永磁式发电机的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种永磁式发电机的控制装置，设有将多个绕组串联卷绕的定子和保持永磁体的转子，各绕组将输出端子输出，利用绕组的下垂特性，控制绕组输出为指定值的电压。该永磁式发电机的控制装置在定子（２）的输出线圈（１０）和控制线圈（１１）之间设置控制开关（１２）和输出开关（１３），在控制线圈（１１）的前端连接螺线管线圈（１４）。控制器（１８）对检测输出线圈（１０）的发电电压的传感器（２８）的检测信号进行响应，控制控制开关（１２）和输出开关（１３）的接通－断开，以控制发电电压为指定的电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括安装在外壳的定子、和相对于定子旋转的具有永磁体构件 的转子的永磁式发电机的控制装置。
技术介绍
以往，对于发电机来讲， 一个较大的问题是在满足节能要求的同时提高发 电机的效率。以往，发电机的结构以将转子作为电磁体，使用电流发电的方式 为主。但是，若在发电机中使用永磁体，则可知由于不需要流过电磁体的电流， 因此会提高效率。然而，在使用永磁体的发电机中，由于永磁体的磁力不会变 化，若发电机的转速变化，则电压会大幅度变化，因此无法用于用这样的发电 功率来驱动各种电气装置的汽车等的发电机。永磁式发电机由于使用永磁体作为转子，因此能以简单的结构得到较大的发电功率，近年来，装有永磁式发电 机的系统越来越多地用作为车用发电机、风力发电机等。永磁式发电机在例如 将发电的功率传输给电动机的情况下，即使电压变动虽也能充分发挥其功能， 但在使该功率与驱动各种电气设备的电池电压配合使用的情况下，必须进行使 电压变动与一定的电压一致的操作。有很多的研究人员在进行有关使用永磁体 的发电机的研究，并开发了一种使用开关稳压器将永磁体发电机的发电功率置 于一定电压的方式，但存在控制装置大、价格高、效率差等问题。即，永磁式 发电机为了使风力等发电的电压保持一定，必须使用开关稳压器等对功率进行 斩波操作，但为了将大电流进行导通、断开，需要大型的功率晶体管，会使装 置体积增大，冷却损耗变大，价格上升，另外，为了使发电电压保持一定，在 对电流进行斩波时产生的脉动会导致电波干扰，其抗干扰措施会极其困难。另外，之后，研究人员还积极研究并发表了很多有关转速提高时减弱永磁 体的磁力的方式。例如，已知的一种永磁体旋转电机，不需要较大的变换器或 电抗器所需的无功电流调整器或机械的位移机构等，简单、零部件数量少、小型、可靠性高，能够调节电枢绕组电压。该永磁体旋转电机包括具有电枢绕 组群的定子；具有由永磁体形成的磁场磁极的转子；提供控制电流、使来自永 磁体的磁通的磁路形成部的磁阻变化的控制绕组群；以及通过控制流过控制绕 组群的控制电流、来控制电枢绕组群感应的电压的控制电路(例如参照专利文 献1)。另外，提出了实现高效率的发电机的方案。该发电机设有具有绕组的第一 物体、以及具有铁心和永磁体的第二物体，通过使电感相对于直轴为非对称而 有效利用电抗力，实现高效率(例如参照专利文献2)。另外，作为以往已知的可作为交流发电机工作的电机，具有转子和定子、 在该定子内导电而设置的至少一个绕组、以及与该第一绕组电绝缘并与第一绕 组感应耦合的二次绕组，可以使用二次绕组来控制第一绕组的输出电压和电流 中的至少一个量(例如参照专利文献3)。专利文献1:日本专利特开2004-320972号公报专利文献2:日本专利特开2003-245000号公报专利文献3:日本专利特表2006-529076号公报
技术实现思路
但是，在上述的各种方法中，使发电机中使用的永磁体的磁力随着转速上 升而变弱是极难的工作，实在无法实际应用。另一方面，在混合动力车中使用 DC-DC转换器，根据需要将通过发电而整流的功率通过斩波、升压、降压， 变换为具有一定电压的直流，根据需要变换为交流，这一系统虽然已经实际应 用，但该装置的大小妨碍了混合动力车的普及。另一方面，能源问题日益严峻， 不能容许现在使用的效率只有50。/。的伦德尔(Lundell)式发电机。在这样的状况 下，车用发电机需要出现一种构造简单、控制性可靠的发电机构。一般来讲，为了通过电来进行磁通控制，提出了在发电机的绕组中巻绕不 同种类的绕组，提供与永磁体的磁力方向相反的电磁力，且很多的技术人员尝 试进行了研究。但若采用该方法，由于对永磁体的磁力施加反向的磁力，因此 必须生成与永磁体产生的产生电压相似的电流电压，这作为该方式的控制系统 的难点日益明显。另外，若采用该方法，则由于其它回路构成的电磁体的磁力使永磁体的磁力去磁直至消失，所以该方法未成功。另外，在永磁式发电机中， 为防止上述状态的产生而切换绕组时，也需要维持期望的一定电压。另外，一 般来讲，为了在发电机中通过电来进行磁通控制，提出了在发电机的绕组中巻 绕不同种类的绕组，提供与磁力的方向相反的电磁力，且很多的技术人员尝试 进行了研究。然而，若采用该方法，由于对永磁体施加反向的磁力，因此会使 永磁体的磁力消失，损坏发电机本身，该方法也未成功。本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种永磁式发电机的控制装置，该永 磁式发电机的控制装置的特征在于，不使用磁通控制装置，以且较小的电流将 输出电压维持在一定范围，始终控制在期望的电压，并且使永磁体的磁力不会 产生去磁。本专利技术是一种由被外壳支承且旋转自如的转子轴、固定在转子轴上且在 外周侧安装多个永磁体构件的转子、以及配置在转子的外侧并巻绕绕组的定子 形成的永磁式发电机的控制装置，其特征是，定子的绕组由输出绕组和与该输 出绕组串联连接的、比输出绕组圈数要多的控制绕组构成，至少在输出绕组和 控制绕组之间设有输出端子，具有用于使在输出绕组产生的电流的一部分流 过控制绕组的开关；以及控制器，该控制器对来自检测输出绕组产生的发电电 压的传感器的检测信号进行响应，控制开关的开/关，来控制流过控制绕组的电 流量，以控制发电电压为预先设定的电压。而且，输出绕组的多个绕组串联连接，并且设有多个输出端子时较为理想。并且，输出绕组是圈数互不相同的多个绕组，多个输出端子输出互不相同 的电压时较为理想。另外，控制绕组包括配置在不与转子的磁通交链的位置的螺线管线圈时较 为理想。另外，开关设置在输出绕组和控制绕组之间时较为理想。 另外，作为三相交流发电机，输出绕组和控制绕组是星形联结或三角形联 结，螺线管线圈的端部是星形联结，三相交流的U、 V、 W相的输出端子分别 与整流器连接，向负载传输功率，并且，输出绕组设有单个电压或多个不同电 压的输出端子时较为理想。另外，较为理想的是，在输出绕组的多个输出端子分别设有进行输出切换的输出切换开关，控制器进行控制，使得在转子的旋转速度较小时，使输出绕 组的圈数较多侧的输出端子的输出切换开关为接通，且使输出绕组的圈数较少 侧的输出端子的输出切换开关为断开；在转子的旋转速度较大时，使输出绕组的圈数较少侧的输出端子的输出切换开关为接通，且使输出绕组的圈数较多侧 的输出端子的输出切换开关为断开。另外，输出绕组的输出端子的电压和控制绕组的电压具有输出侧电压=控制侧电压x(输出侧圈数)/(控制侧圈数)的关系，可以通过开关使流过控制绕组的 电流量增减时较为理想。另外，控制器对开关进行占空比控制，增减流过控制绕组的电流量，控制 发电电压为预先设定的电压时较为理想。另外，控制器对来自传感器的检测信号进行响应，并对开关进行占空比控 制，在发电电压较高时增加流过控制绕组的电流量，在发电电压较低时减小流 过控制绕组的电流量，以控制发电电压为预先设定的电压时较为理想。另外，在输出绕组的多个输出端子分别设置进行输出切换的输出切换开 关，控制器以连接主力电源的输出端子的输出电压为基准，控制流过控制绕组 的电流量，得到预先设定的电压时较为理想。另外，在主力电源需要过大的功率时，控制器进行控制，使得设在连接主 力电源的输出端子的输出切换开关为接通，并使其它输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁式发电机的控制装置，由：被外壳支承且旋转自如的转子轴、固定在所述转子轴上且在外周侧安装多个永磁体构件的转子、以及配置在所述转子的外侧并卷绕绕组的定子组成，该永磁式发电机的控制装置的特征在于，所述定子的所述绕组由输出绕组和与该输出绕组串联连接的、比所述输出绕组圈数要多的控制绕组构成，至少在所述输出绕组和所述控制绕组之间设有输出端子，具有：用于使在所述输出绕组产生的电流的一部分流过所述控制绕组的开关；以及控制器，所述控制器对来自检测所述输出绕组产生的发电电压的传感器的检测信号进行响应，控制所述开关的开／关，来控制流过所述控制绕组的电流量，以控制所述发电电压为预先设定的电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河村英男，河村惠，
申请(专利权)人：河村英男，河村惠，
类型：发明
国别省市：JP[日本]