, és a táplálás automatikusan lekapcsolódik, mikor a generátor forgása leáll.

A 630 vezérlő áramkör egyszerű kétállapotú hiszterézises erősítőből, egyszerű hiszterézises inverterből, komparátorból vagy hiszterézist létrehozó visszacsatolással ellátott műve20 leti erősítőből, hagyományos impulzusszélesség-modulátorból, stb. készíthető. A semleges pontra kapcsolódó forgótekercs lineáris szabályozóval táplálható, amelyben az áram egyenletesen változik a maximális előre irányuló és maximális viszszafelé irányuló érték között váltakozó szabályozórendszerek felhasználásával.

Mivel a forgótekercs forog és az állótekercsek állnak, ezét a forgótekercsnek a semleges ponthoz és a kapcsoló áramkörhöz való csatlakoztatása hagyományos módon, csúszógyűrűk segítségével történik.

A fentiekben ismertetett célok a találmány szerinti megoldás révén a leírásból megérthető módon, hatékonyan elérhetők. A fentiekben és a mellékelt rajzon szerinti a találmány szerinti megoldás legelőnyösebbnek tekintett kiviteli alakjait ismertettük és szemléltettük, azonban ezen kitanítás és ismeretanyag alapján a szakember a találmány körén belül számos módosítást és változtatást képes kidolgozni.

»· ···· ··

DANUBIA 82791-8296

Claims (47)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Feszültségszabályozó váltóáramú generátor kimenő feszültségének szabályozásához a váltóáramú generátor tekercsén

   5 átfolyó kétirányú áram szabályozása útján, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

   a generátor kimenő feszültségének figyelésére kapcsolt feszültségfigyelő áramkör, amely a generátor kimenő feszültségének növelésére vagy csökkentésére irányuló

   10 igényt jelző hibajelet állít elő;

   a tekercshez kapcsolt és a tekercset többféle üzemmódba kapcsolóan elrendezett kapcsoló áramkör, amely a következő üzemmódokat foglalja magába:

   előre irányuló polaritású üzemmód, amelyben a tekercsre 15 előre irányuló polaritású feszültség kapcsolódik, visszafelé irányuló polaritású üzemmód, amelyben a tekercsre visszafelé irányuló polaritású feszültség kapcsolódik, lecsengő üzemmód, amelyben az előre vagy 20 irányuló polaritású üzemmódba kapcsolt kialakult áramot engedi lecsengeni, anélkül, hogy káros feszültségeket indukálna a feszültségszabályozóban; és vezérlőáramkör, amely a kapcsoló áramkörhöz kapcsolódik és 25 a figyelő áramkör hibajelének hatására működik, és úgy vezérli a kapcsoló áramkört, hogy a generátor kimenő feszültségének növeléséhez előre irányuló polaritású üzemmódba lépjen és a generátor kimenő feszültségének csökkentéséhez fordított polaritású üzemmódban lépjen,

   30 és az előre irányuló vagy visszafelé irányuló polaritású üzemmód elhagyásakor lecsengő üzemmódba lépjen.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a kapcsoló áramkör hídáramkörként van kialakítva, amely a következőket tartalmazza:

   35 a tekercs első végéhez csatlakozó első felső kapcsoló a tekercs második végéhez kapcsolódó első alsó kapcsoló, amely az első felső kapcsolóval első pár kapcsolót alkot és a vezérlőáramkör az előre irányuló polaritású üzemmódba való belépéshez a kapcsoló áramkör első pár visszafelé tekercsben ·· ···· ·· • · · · · * · * · · 9 · * ··· ·«···· ·· · · ·· » · ·· *·

   DANUBIA 82791-8296 - 45 kapcsolóját bekapcsolt állapotba vezérli; a tekercs második végéhez csatlakozó második felsó kapcsoló ; és a tekercs első végéhez csatlakozó második alsó kapcsoló, 5 amely a második felső kapcsolóval második pár kapcsolót alkot és a vezérlőáramkör a visszafelé irányuló polaritást! üzemmódba való belépéshez a kapcsoló áramkör második pár kapcsolóját bekapcsolt állapotba vezérli; és a vezérlőáramkör úgy vezérli a kapcsoló áramkört, hogy a

   10 lecsengő üzemmódba az első és második felső kapcsolók zárása vagy az első és második alsó kapcsoló zárása útján lép be.
3. 3. A 2. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a vezérlőáramkör a kapcsoló áramkör lecsengő

   15 üzemmódba való belépéséhez olyan vezérlést ad, amely zárja az első és második felső kapcsolót.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a lecsengő üzemmód a következőket foglalja magába:

   20 előre irányuló lecsengő üzemmód, amelyben az előre irányuló polaritású üzemmódban kialakult áram lecseng; és visszafelé irányuló lecsengő üzemmód, amelyben a visszafelé irányuló polaritású üzemmódban kialakult áram lecseng.
5. 5. A 4. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal 25 jellemezve, hogy a kapcsoló áramkör hídáramkörként van kialakítva, amely a következőket tartalmazza:

   a tekercs első végéhez csatlakozó első felső kapcsoló a tekercs második végéhez kapcsolódó első alsó kapcsoló, amely az első felső kapcsolóval első pár kapcsolót al30 kot és a vezérlőáramkör az előre irányuló polaritású üzemmódba való belépéshez a kapcsoló áramkör első pár kapcsolóját bekapcsolt állapotba vezérli; a tekercs második végéhez csatlakozó második felső kapcsoló; és

   35 a tekercs első végéhez csatlakozó második alsó kapcsoló, amely a második felső kapcsolóval második pár kapcsolót alkot és a vezérlőáramkör a visszafelé irányuló polaritású üzemmódba való belépéshez a kapcsoló áramkör második pár kapcsolóját bekapcsolt állapotba vezérli; és

   DANUBIA 82791-8296 a vezérlőáramkör úgy vezérli a kapcsoló áramkört, hogy az előre irányuló üzemmód elhagyásakor az előre irányuló lecsengő üzemmódba az első felső kapcsoló bontása és az első alsó kapcsoló zárva tartása útján lép be; és

   5 a vezérlőáramkör úgy vezérli a kapcsoló áramkört, hogy a • · · ···« · visszafelé irányuló üzemmód elhagyásakor a visszafelé irányuló lecsengő üzemmódba a második felső kapcsoló bontása és a második alsó kapcsoló zárva tartása útján lép be.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a hídáramkörben levő első és második alsó kapcsolóknak olyan tulajdonsága van, hogy egyik irányban csak zárt állapotban vezetnek, de ellenkező irányban mind bontott, mind zárt állapotban áramot vezetnek és a második alsó kap15 csoló cikkor van zárt állapotban és vezeti az áramot, mikor a kapcsolóáramkör előre irányuló lecsengő üzemmódban van és az első alsó kapcsoló akkor vezet áramot zárt állapotban, amikor a kapcsolóáramkör visszafelé irányuló lecsengő üzemmódban van.

   20
7. 7. A 6. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a híd áramkörében levő első és második alsó kapcsolókat térvezérlésű tranzisztorok alkotják.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a vezérlőáramkör továbbá lecsengő áramot ki25 mutató áramkört tartalmaz, amely úgy van kapcsolva, hogy a kapcsolóáramkör lecsengő üzemmódjában a tekercsben indukált előre és visszafelé irányuló polaritású áram jelenlétét kimutassa és a lecsengő áramot kimutató áramkör tiltójelet állít elő, amely megakadályozza a kapcsolóáramkör előre irányuló

   30 polaritású üzemmódba való belépését, amikor a tekercsben számottevő fordított polaritású áram indukálódik, és megakadályozza a kapcsolóáramkör fordított polaritású üzemmódba való belépését, mikor a tekercsben számottevő előre irányuló polaritású áram indukálódik.

   35
9. 9. A 8. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a kapcsolóáramkör a tekercshez csatlakozó félvezető kapcsolókat tartalmaz, és a tekercsben az előre és visszafelé irányuló polaritású indukált áram létezését kimutató lecsengő áramot kimutató áramkör legalább az egyik fél• · · · • · · · · · · • · · · · · ··· • ····· · · · · ··· · ·· ··

   DANUBIA 82791-8296 - 47 vezető kapcsolón kialakuló feszültségesést érzékeli.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy tranziens elnyomó áramkört tartalmaz, amely a kapcsoló áramkörhöz csatlakozik a generátor kimenetén fel5 lépő, előre meghatározott feszültséget meghaladó tranziens feszültségtüskék felemésztéséhez.
11. 11. A 10. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a kapcsoló áramkör hídáramkörként van kialakítva, amely a következőket tartalmazza:

    10 a tekercs első végéhez csatlakozó első felső kapcsoló a tekercs második végéhez kapcsolódó első alsó kapcsoló, amely az első felső kapcsolóval első pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló előre irányuló polaritású üzemmódot határoz meg, amelyben az első pár kapcsoló

    15 zárásakor a tekercsre előre irányuló polaritású feszültség kapcsolódik;

    a tekercs második végéhez csatlakozó második felső kapcsoló ; és a tekercs első végéhez csatlakozó második alsó kapcsoló, 20 amely a második felső kapcsolóval második pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló visszafelé irányuló polaritású üzemmódot határoz meg, amelyben a tekercsre a második pár kapcsoló zárásakor visszafelé irányuló polaritású feszültség kapcsolódik; és 25 a tranziens elnyomó áramkör úgy csatlakozik a kapcsolóáramkörhöz, hogy az első és második pár kapcsoló valamelyikének felső kapcsolóját és a másik pár kapcsoló alsó kapcsolóját a tranziens feszültségtüske felemésztéséhez bekapcsolja.

    30
12. 12. A 11. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a tranziens elnyomó áramkör a tranziens feszültségtüskék felemésztéséhez mind az első, mind a második pár kapcsoló felső és alsó kapcsolóját bekapcsolja.
13. 13. A 11. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a tranziens elnyomó áramkör a következőket tartalmazza:

    tranziens feszültségtüske kimutatására kapcsolt Zenerdióda; és a Zener-diódához és a kapcsolóhoz csatlakozó több irányító • · · · · · · • · · · · · ··· • ····· · · · · ··· · ·. · ·

    DANUBIA 82791-8296 - 48 dióda, amelyek tranziens feszültségtüske kimutatásakor bekapcsolják a kapcsolókat.
14. 14. A 13. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve/ hogy a több irányító dióda a kapcsolóáramkör

    5 mindegyik kapcsolójához társított megfelelő irányító diódát foglal magába és a tranziens elnyomó áramkör az első és második pár kapcsolónak a felső és alsó kapcsolóit kapcsolja be.
15. 15. Az 1. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

    10 a generátor forgásakor automatikusan belső tápellátást előállító belső tápegység; és a vezérlőáramkör a belső tápegységhez csatlakozik és arról automatikus tápellátást kap, amikor a generátor forogni kezd annak érdekében, hogy szabályozza a generátor tekercsén átfolyó áramot, és a tápellátás

    15 automatikusan lekapcsolódjon, amikor a generátor forgása leáll, annak érdekében, hogy kikapcsolja a generátor tekercsén átfolyó áramot.
16. 16. A 15. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a belső tápegység a következőket tartalmaz20 za:

    egyenirányított belső tápfeszültséget előállító feszültségegyenirányító áramkör; és belső tápfeszültség szabályozó áramkör, amely az egyenirányított belső tápfeszültség szabályozásához a feszült25 ség egyenirányító áramkörre kapcsolódik; továbbá a feszültségszabályozó tápellátását a szabályozott belső tápfeszültség szolgáltatja.
17. 17. Az 1. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy gyújtáskapcsolóval ellátott járműbe szerel30 hetően van kialakítva, amely gyújtáskapcsoló kikapcsolt állapotában a vezérlőáramkör a generátor tekercsében visszafelé irányuló áramot táplál annak érdekében, hogy a generátor gyors forgása közben a gyújtáskapcsolót kikapcsolt helyzetbe kapcsolásakor a generátor kimenő feszültségét biztonságos

    35 tartományban tartsa.
18. 18. A 17. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a vezérlőáramkör tápellátását nem a jármű gyújtáskapcsolóján át kapja.
19. 19. Feszültségszabályozó váltóáramú generátor kimenő fe35

    DANUBIA 82791-8296 - 49 szültségének szabályozásához a váltóáramú generátor tekercsén átfolyó kétirányú áram szabályozása útján, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

    a tekercset előre irányuló polaritásü üzemmódba kapcsoló 5 szerkezet, amely a tekercsre előre irányuló polaritásü feszültséget kapcsol és növeli a generátor kimenő feszültségét, a tekercset visszafelé irányuló polaritásé üzemmódba kapcsoló szerkezet, amely a tekercsre visszafelé irányuló

    10 polaritásü feszültséget kapcsol és csökkenti a generátor kimenő feszültségét, a tekercset lecsengő üzemmódba kapcsoló szerkezet, amely előre vagy visszafelé irányuló üzemmódba kapcsoláskor a tekercsben indukált áramot engedi lecsengeni.

    15 20. Feszültségszabályozó váltóáramú generátor kimenő feszültségének szabályozásához a váltóáramú generátor tekercsén átfolyó kétirányú áram szabályozása útján, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

    feszültségfigyelő áramkör, amelyben a következő elemek
20. 20 vannak:

    referencia feszültségforrás és a generátor kimenetére és a referencia feszültségforrásra kapcsolt komparátor, amely hibajelet állít elő és ez jelzi, hogy a generátor kimenő feszültségét

    25 növelni vagy csökkenteni kell, kapcsolóáramkör, amely hídban elrendezett félvezető kapcsolókat tartalmaz, amelyek a tekercshez csatlakoznak, és a félvezető kapcsolók a következőket foglalják magukba:

    30 a tekercs első végéhez csatlakozó első felső kapcsoló a tekercs második végéhez csatlakozó első alsó kapcsoló, amely az első felsó kapcsolóval első pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló előre irányuló polaritású üzemmódot határoz meg, amelyben az első pár kapcsoló zárásakor a tekercsre előre irányuló polaritású feszültség kapcsolódik;

    a tekercs második végéhez csatlakozó második felső kapcsoló; és a tekercs első végéhez csatlakozó második alsó kapcsoDANUBIA 82791-8296 ló, amely a második felső kapcsolóval második pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló visszafelé irányuló polaritású üzemmódot határoz meg, amelyben a tekercsre a második pár kapcsoló zárásakor vissza5 felé irányuló polaritást! feszültség kapcsolódik;

    a kapcsolók lecsengő üzemmódot határoznak meg, amelyben az előre vagy visszafelé irányuló üzemmód során a tekercsben indukált áram mindkét felső kapcsoló vagy mindkét alsó kapcsoló nyitott állapota mellett lelő csenghet;

    a kapcsolóáramkör kapcsolóit vezérlő vezérlőáramkör, amely a következőket tartalmazza:

    a feszültségfigyelő áramkörhöz csatlakozó bemeneti áramkör, amely a figyelő áramkör hibajelének hatásá15 ra a generátor kimenő feszültségének növeléséhez vagy csökkentéséhez elsődleges vezérlőjeleket állít elő, lecsengő áramot kimutató áramkör, amely a kapcsolóáramkör lecsengő üzemmódjában a tekercsben folyó lecsen20 gő áram esetén tiltó jelet állít elő, és az elsődleges vezérlőjelek és a tiltó jel hatására másodlagos vezérlőjeleket előállító logikai áramkör, amely a kapcsolóáramkört az előre és visszafelé irányuló polaritást! üzemmód és a lecsengő üzemmód kö25 zött átkapcsolja.
21. 21. A 20. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a bemeneti áramkör digitális elsődleges vezérlőjeleket állít elő, amelyek a következőket foglalják magukban :

    30 késleltetés nélküli elsődleges vezérlőjel, és késleltetett elsődleges vezérlőjel.
22. 22. Háromállapotú kapcsolóhíd tápfeszültségnek terhelésre ellentétes polaritásokkal való rákapcsolásához, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

    kapcsolóáramkör, ami a következőket foglalja magában: a tekercs első végéhez csatlakozó első felső kapcsoló a tekercs második végéhez csatlakozó első alsó kapcsoló, amely az első felső kapcsolóval első pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló előre irányuló po35

    DANUBIA 82791-8296 - 51 laritású üzemmódot határoz meg, amelyben az első pár kapcsoló zárásakor a tekercsre előre irányuló polaritású feszültség kapcsolódik;

    a tekercs második végéhez csatlakozó második felső kap5 csoló; és a tekercs első végéhez csatlakozó második alsó kapcsoló, amely a második felső kapcsolóval második pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló visszafelé irányuló polaritású üzemmódot határoz meg, amelyben

    10 a tekercsre a második pár kapcsoló zárásakor visszafelé irányuló polaritású feszültség kapcsolódik;

    a kapcsolók lecsengő üzemmódot határoznak meg, amelyben az előre vagy visszafelé irányuló üzemmód során a tekercsben indukált áram mindkét felső kapcsoló vagy

    15 mindkét alsó kapcsoló nyitott állapota mellett lecsenghet ;

    a kapcsolóáramkör kapcsolóit vezérlő vezérlőáramkör, amely a következőket tartalmazza:

    a feszültségfigyelő áramkörhöz csatlakozó bemeneti 20 áramkör, amely a figyelő áramkör hibajelének hatására a generátor kimenő feszültségének növeléséhez vagy csökkentéséhez elsődleges vezérlőjeleket állít elő, lecsengő áramot kimutató áramkör, amely a kapcsolóáram25 kör lecsengő üzemmódjában a tekercsben folyó lecsengő áram esetén tiltó jelet állít elő, és az elsődleges vezérlőjelek és a tiltó jel hatására másodlagos vezérlőjeleket előállító logikai áramkör, amely a kapcsolóáramkört az előre és visszafelé irá30 nyúló polaritású üzemmód és a lecsengő üzemmód között átkapcsolja.
23. 23. Feszültségszabályozó váltóáramú generátor tekercsén átfolyó kétirányú áram szabályozásához, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

    a generátor forgásakor automatikusan belső tápellátást előállító, a generátor állandó mágneses szakaszához társított belső tápegység;

    a generátor tekercsén átfolyó kétirányú áramot szabályozó vezérlőáramkör, amely vezérlőáramkör a belső tápegységhez

    DANUBIA 82791-8296 - 52 csatlakozik és arról automatikus tápellátást kap, amikor a generátor forogni kezd annak érdekében, hogy szabályozza a generátor tekercsén átfolyó áramot, és a tápellátás automatikusan lekapcsolódjon, amikor a generátor forgása leáll, annak

    5 érdekében, hogy kikapcsolja a generátor tekercsén átfolyó áramot.
24. 24. A 23. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve/ hogy a belsó tápegység a következőket tartalmazza:

    10 egyenirányított belső tápfeszültséget előállító feszültségegyenirányító áramkör; és belsó tápfeszültség szabályozó áramkör, amely az egyenirányított belsó tápfeszültség szabályozásához a feszültség egyenirányító áramkörre kapcsolódik; továbbá

    15 a feszültségszabályozó tápellátását a szabályozott belsó tápfeszültség szolgáltatja.
25. 25. Feszültségszabályozó járműbe szerelhető váltóáramú generátor tekercsén átfolyó kétirányú áram szabályozásához, amely járműnek ki- és bekapcsolt helyzettel kialakított gyúj20 táskapcsolója van, azzal jellemezve, hogy a feszültségszabályozó a következőket tartalmazza:

    a generátor kimenó feszültségének figyelésére kapcsolt feszültségfigyelő áramkör, amely a generátor kimenő feszültségének növelésére vagy csökkentésére irányuló

    25 igényt jelzó hibajelet állít eló;

    a tekercshez kapcsolt kapcsoló áramkör, amely a generátor kimenő feszültség növeléséhez elóre irányuló áramot, csökkentéséhez visszafelé irányuló áramot bocsát a generátor tekercsére, és

    30 vezérlőáramkör, amely a kapcsoló áramkörhöz kapcsolódik és a hibajel hatására működik, és biztonságos kimenő feszültség fenntartásához a generátor tekercsén folyamatosan visszafelé irányuló áramot bocsát át, ha a generátor nagy fordulatszámon való működésekor a gyújtás35 kapcsolót kikapcsolják.
26. 26. A 25. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve/ hogy a vezérlóáramkör tápellátást nem a gyújtáskapcsolón át kap.
27. 27. Feszültségszabályozó váltóáramú generátor kimenő feDANUBIA 82791-8296 szültségének szabályozásához a váltóáramú generátor tekercsén átfolyó kétirányú áram szabályozása útján, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

    a generátor kimenő feszültségének figyelésére kapcsolt fe5 szültségfigyelő áramkör, amely a generátor kimenő feszültségének növelésére vagy csökkentésére irányuló igényt jelző hibajelet állít elő; a tekercshez kapcsolt és hídba kapcsolt kapcsolókat tartalmazó kapcsolóáramkör, amely a tekercshez kapcsolódik 10 és a generátor kimenő feszültségének növeléséhez előre irányuló polaritású üzemmódban előre irányuló áramot bocsát át a tekercsen és a generátor kimenő feszültségének csökkentéséhez visszafelé irányuló polaritású üzemmódban visszafelé irányuló áramot bocsát át a te15 kercsen tranziens elnyomó áramkör, amely a kapcsoló áramkörhöz csatlakozik a generátor kimenetén fellépő, előre meghatározott feszültséget meghaladó tranziens feszültségtüskék felemésztéséhez.

    20
28. 28. A 27. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a kapcsoló áramkör a következőket tartalmazza:

    a tekercs első végéhez csatlakozó első felső kapcsoló a tekercs második végéhez kapcsolódó első alsó kapcsoló,

    25 amely az első felső kapcsolóval első pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló előre irányuló polaritású üzemmódot határoz meg, amelyben az első pár kapcsoló zárásakor a tekercsre előre irányuló polaritású feszültség kapcsolódik;

    30 a tekercs második végéhez csatlakozó második felső kapcsoló; és a tekercs első végéhez csatlakozó második alsó kapcsoló, amely a második felsó kapcsolóval második pár kapcsolót alkot és az első pár kapcsoló visszafelé irányuló pola35 ritású üzemmódot határoz meg, amelyben a tekercsre a második pár kapcsoló zárásakor visszafelé irányuló polaritású feszültség kapcsolódik; és a tranziens elnyomó áramkör úgy csatlakozik a kapcsolóáramkörhöz, hogy az első és második pár kapcsoló valame35

    DANUBIA 82791-8296 - 54 lyikének felső kapcsolóját és a másik pár kapcsoló alsó kapcsolóját a tranziens feszültségtüske felemésztéséhez bekapcsolja.
29. 29. A 28. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal 5 jellemezve/ hogy a tranziens elnyomó áramkör a tranziens feszültségtüskék felemésztéséhez mind az első, mind a második pár kapcsoló felső és alsó kapcsolóját bekapcsolja.
30. 30. A 28. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a tranziens elnyomó áramkör a következőket

    10 tartalmazza:

    tranziens feszültségtüske kimutatására kapcsolt Zenerdióda; és a Zener-diódához és a kapcsolóhoz csatlakozó több irányító dióda, amelyek tranziens feszültségtüske kimutatásakor

    15 bekapcsolják a kapcsolókat.
31. 31. A 30. igénypont szerinti feszültségszabályozó, azzal jellemezve, hogy a több irányító dióda a kapcsolóáramkör mindegyik kapcsolójához társított megfelelő irányító diódát foglal magába és a tranziens elnyomó áramkör az első és máso20 dik pár kapcsolónak a felső és alsó kapcsolóit kapcsolja be.
32. 32. Eljárás váltóáramú generátor tekercsén átfolyó kétirányú áram szabályozására, azzal jellemezve, hogy a következő lépéseket tartalmazza:

    előre irányuló polaritású üzemmódban a tekercsre pozitív 25 polaritású feszültséget kapcsolunk és ezzel a tekercsen előre irányuló áramot indítunk vagy növeljük azt, visszafelé irányuló polaritású üzemmódban a tekercsre fordított polaritású feszültséget kapcsolunk és ezzel a tekercsen visszafelé irányuló áramot indítunk vagy nö30 véljük azt, lecsengő üzemmódban a tekercset lekapcsoljuk a pozitív polaritású vagy fordított polaritású feszültségről, és a tekercsben folyó áram irányától függetlenül csökkentjük az átfolyó áram nagyságát; és lecsengő üzemmódban a tekercset úgy kapcsoljuk, hogy engedjük az áramot keringeni, miközben a tekercsen átfolyó áram nagysága csökken.
33. 33. A 32. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy járulékosan a következő lépéseket tartalmazza:

    • ·

    DANUBIA 82791-8296 - 55 lecsengő üzemmódban figyeljük a tekercsen át keringő áramot és tiltó jelet állítunk elő, amikor visszakeringő áram folyik; és a tekercs kapcsolását a tiltó jel függvényében vezérel5 jük.
34. 34. A 33. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tekercsen átfolyó visszakeringő áram lecsengő üzemmódban való figyelése során figyeljük a tekercsen visszakeringő áram folyási irányát; és

    10 a tekercs kapcsolásának vezérlése során a tekercset úgy kapcsoljuk, hogy megakadályozzuk előre irányuló visszakeringő áram érzékelésekor a fordított polaritású üzemmódba való belépést, és ha visszafelé irányuló visszakeringő áramot érzékelünk, akkor megakadályozzuk az előre irányuló üzemmódba va15 ló belépést.
35. 35. Váltóáramú generátor, amely tengelyre szerelt, elforgathatóan ágyazott forgórésze, a forgórész körülölelő és attól légréssel elválasztott állórésze van, azzal jellemezve, hogy az állórésznek egymástól egy vagy több hűtőlevegő járat20 tál elválasztott első és második hosszirányú szakasza van, és a hűtőlevegő járatok sugárirányú légáramlást engednek meg az állórész első és második hosszirányú szakaszai között a légrésbe .
36. 36. A 35. igénypont szerinti generátor, azzal jellemez25 ve, hogy a forgórész a következőket tartalmazza:

    gerjesztőtekercses forgórész szakasz, amely az állórész első hosszirányú szakaszán belül tengelyen elforgathatóan van elrendezve, és a gerjesztőtekercses forgórész szakaszon forgótekercs van és

    30 állandó mágneses forgórész szakasz, amely az állórészen a gerjesztőtekercses forgórész szakaszhoz képest távköznyire helyezkedik el, és az állórész második hosszirányú szakaszán belül tengelyen elforgathatóan van elrendezve, és az állandó mágneses forgórész szakasznak több mágneses pólusa van.

    35
37. 37. Hibrid generátor alapjárat és maximális fordulatszámon üzemelő motorral hajtott jármű elektromos berendezéseinek előírt kimenő árammal való ellátásához, amelynek állórésze, azon állótekercse és állótekercs kimenete, a forgórészen belül elforgatható forgórésze, a forgórészDANUBIA 82791-8296 nek az állórészen belül elforgatható tengelye van, azzal jellemezve, hogy a forgórész a következőket tartalmazza:

    5 gerjesztőtekercses forgórész szakasz, amely az állórészen belül tengelyen elforgathatóan van elrendezve, és a gerjesztőtekercses forgórész szakaszon forgótekercs van és állandó mágneses forgórész szakasz, amely az állórészen 10 belül tengelyen elforgathatóan van elrendezve, és legalább egy állandó mágnest tartalmaz, az állórész tekercsének kimenetére csatlakozó egyenirányító áramkör, amelynek a hibrid generátor kimenő feszültségét szolgáltató kimenete van, és

    15 a feszültség egyenirányító kimenetéhez a generátor kimenő feszültségét előre irányuló és visszafelé irányuló polaritású feszültségnek a forgórész tekercsre való rákapcsolása útján beállító feszültségszabályozó kapcsolódik;

    20 a generátor előírt kimenő áramot szolgáltat a jármű alapjáratának megfelelő fordulatszámon, miközben a forgótekercsre előre irányuló feszültség kapcsolódik és előírt kimenő áramot szolgáltat, amikor a jármű motorja maximális fordulatszámon működik és visszafelé irányuló po25 laritású feszültség kapcsolódik a forgótekercsre.
38. 38. Hibrid váltóáramú generátor, amelynek állórésze, az állórészen belül elforgatható tengelye az állórészen belül elforgatható és a tengelyre szerelt forgórésze,

    30 a forgórészen elhelyezett forgótekercse van, azzal jellemezve, hogy az állórészen levő állótekercsnek semleges feszültségű pontja van, és a forgórészre állandó mágneses mezőt előállító állandó

    35 mágnes van szerelve a tengelyre legalább egy forgótekercs van szerelve, amelynek első vége az állórész tekercsének semleges feszültségű pontjára csatlakozik, második vége feszültségszabályozó áramkör kapcsolóáramköréhez csatlakoztathatóan

    DANUBIA 82791-8296 - 57 van kialakítva és forgórész tekercse az állandó mágnes által gerjesztett állandó mágneses mezőhöz hozzáadódik, amikor a kapcsolóáramkör a forgótekercs második végét a semleges feszültségű pontnál nagyobb feszültségű pontra

    5 kapcsolja és a forgótekercs által gerjesztett mágneses mező levonódik az állandó mágneses mezőből, amikor a kapcsolóáramkör a forgótekercs második végét a semleges feszültségű pontnál kisebb feszültségű pontra kapcsolja.

    10
39. 39. A 38. igénypont szerinti generátor, azzal jellemezve, hogy az állórész tekercse többfázisú tekercselés, amely több különálló állótekercsből áll, amely állótekercsek mindegyikének belső vége és külső vége van és az állótekercsek belső végeinél egymással összekapcsolva csillagkapcsolást al15 kotnak, és a semleges feszültségű pont az egyes állótekercsek egymással összekapcsolt belső végeinél van.
40. 40. A 39. igénypont szerinti generátor, azzal jellemezve, hogy az állórész tekercs háromfázisú tekercselés és a semleges feszültségű pont az Y-elrendezésbe kapcsolt három

    20 állórész tekercs csillagpontjánál van.
41. 41. A 38. igénypont szerinti generátor, azzal jellemezve, hogy a forgótekercs második végéhez kapcsolódó kapcsolóáramkört tartalmazó feszültségszabályozóval van ellátva, amely akkumulátor pozitív és negatív sarkát felváltva a forgóte25 keres második végére kapcsoló módon van kialakítva.
42. 42. Hibrid váltóáramú generátor, amelynek állórésze, az állórészen állótekercse az állőrészen belül elforgatható tengelye az állórészen belül elforgatható és attól sugárirányú lég30 réssel elválasztott és a tengelyre szerelt forgórésze, a forgórészen elhelyezett forgótekercse van, azzal jellemezve, hogy a tengelyre gerjesztőtekercses forgórész szakasz van szerelve, amely az állórész első hosszirányú szakaszában

    35 forgathatóan van elrendezve és a gerjesztőtekercses forgórész a tengelyre merőlegesen elrendezett lemezeket tartalmaz és forgótekercse van, továbbá minden egyes lemez sugárirányú kiemelkedései által meghatározott pólusai vannak és minden elektromágneses pólushoz egy kiDANUBIA 82791-8296 - 58 emelkedés tartozik, és a lemezek lemezcsomaggá összeszorítva lemezeit pólusú forgórész vasmagot alkotnak, továbbá a forgótekercs a forgórész vasmagjának lemezeit sugárirányú kiemelkedéseire van feltekercselve és a

    5 forgórész vasmagja körül több tekercs van elrendezve, amelyek között a szomszédos tekercsek tekercselési iránya ellentétes és váltakozva északi és déli mágneses mezőket gerjesztenek az egymással szomszédos elektromágneses pólusok, amikor áram folyik át a forgóteker20 csen, és a tengelyre állandó mágneses forgórész van szerelve, amely a gerjesztőtekercses forgórész szakasztól távköznyire helyezkedik el és az állórész második hosszirányú szakaszában forgathatóan van elrendezve, továbbá az állan25 dó mágneses forgórész szakasznak egy vagy több állandó mágnes által meghatározott több állandó mágneses pólusa van, amelyeknek száma megegyezik a gerjesztőtekercses forgórész szakasz elektromágneses pólusainak számával.
43. 43. A 42. igénypont szerinti generátor, azzal jellemez20 ve, hogy az állandó mágneses forgórész szakaszban több, az egyes állandó mágneses pólusokhoz társított állandó mágnes van.
44. 44. A 43. igénypont szerinti generátor, azzal jellemezve, hogy az állandó mágnesek az állandó mágneses forgórész

    25 szakasz palástja mentén vannak elhelyezve és mágnesezési irányuk a tengelyhez képest sugárirányú.
45. 45. A 44. igénypont szerinti generátor, azzal jellemezve, hogy az állandó mágnesek a forgórész tengelyre merőleges lemezeinek kerülete mentén kialakított nyílásokba vannak sze30 relve.
46. 46. A 45. igénypont szerinti generátor, azzal jellemezve, hogy az állandó mágneseket tartó lemezekben több légvezető nyílás van.
47. 47. A 42. igénypont szerinti generátor, azzal jellemez35 ve, hogy az állandó mágneses forgórész szakasz állandó mágneses pólusait többpólusú állandó mágnes hozza létre, amelynek mágnesezési iránya szerelt állapotban párhuzamos a tengelylyel.