KR20040050072A - 상승된 출력을 갖는 3상 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 고정자 권선, 고정자 권선과 연결된 정류기 어레이, 여기 권선, 발전기 제어기 및 전압 상승을 발생시키는 부가 회로를 포함하는 3상 발전기에 관한 것이다. 상기 부가 회로는 발전기 내에 일체로 형성되고 제어되는 구성 요소를 갖지 않는 수동 작동식 부스터 회로이다.

Description

상승된 출력을 갖는 3상 발전기 {THREE-PHASE GENERATOR WITH INCREASED OUTPUT}

공지된 클로우 폴형(claw pole) 발전기에서는 각 차량의 차량 전기 시스템으로부터 여기를 위한 에너지가 유도된다. 이는 회로 요소로서 제어되는 반도체를 포함하는 발전기 제어기의 사용에서 발생된다. 이는 차량 전기 시스템(BN)과 발전기의 여기 권선(WE) 사이에 발전기 제어기(R)의 위치 설정을 용이하게 설명하기 위해 다이아그램으로 나타낸 도1에 도시된다.

도2는 발전기 제어기(R), 여기 권선(WE), 정류기 어레이(G) 및 세 개의 고정자 권선(WS)을 포함하는 공지된 발전기 회로를 도시한다. 고정자 권선은 Y형의 연결을 구성하고 도시되지 않은 로우터와 관련하여 각각 120도로 서로 위상차를 갖는다. 정류기 어레이에 연결되는 그 권선 시작부는 도면 부호(U, V, W)로 도시된다. 로우터가 회전되면, 이러한 각각의 고정자 권선 내에 교류 전압이 발생된다. 세 개의 발생된 교류 전압은 120도로 서로 위상차를 갖는다.

독일 특허 제196 34 096 A호에는 외부 제어 신호에 의해 상승된 전류 요구가 신호화되면, 상승된 출력이 발생되는 상승된 출력을 갖는 전압 공급 시스템이 공지되어 있다. 공지된 시스템은 정류기를 거치는 그러한 권선이 차량 전기 시스템에 대해 공급 전압을 제공하는 3상 발전기를 포함한다. 또한, 발전기는 전압 제어기에 의해 영향을 받을 수 있는 여기 전압이 흐르는 여기 권선을 포함한다. 여기 권선은 공급 전압에 비해 상승된 전압으로 사전 설정된 시간 동안 작동 가능하다. 이는 상승된 전압이 발전기 내의 정류기를 갖는 부가 권선으로부터 회로를 통해 또는 발전기에 배열된 전압 변환기를 통해 발생된다. 이로써, 발전기의 제어는 제어식 트랜지스터를 포함하는 전압 제어기를 통해 행해지고, 이로써 발전기의 출력 전압은 차량 전기 시스템 레벨로 유지된다.

본 발명은 복수의 고정자 권선, 고정자 권선과 연결된 정류기 어레이, 여기 권선, 발전기 제어기 및 전압 상승을 발생시키는 부가 회로를 포함하는 3상 발전기에 관한 것이다.

도1은 차량 전기 시스템(BN) 및 발전기의 여기 권선(WE) 사이에 발전기 제어기(WE)의 위치 설정을 용이하게 설명하기 위해 다이아그램으로 도시된다.

도2는 발전기 제어기(R), 여기 권선(WE), 정류기 어레이(G) 및 세 개의 고정자 권선(WS)을 포함하는 공지된 발전기 회로를 도시한다.

도3은 본 발명에 대한 제1 실시예에 따라 부가 회로의 배열을 용이하게 설명하기 위한 개략도를 도시한다.

도4는 본 발명에 대한 제2 실시예에 따라 부가 회로의 배열을 용이하게 설명하기 위한 개략도를 도시한다.

도5는 본 발명에 따른 부가 회로에 대한 실시예를 도시한다.

도6은 본 발명에 따른 발전기 회로에 대한 제1 실시예를 도시한다.

도7은 본 발명에 따른 발전기 회로에 대한 제2 실시예를 도시한다.

도8은 고정자 권선의 권선 접속점에서 전압 그래프를 용이하게 설명하기 위한 다이아그램을 도시한다.

청구항 제1항에 청구된 바와 같은 본 발명을 통해, 발전기의 상승된 출력이 달성되고, 발전기의 개선된 자기적 이용을 위해 여기 권선의 권선 단부의 표면 기복이 용량성 전압 상승을 위해 사용된다. 이는 트랜지스터를 포함하지 않는 수동적 부가 회로를 통해 비용이 절감된다. 이는 예를 들면 전압 변환기가 전압을 몇배로 증폭하도록 사용되는 회로 형태에 비해 전자기적 양립성의 관점에서 이점을 갖는다.

또한 청구된 방법은 발전기 내에 부가적인 필수 구성을 단순하고 비용 절감된 일체 구성으로 할 수도 있다.

능동적으로 제어되는 모든 부가 회로에 비해, 능동적으로 제어되는 구성 요소가 필수적이지 않음으로써 이점을 갖는다. 이는 종래의 다이오드 및 콘덴서가 장착될 수도 있다. 또한 포화 현상도 발생되지 않는다. 본 발명에 따른 부가 회로는 단락 내구성과 공회전 내구성을 갖는다.

추가의 전압 상승은 캐스케이드 회로를 사용함으로써 이점을 갖는 방식으로 달성될 수 있다.

다음에 예시적인 도3 내지 도8에 따라 본 발명이 보다 자세하게 설명된다.

본 발명에 따르면, 바람직하게 클로우 폴형 발전기인 3상 발전기 내에는 발전기의 여기 권선에서 하강하는 여기 전압을 상승시키는 데 사용되는 독립적인 수동 구성 요소를 포함하는 부가 회로가 장착된다. 이로써, 여기 권선을 통해 흐르는 여기 전류와 이로써 발전기에 의해 사용 가능하도록 제어되는 출력이 상승된다.

예를 들면 두 개 또는 세 개의 발전기의 출력 전압은 본 발명에 따른 부가 회로로써 달성된다. 발전기의 출력 전압은 부가적인 캐스캐이드 회로를 사용함으로써 추가적으로 상승될 수도 있다.

도3은 본 발명에 대한 제1 실시예에 따라 부가 회로의 배열을 용이하게 설명하기 위한 개략도를 도시한다. 이러한 제1 실시예에는 부가 회로(ZS1)의 하나의 접속부가 14V의 차량 전기 시스템과 연결되고 두 번째의 접속부는 발전기 제어기(R)를 거쳐 접지로부터 떨어진 여기 권선(WE)의 접속부에서 폐쇄된다. 여기 권선(WE)의 다른 접속부는 접지부(GND)와 직접 연결된다. 또한, 부가 회로(ZS1)는 고정자 권선과 연결되는 접속부(U, V, W)를 포함한다.

도4는 본 발명에 대한 제2 실시예에 따라 부가 회로의 배열을 용이하게 설명하기 위한 개략도를 도시한다. 이러한 제2 실시예에는 부가 회로(ZS2)의 하나의 접속부가 14V의 차량 전기 시스템에 연결되고 두 번째의 접속부는 발전기 제어기(R)를 거쳐 접지로부터 떨어진 여기 권선(WE)의 접속부에 연결된다. 또한, 부가 회로(ZS2)는 접지로부터 가까운 여기 권선(WE)의 접속부와 접지부(GND) 사이를 연결한다. 또한 부가 회로(ZS2)는 고정자 권선과 연결되는 접속부(U, V, W)를포함한다.

도5는 도3과 관련되어 사용될 수 있는 부가 회로(ZS1)에 대한 실시예를 도시한다. 이러한 부가 회로는 14V의 접속부와 도3에 따른 발전기 제어기(R) 사이에 배열된 수동적으로 작동하는 부스터 회로이다. 이러한 부스터 회로는 세 개의 신호 분기점을 갖는 병렬 회로를 포함하고, 각각의 신호 분기점은 직렬으로 연결되는 두 개의 다이오드를 포함한다. 제1 신호 분기점의 양 다이오드 사이의 연결 지점은 콘덴서를 거쳐 접속부(U)와 연결될 수 있다. 제2 신호 분기점의 양 다이오드 사이의 연결 지점은 콘덴서를 거쳐 접속부(V)와 연결될 수 있다. 제3 전압 분기점의 양 다이오드 사이의 연결 지점은 콘덴서를 거쳐 접속부(W)와 연결될 수 있다.

도면에 도시되지 않은 다른 실시 형태에는, 부가 회로가 두 개의 신호 분기점 또는 단지 하나의 신호 분기점만을 갖는 독립적인 병렬 회로를 포함하고, 각각의 이러한 신호 분기점은 마찬가지로 도5에 도시된 신호 분기점과 같이 구성된다.

도5에 따른 부스터 회로를 클로우 폴형 발전기 내에 장착한다면, 본 발명에 따른 발전기 회로에 대한 제1 실시예가 도시된, 도6에 설명된 장치가 만들어진다.

그러한 부스터 회로를 여기 권선(WE)에 가까운 접속부와 접지부 사이의 연결 분기점 내에 부가적으로 장착한다면, 본 발명에 따른 발전기 회로에 대한 제2 실시예가 도시된, 도7에 설명된 장치가 만들어진다. 이러한 실시예는 원칙적으로 도4에 따른 배열에 기초한다.

접속부(U, V, W)에서 권선 전압의 그래프는 도8에서 이 권선의 접속부에 대해 도시된다. 이 도면에서 가로 좌표 축은 시간에 대해 그리고 세로 좌표 축은 전압에 대해 도시된다. 실질적으로, 권선 전압은 직사각형에 가까운 형태로 도시된다.

다음에, 3상 발전기의 권선에 따른 전압 상승 회로의 기능 방법이 도6에 따른 실시 형태에 보다 자세하게 설명된다. 우선 접속부(U)에는 -0.7 V의 전압이 존재한다. 이는 접속부(U)가 다이오드를 통해 접지부(GND)와 연결되어, 이 다이오드는 0.7 V의 유동 전압을 포함하도록 재공급된다.

부가 회로의 다이오드를 거쳐 차량 전기 시스템에 연결된 U 권선 내에 배열된 콘덴서에는, 14 V의 전압이 존재한다. 이는 차량 전기 시스템으로부터 다이오드를 거쳐 콘덴서 상으로 전류 유동이 발생한다. 이로써, 차량 전기 시스템 전압 및 다이오드의 유동 전압으로부터의 합, 즉 값(U_bN+0.7V)에 상응하는 접속점(U)에서의 포텐셜값이 상승한다. 이는 콘덴서 전하의 상승에 상응한다.

다음에, 전하는 콘덴서로부터 부가 회로의 다이오드를 거쳐 여기 회로 내로 흐른다. 이로써, 접속부(U)에서 포텐셜은 다시 -0.7 V로 다시 하강한다. 고정적으로 반복되는 이러한 출력은 모든 권선(U, V, W)에서 120도의 시간 위상 차이로 달성된다.

예를 들면 여기 전류 I_err= 8A 및 여기 전압 U_err= 24V에 대해 적용된다. 콘덴서의 에너지 방출은 다음과 같다.

부스터 회로의 출력에 대해서는 다음과 같이 적용된다.

이로써 다음과 같이 얻을 수 있다.

양립 조건의 변경 시에 변경된 값이 발생된다.

Claims (5)

1. 복수 개의 고정자 권선(WS)과, 고정자 권선에 연결되는 정류기 어레이(G)와, 여기 권선(WE)과, 발전기 제어기(R)와,

   전압 상승에 작용하는 부가 회로를 포함하는 3상 발전기에 있어서,

   부가 회로(ZS1, ZS2)는 제어식 구성 요소를 포함함하지 않는, 발전기 내에 일체로 형성된 수동 작동식 부스터 회로인 것을 특징으로 하는 3상 발전기.
2. 제1항에 있어서, 부가 회로(ZS1, ZS2)는 다이오드 및 콘덴서만으로 구성된 것을 특징으로 하는 3상 발전기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부가 회로는 한 개 내지 세 개의 신호 분기점을 포함하고, 각각의 신호 분기점은 직렬로 연결된 두 개의 다이오드를 포함하고, 양 다이오드 사이의 연결 지점은 각각 콘덴서를 거쳐 고정자 권선(WS)의 다이이오드와 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 발전기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부가 회로(ZS1)는 차량 전기 시스템과 접지로부터 이격된 여기 권선(WE)의 접속부 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 발전기(도6).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부가 회로(ZS2)는 세 개의 신호 분기점을 갖는 두 개의 병렬 회로를 포함하고, 각각의 신호 분기점은 직렬 연결된 두 개의 다이오드를 포함하고 양 다이오드 사이의 연결 지점은 콘덴서를 거쳐 각각 고정자 권선의 다이오드와 연결되고, 차량 전기 시스템과 접지로부터 떨어진 여기 권선(WE)의 접속부 사이에서 세 개의 신호 분기점을 갖는 하나의 병렬 회로와 접지로부터 가까운 여기 권선(WE)의 접속부와 접지부 사이에 세 개의 신호 분기점을 갖는 다른 병렬 회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 발전기(도7).