RU2123130C1 - Starter-generator - Google Patents

Starter-generator Download PDF

Info

Publication number
RU2123130C1
RU2123130C1 RU93025968A RU93025968A RU2123130C1 RU 2123130 C1 RU2123130 C1 RU 2123130C1 RU 93025968 A RU93025968 A RU 93025968A RU 93025968 A RU93025968 A RU 93025968A RU 2123130 C1 RU2123130 C1 RU 2123130C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
starter
flywheel
generator
engine
stator
Prior art date
Application number
RU93025968A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93025968A (en
Inventor
Юрий Васильевич Макаров
Original Assignee
Юрий Васильевич Макаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Васильевич Макаров filed Critical Юрий Васильевич Макаров
Priority to RU93025968A priority Critical patent/RU2123130C1/en
Publication of RU93025968A publication Critical patent/RU93025968A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2123130C1 publication Critical patent/RU2123130C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: transport engineering; automobile electrical equipment. SUBSTANCE: starter-generator has automobile engine flywheel 1 which serves as rotor of electrical machine of starter-generator whose stator 10 is arranged coaxially with flywheel and is secured on housing 4. Pole rings 6 with finger poles 7 are secured by screws on flywheel end faces. Control windings 14 are located at both sides of flywheel at pole rings. With device operating as starter higher frequency three-phase current is supplied to three-phase stator winding 12 from converter 13. After starting of engine, stator winding is automatically disconnected from converter and is connected to rectifier. Control windings are connected to voltage regulator for automatically maintaining generator voltage within 12-14 V. EFFECT: reduced mass, simplified design of starter-generator system. 8 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию автомобильных двигателей, а именно к стартерам и генераторам двигателей внутреннего сгорания. Оно может быть использовано при разработке устройств запуска и электроснабжения автомобильных моторов. The invention relates to electrical equipment of automobile engines, namely to starters and generators of internal combustion engines. It can be used in the development of devices for starting and powering automobile engines.

Из патентной литературы известны стартеры инерционного типа /а.с. СССР N 1331436 кл. F 02 N 5/04, а.с. СССР кл. F 02 N 5/04 N 1562514/, где электродвигатель приводит во вращение маховик, который затем входит в зацепление с валом автомобильного мотора. Такие устройства имеют сложную конструкцию и требуют дополнительно генератора для осуществления работы мотора. Inertial starters / a.s are known from the patent literature. USSR N 1331436 cells F 02 N 5/04, a.s. USSR class F 02 N 5/04 N 1562514 /, where the electric motor drives the flywheel, which then engages with the shaft of the automobile motor. Such devices have a complex structure and require an additional generator to operate the motor.

Прототипом предлагаемого изобретения является инерционный стартер, выполненный на маховике двигателя автомобиля /а.с. N 1588897 кл. F 02 N 5/04/. Стартер имеет статорную обмотку, стальной ротор с постоянными магнитами и кольцо магнитного сцепления. The prototype of the invention is an inertial starter made on the flywheel of the car engine / a.s. N 1588897 C. F 02 N 5/04 /. The starter has a stator winding, a steel rotor with permanent magnets and a magnetic clutch ring.

Такой стартер не может работать в режиме генератора. Наличие кольцевого магнитного сцепления увеличивает массу стартера. Such a starter cannot work in generator mode. The presence of ring magnetic coupling increases the mass of the starter.

Целью предлагаемого изобретения является снижение массы и упрощение конструкции системы стартер-генератор. The aim of the invention is to reduce weight and simplify the design of the starter-generator system.

Указанная цель достигается тем, что на ободе маховика автомобильного двигателя, который является ротором стартера-генератора, установлены два кольца с когтевыми полюсами, а соосно с маховиком расположен статор со статорной трехфазной обмоткой, кроме того, по торцам полюсных колец с обеих сторон маховика установлена управляющая обмотка генератора. This goal is achieved by the fact that on the rim of the flywheel of the automobile engine, which is the rotor of the starter-generator, two rings with claw poles are installed, and a stator with a stator three-phase winding is located coaxially with the flywheel, in addition, a control ring is installed on the ends of the pole rings on both sides of the flywheel generator winding.

На фиг. 1 показано устройство стартера-генератора; на фиг. 2 изображены когтевые полюсы маховика; на фиг. 3 дан вид на маховик по его радиусу; на фиг. 4, 5 и 6 показаны варианты намотки управляющей обмотки стартер-генератора; на фиг. 7 дано устройство стартер-генератора для двигателя ВАЗ-2108; на фиг. 8 показан стартер-генератор двигателя ВАЗ-2105. In FIG. 1 shows a starter-generator device; in FIG. 2 depicts the claw poles of a flywheel; in FIG. Figure 3 shows a view of the flywheel along its radius; in FIG. 4, 5 and 6 show the winding options of the control winding of the starter generator; in FIG. 7 gives a starter-generator device for a VAZ-2108 engine; in FIG. 8 shows a starter-generator of a VAZ-2105 engine.

Стартер-генератор состоит из маховика 1, закрепленного на коленчатом валу 2 автомобильного двигателя. The starter-generator consists of a flywheel 1 mounted on the crankshaft 2 of a car engine.

На маховике установлено сцепление 3, а к картеру 4 маховика крепится коробка передач 5 автомобиля. Вся трансмиссия автомобиля остается стандартной. Clutch 3 is installed on the flywheel, and the gearbox 5 of the car is attached to the flywheel housing 4. The entire transmission of the car remains standard.

Незначительной доработке подвергается только одна деталь - маховик автомобильного двигателя, который остается стандартным, но с него снят зубчатый венец. Only one detail is subjected to minor refinement - the flywheel of the automobile engine, which remains standard, but the ring gear is removed from it.

По торцам маховика установлены полюсные кольца 6 с когтевыми полюсами 7. Полюсные кольца выполнены из магнитно-мягкой стали и крепятся к маховику с помощью винтов 8. На маховике между полюсными кольцами установлено кольцо 9 из немагнитного материала /алюминий, нержавеющая сталь/ для увеличения магнитного сопротивления между полюсными кольцами. В этом случае максимальная напряженность магнитного поля будет между полюсами. At the ends of the flywheel, pole rings 6 with claw poles 7 are installed. The pole rings are made of soft magnetic steel and are attached to the flywheel using screws 8. On the flywheel, a ring 9 of non-magnetic material is installed between the pole rings / aluminum, stainless steel / to increase magnetic resistance between the pole rings. In this case, the maximum magnetic field strength will be between the poles.

В плоскости маховика соосно с ним установлен статор 10. Статор крепится, например, винтами 11, он имеет трехфазную обмотку 12. In the plane of the flywheel, a stator 10 is mounted coaxially with it. The stator is mounted, for example, with screws 11, it has a three-phase winding 12.

Статор вместе с маховиком автомобильного двигателя образуют электрическую машину мощностью /при пусковом токе/ 2,5-3 кВт, при диаметре ротора - 270 мм /для двигателя ВАЗ-2108/. The stator, together with the flywheel of the automobile engine, form an electric machine with a power of / at an inrush current of 2.5-3 kW, with a rotor diameter of 270 mm / for a VAZ-2108 / engine.

Для работы в режиме стартера от автомобильного аккумулятора установлен преобразователь 13, который преобразует постоянный ток аккумулятора в трехфазный переменный ток повышенной частоты /200-500 Гц/. To work in starter mode from a car battery, a converter 13 is installed, which converts the direct current of the battery into a three-phase alternating current of increased frequency / 200-500 Hz /.

Для работы в режиме генератора по торцам полюсных колец маховика установлены управляющие обмотки 14 на сердечнике 15. Сердечники 15 обмотки крепятся, например, винтами 16 к картеру маховика 4. For operation in generator mode, control windings 14 are installed on the ends of the flywheel pole rings 14 on the core 15. The winding cores 15 are fastened, for example, by screws 16 to the flywheel housing 4.

Управляющие обмотки могут иметь цилиндрический 17 /фиг. 4/ сегментный 18 /фиг. 5/ или /фиг. 6/ кольцевой 19 сердечник. Что определяется конструкцией картера маховика с возможностью размещения обмоток на стандартном автомобильном двигателе. The control windings may have a cylindrical 17 / Fig. 4 / segment 18 / Fig. 5 / or / Fig. 6 / annular 19 core. What is determined by the design of the flywheel housing with the possibility of placing the windings on a standard automobile engine.

Через клеммы 20 на обмотки 14 подается управляющий ток от регулятора напряжения, что необходимо для работы электромашины в режиме генератора. Through terminals 20, the control current from the voltage regulator is supplied to the windings 14, which is necessary for the operation of the electric machine in generator mode.

При работе в режиме генератора трехфазное напряжение со статорной обмотки подается на выпрямитель 21, от которого постоянный ток через клеммы 22 подается потребителям. When operating in generator mode, the three-phase voltage from the stator winding is supplied to the rectifier 21, from which direct current is supplied through the terminals 22 to consumers.

Стартер-генератор работает следующим образом. При повороте ключа зажигания в положение запуск двигателя от преобразователя 13 на статорную многополюсную обмотку подается переменный трехфазный ток, который наводит бегущее магнитное поле, что заставляет ротор /маховик/ вращаться с большим пусковым моментом. В этом случае трехфазный статор и маховик образуют трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. The starter generator operates as follows. When the ignition key is turned to the starting position of the engine from the converter 13, an alternating three-phase current is supplied to the stator multipolar winding, which induces a traveling magnetic field, which causes the rotor / flywheel / to rotate with a large starting torque. In this case, the three-phase stator and flywheel form a three-phase squirrel-cage motor.

Этот двигатель имеет большой пусковой момент и большую удельную мощность. При частоте тока 200-400 Гц и силе тока 300 Ампер при напряжении 12В мощность стартера будет более 3 кВт. Этого достаточно для запуска автомобильного двигателя при отрицательных температурах более -45oC. Для запуска двигателя необходимы обороты коленвала около 150-250 об/мин. Стартер-генератор обеспечивает обороты более 700 об/мин.This engine has a large starting torque and high power density. With a current frequency of 200-400 Hz and a current strength of 300 amperes at a voltage of 12V, the starter power will be more than 3 kW. This is enough to start the car engine at negative temperatures above -45 o C. To start the engine, crankshaft revolutions of about 150-250 rpm are required. The starter-generator provides revolutions of more than 700 rpm.

Для стандартного стартера при диаметре ротора 50 мм и оборотах 5500 об/мин требуется передаточное отношение около 1 : 20 /венец маховика - шестерня стартера/ для обеспечения пускового момента. For a standard starter with a rotor diameter of 50 mm and revolutions of 5500 rpm, a gear ratio of about 1: 20 / flywheel ring - starter gear / is required to provide starting torque.

Предложенный стартер-генератор имеет диаметр ротора 270 мм /в пять раз больше/, у него больше пар полюсов /36/, и работает он на трехфазном токе повышенной частоты, что позволяет снизить пусковой ток с 450 А /у стандартного стартера/ до 200-250 А. The proposed starter-generator has a rotor diameter of 270 mm / five times larger /, it has more pairs of poles / 36 /, and it operates on a three-phase current of high frequency, which reduces the starting current from 450 A / a standard starter / to 200- 250 A.

Можно повысить мощность стартера, подав ток подмагничивания на управляющие обмотки. Тогда пусковой ток будет всего 100-150 А. Можно в этом случае пользоваться для запуска автомобильного двигателя ВАЗ-2108 аккумулятором емкостью 20 а.ч. You can increase the power of the starter by applying a bias current to the control windings. Then the starting current will be only 100-150 A. In this case, you can use a battery with a capacity of 20 ac.o. to start the VAZ-2108 automobile engine.

После запуска двигателя статорная обмотка автоматически отключается от преобразователя /магнитным включателем/ и подключается к выпрямителю 21. Стартер-генератор автоматически переключается на работу в генераторном режиме. При этом на управляющие обмотки подается напряжение от аккумулятора для создания подмагничивающего поля. Обмотки наводят магнитное поле, концентрирующееся на когтевых полюсах. При вращении маховика магнитное поле когтевых полюсов пересекает статорную обмотку и в обмотке статора наводится трехфазный ток, который подается на выпрямитель, а затем постоянный ток подается потребителями. After starting the engine, the stator winding is automatically disconnected from the converter / by a magnetic switch / and connected to the rectifier 21. The starter-generator automatically switches to work in the generator mode. At the same time, voltage from the accumulator is applied to the control windings to create a magnetizing field. The windings induce a magnetic field concentrating on the claw poles. When the flywheel rotates, the magnetic field of the claw poles crosses the stator winding and a three-phase current is induced in the stator winding, which is supplied to the rectifier, and then direct current is supplied by consumers.

При увеличении числа оборотов маховика /обороты автомобильного мотора более 2000 об/мин/ напряжение на обмотках статора начинает повышаться выше 14 В, при этом от регулятора подается на управляющие обмотки ток противоположного направления, и напряжение на обмотках статора падает до 12-14 В. With an increase in the number of revolutions of the flywheel / revolutions of the automobile motor more than 2000 rpm / voltage on the stator windings begins to rise above 14 V, while the current in the opposite direction is supplied from the regulator to the control windings, and the voltage on the stator windings drops to 12-14 V.

Таким образом, предложенный статор-генератор работает как стандартный автомобильный генератор переменного тока /только с разнесенными обмотками возбуждения/. Thus, the proposed stator generator operates as a standard automobile alternator / only with spaced field windings /.

По сравнению с прототипом предложенный стартер-генератор имеет малую массу. Электрические детали и оборудование маховика имеют массу 4,5 кг вместо 13,5 кг /стартер 8,8 кг и генератор 4,7 кг/. Кроме того, предложенное устройство имеет простую конструкцию электрической машины, совместившую стартер с генератором. Compared with the prototype, the proposed starter-generator has a small mass. Flywheel electrical parts and equipment have a mass of 4.5 kg instead of 13.5 kg / starter 8.8 kg and a generator 4.7 kg /. In addition, the proposed device has a simple design of an electric machine that combines a starter with a generator.

Claims (1)

Стартер-генератор, содержащий ротор, вокруг которого расположена статорная обмотка, причем ротором является маховик автомобильного двигателя, отличающийся тем, что на ободе маховика установлены два кольца с когтевыми полюсами, а по торцам полюсных колец с обеих сторон маховика установлена обмотка генератора. A starter-generator containing a rotor around which the stator winding is located, the rotor being the flywheel of an automobile engine, characterized in that two rings with claw poles are installed on the flywheel rim, and a generator winding is installed on the ends of the pole rings on both sides of the flywheel.
RU93025968A 1993-05-05 1993-05-05 Starter-generator RU2123130C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93025968A RU2123130C1 (en) 1993-05-05 1993-05-05 Starter-generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93025968A RU2123130C1 (en) 1993-05-05 1993-05-05 Starter-generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93025968A RU93025968A (en) 1996-01-20
RU2123130C1 true RU2123130C1 (en) 1998-12-10

Family

ID=20141361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93025968A RU2123130C1 (en) 1993-05-05 1993-05-05 Starter-generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2123130C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459097C1 (en) * 2011-06-08 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" Electromechanical system for internal combustion engine
RU2615874C2 (en) * 2012-02-22 2017-04-11 Ман Трак Унд Бас Аг System consisting of internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459097C1 (en) * 2011-06-08 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" Electromechanical system for internal combustion engine
RU2615874C2 (en) * 2012-02-22 2017-04-11 Ман Трак Унд Бас Аг System consisting of internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9647582B2 (en) Induction motor-permanent magnet generator tandem configuration starter-generator for hybrid vehicles
US5537025A (en) Battery charger/pre-exciter for engine-driven generator
US4797602A (en) Dynamo electric machines
US5838085A (en) Versatile AC dynamo-electric machine
US5990590A (en) Versatile AC dynamo-electric machine
EP1570566B1 (en) Gas turbine engine starter generator with multiple windings on each exciter stator pole
KR100752906B1 (en) Automotive starter generator apparatus
US20060138889A1 (en) Electromagnetic motor employing multiple rotors
EP1233498B1 (en) Permanent-Magnet motor-generator with voltage stabilizer
SE9804261D0 (en) Hybrid drive device and wheeled vehicles equipped with a hybrid drive device
CA1149016A (en) Economical flywheel alternator for trickle charging a small lawnmower battery
US3215876A (en) Generator units including provision for generating from flux leakage
RU2123130C1 (en) Starter-generator
CN112096517B (en) Electronic fuel injection engine system and integrated control method thereof
CA2525816A1 (en) Electromagnetic motor employing multiple rotors
EP0712545A4 (en) Versatile ac dynamo-electric machine
CN1130960A (en) Versatile AC dynamo-electric machine
JPH02264153A (en) Device and method for starting starting device for engine
US20060055261A1 (en) Multiple stator charging system
CN112953124A (en) Integrated control device, starting and starting integrated motor system and integrated control method thereof
JPS5649698A (en) Ac motor for vehicle
JPH0221213B2 (en)
JPS63162957A (en) Starter motor
JPH09252599A (en) Power supply apparatus
RU10956U1 (en) THREE-PHASE ASYNCHRONOUS AUTONOMOUS GENERATOR WITH SHORT-CLOSED ROTOR