專利名稱：車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)。
從第一輛汽車誕生至今，汽車工業(yè)以歷經(jīng)百年。且從最初的創(chuàng)造污染，到如今的凈化自然，人類已從被動(dòng)的利用汽車與環(huán)境，進(jìn)入了積極開發(fā)創(chuàng)新汽車環(huán)境的良好階段。車輛工作怠速工況時(shí)，由于燃燒不充分等原因，排放的尾氣中含有一氧化碳、氮化氫和碳?xì)浠衔锏扔泻ξ锖孔罡摺，F(xiàn)有的汽車起動(dòng)機(jī)，是以電刷機(jī)械方式進(jìn)行換向的，因而存在相對(duì)的機(jī)械摩擦，由此帶來了噪聲和火花脈沖干擾以及壽命短等弱點(diǎn)。再加上制造成本高，維修頻率高，費(fèi)用大。現(xiàn)有的起動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)選主是有直流電機(jī)本體，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制裝置三大部分組成；1直流電機(jī)本體，主要構(gòu)造由電樞磁極，機(jī)殼及電樞換向器和電刷；2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是齒輪嚙合自動(dòng)離合器和減速齒輪；3控制裝置主要由電磁開關(guān)，其主要作用是吸合齒輪嚙合。并接通電源，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)後，使齒合的齒輪自動(dòng)打滑。當(dāng)電磁開關(guān)工作時(shí)，在齒輪沒有完全嚙合便接通電源時(shí)，容易造成齒輪磨損甚至把輪齒打壞。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后齒輪不能自動(dòng)打滑分離時(shí)，起動(dòng)機(jī)電樞會(huì)被發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)造成高速旋轉(zhuǎn)，形成起動(dòng)機(jī)“飛車”事故?，F(xiàn)有的起動(dòng)機(jī)由于電機(jī)中心距小，電機(jī)的電磁氣隙半徑小，故電機(jī)的電磁扭矩亦小。現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)是采用電刷和導(dǎo)電環(huán)機(jī)械式來提供轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)電流的?，F(xiàn)有的發(fā)電機(jī)也由于電機(jī)的電磁氣隙半徑小，其電磁勢(shì)也小。為保證額定的輸出額定容量，勢(shì)必要提高軸子的角速度。這必然加劇機(jī)械磨損，如電樞軸軸承、三角傳動(dòng)帶、電刷和導(dǎo)電環(huán)的損壞。
本發(fā)明的目的就是為解決上述車輛用電機(jī)系統(tǒng)所存在的問題，提供一種車輛能實(shí)現(xiàn)多次停車，使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火，熄火后起動(dòng)迅速的車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)。徹底排除發(fā)動(dòng)機(jī)怠速尾氣中有害物的排放，既節(jié)省能源、節(jié)約開支，有利環(huán)保，達(dá)到綠色環(huán)保，回歸自然，凈化環(huán)境。
本發(fā)明是車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)。在中央控制微處理器控制下，具有起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種功能的車輛專用綜合電機(jī)系統(tǒng)，由電機(jī)本體9、轉(zhuǎn)子位置傳感器7、無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11、逆變橋開關(guān)模塊12、邏輯組合模塊16、穩(wěn)壓電路17和中央控制微處理器CPU10組成。電機(jī)本體9呈無框架薄餅式，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪1處，并含在離合器殼體內(nèi)，把轉(zhuǎn)子永磁磁極2設(shè)置在曲軸飛輪1上，主繞組5設(shè)置在定子上；轉(zhuǎn)子永磁磁極2設(shè)置在曲軸飛輪1的外圓或內(nèi)圓上，轉(zhuǎn)子永磁磁極2呈多極對(duì)瓦片狀高磁能釹鐵硼永磁體，按N-S-N-S相互交錯(cuò)排放，構(gòu)成多極對(duì)永磁轉(zhuǎn)子，并與曲軸30直接連接。以曲軸的摜性輪作電機(jī)的轉(zhuǎn)子，既有轉(zhuǎn)子功能，又有發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸慣性飛輪的功能。電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)可使定子電樞產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)而發(fā)電，具備了一機(jī)兩用功能。完全沒有電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承的支撐和滾動(dòng)摩擦。如

圖1、圖2所示。
定子鐵心3的內(nèi)緣和外緣均設(shè)有帶嵌線槽的環(huán)狀硅鋼片，并相互絕緣疊成，定子鐵心3的嵌線槽中嵌入多相主繞組5，在定子鐵心H軛部4繞有雙股正反向的附加勵(lì)磁繞組6，主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6串接在一起，定子鐵心3設(shè)置在固定支架8，固定支架8和安裝盤29固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端部上，當(dāng)向主繞組5饋電時(shí)，則使主繞組5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)曲軸30旋轉(zhuǎn)，當(dāng)曲軸30帶動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2時(shí)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁磁極磁場(chǎng)切割主繞組5，主繞組5產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)即發(fā)電。主繞組5可以連結(jié)為三相串聯(lián)、Y型星形聯(lián)接和三相并聯(lián)。主繞組5為串聯(lián)型式時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的3倍；主繞組5為Y型連接時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的1.73倍；主繞組5為并聯(lián)型式時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為單相繞組的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也升高，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降。根據(jù)這一特性，主繞組5可在不同的轉(zhuǎn)速采用不同的邏輯組合，可使電機(jī)輸出保持在一定值V1范圍內(nèi)，執(zhí)行了第一級(jí)交流電壓的穩(wěn)定和調(diào)整。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。
主繞組5和附加繞組6的雙股反向繞組串接在一起，且附加繞組6繞組直接繞在定子軛部，附加繞組6的其中一股繞組股與主繞組5為常串接，另一股反向繞組為定子軛部的附加軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗的補(bǔ)償線圈繞組，主繞組5和附加繞組6與邏輯組合模塊16相連接，構(gòu)成輸出端第二級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1也升高，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之增加，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1則降低，反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之減小，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則升高，邏輯組合模塊16通過光電隔離耦合模塊15與譯碼電路IC14連接構(gòu)成繞組邏輯組合電路35。附加繞組6，由于主繞組5和附加繞組6的雙股反向繞組串接在一起，且附加繞組6繞組直接繞在定子軛部。附加繞組6的其中一股繞組股與主繞組5為常串接，另一股反向繞組為定子軛部的附加軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗的補(bǔ)償線圈繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1也升高，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之增加，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1則降低。反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之減小，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則升高。改變附加繞組6的邏輯組合連接形式，可改變定子軛部的附加同步勵(lì)磁磁勢(shì)的閉合磁通，即改變軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗?？梢越M合成單股或雙股。當(dāng)附加繞組6的另一反向股與定子繞組串接時(shí)，軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗可作進(jìn)一步調(diào)整。根據(jù)這一特性，附加繞組6可在不同的轉(zhuǎn)速采用不同的邏輯組合，可使電機(jī)輸出保持在一定值V2范圍內(nèi)。執(zhí)行了第二極交流電壓的穩(wěn)定和調(diào)整。當(dāng)綜合電機(jī)處于驅(qū)動(dòng)工況使用時(shí)本電路不工作。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。
穩(wěn)壓模塊17與邏輯組合模塊16相連接，穩(wěn)壓模塊17構(gòu)成第三級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，穩(wěn)壓模塊17與微處理器CPU10相連接構(gòu)成穩(wěn)壓電路36，微處理器CPU10根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)壓模塊17運(yùn)行，繼第一級(jí)和第二級(jí)調(diào)整在一定的范圍值后，再執(zhí)行本第三級(jí)調(diào)整，把交變激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)和交變電電流更進(jìn)一步穩(wěn)定為一定值的直流電壓，并向全車用電設(shè)備供電。當(dāng)被發(fā)動(dòng)機(jī)趨動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)使主繞組5產(chǎn)生交變的電流和交變的激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)，其電壓值是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加快而提高的。為使輸出端的電壓，穩(wěn)定和調(diào)整在一定值的范圍內(nèi)，對(duì)無刷直流電機(jī)必須實(shí)行特殊穩(wěn)壓措施，用改變主繞組5激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)和定子軛部的附加直流勵(lì)磁磁勢(shì)的閉合磁通，即改變軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗方式，改變定子中串接在一起的主繞組5和附加繞組6的結(jié)構(gòu)邏輯組合形式，可組合出六種連接形式，以供穩(wěn)壓電路17在六個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)適應(yīng)電壓穩(wěn)定和調(diào)整，可穩(wěn)定和調(diào)整電機(jī)的輸出電壓，并向電器設(shè)備提供直流電源。如圖5所示。
主繞組5通過高壓隔離線路13與逆變橋開關(guān)模塊12相連接，并受控于無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11接受轉(zhuǎn)子位置傳感器7和微處理器CPU10的指令，構(gòu)成電子換向電路34實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)換向功能；邏輯組合模塊16，控制和改變主繞組5的邏輯連接形式與附加勵(lì)磁繞組6的邏輯連接形式，在轉(zhuǎn)子的不同轉(zhuǎn)速時(shí)，改變定子繞組5的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和發(fā)電輸出端的電壓。逆變橋開關(guān)模塊12受無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11饋送的程序次序控制，并使電樞多相主繞組5的各相繞組按程序有次序地導(dǎo)通產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)在空間始終保持在π/2rad同步的電子開關(guān)電路。為提高電機(jī)的扭矩和減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，主繞組5的各項(xiàng)繞組采用全控橋通電方式。邏輯組合模塊16是電機(jī)系統(tǒng)在發(fā)電工況時(shí)的控制器專用電力模塊，可控制并改變主繞組5的邏輯組合連接形式和附加勵(lì)磁繞組6的邏輯組合連接形式，可在轉(zhuǎn)子的不同轉(zhuǎn)速時(shí)，改變定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和發(fā)電輸出端的電壓，受控于轉(zhuǎn)子位置傳感器7所接受的轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制與主繞組5和附加繞組6的結(jié)構(gòu)邏輯組合形式。無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11和譯碼電路IC14是無刷直流電機(jī)控制器專用集成電路，在接受微處理器CPU10處理后饋送來的程序編碼，經(jīng)譯碼后按程序字符分別去控制各自外接的逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16，可按轉(zhuǎn)子位置傳感器7所接受的轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號(hào)，分別控制多相主繞組中各相繞組和附加繞組6的兩個(gè)并聯(lián)繞組按一定的次序?qū)ǎ瑢?shí)現(xiàn)定子繞組換向和主繞組5、附加勵(lì)磁繞組6的邏輯組合形式。起到了機(jī)械換向器換向的作用。如圖5所示。
轉(zhuǎn)子位置傳感器7設(shè)置在定子鐵心3上并于微處理器CPU10和無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11相連接，將轉(zhuǎn)子磁極2的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋到微處理器CPU10進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將電信號(hào)饋送到無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11和譯碼電路IC14，經(jīng)譯碼后把程序指令傳輸給逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16，逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16向主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6提供正確的換向次序邏輯信號(hào)。轉(zhuǎn)子位置傳感器7安裝在定子鐵心3上，是用來檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的，并將轉(zhuǎn)子磁極2的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋給與輸出端連接的中央處理系統(tǒng)CPU10的地址/數(shù)據(jù)雙向端口P2口。供微處理器CPU10去處理并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并將此信號(hào)饋送到下一級(jí)，分別為無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11和譯碼電路IC14提供正確的換向次序信息。然后又分別去控制外接逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16按轉(zhuǎn)子磁極的位置和轉(zhuǎn)速，按一定次序控制導(dǎo)通多相主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6各相繞組。轉(zhuǎn)子位置傳感器7在車輛專用綜合電機(jī)系統(tǒng)作起動(dòng)機(jī)功能時(shí)，是檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)，將此信號(hào)微處理器CPU10去處理并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)饋送給控制無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11，提供正確的換向次序信息，控制逆變橋開關(guān)模塊12，按一定的次序接通和關(guān)斷主繞組5，確保主繞組5產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間保持規(guī)定的超前關(guān)系，產(chǎn)生扭矩；在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，是檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)速信號(hào)。將此信號(hào)微處理器CPU10去處理并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)饋送給控制譯碼電路IC14，提供正確的換向次序信息，控制邏輯組合模塊16，按一定的次序接通和關(guān)斷主繞組5、附加勵(lì)磁繞組6的邏輯組合形式，確保主繞組5產(chǎn)生的磁場(chǎng)電壓和轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)速之間保持規(guī)定的關(guān)系，產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓，如圖5所示。
本發(fā)明是共同使用同一個(gè)電機(jī)本體在發(fā)電工況時(shí)采用輸出電壓的調(diào)整和穩(wěn)定措施，即主繞組5和附加繞組6采取改變結(jié)構(gòu)和改變主繞組5與附加繞組6聯(lián)接方式實(shí)現(xiàn)改變電樞的勵(lì)磁感應(yīng)和電樞軛部磁導(dǎo)的大小?？蛇_(dá)到主繞組5可連結(jié)為三相并聯(lián)、Y型星形聯(lián)接和三相串聯(lián)；附加繞組6，可以組合成單股或雙股。當(dāng)主繞組5連結(jié)為三相串聯(lián)時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的3倍；當(dāng)主繞組5為Y型連接時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的√3倍；當(dāng)主繞組5為并聯(lián)型式時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為單相繞組的電動(dòng)勢(shì)。就可以保證在低轉(zhuǎn)速下，能滿足額定的電壓輸出，在高轉(zhuǎn)速下使輸出電壓，不致于輸出電壓太高。主繞組5和附加繞組6是串接，當(dāng)主繞組電壓升高或用電負(fù)載加大，流經(jīng)主繞組5和附加繞組6的電流加大，定子軛部的附加勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生的閉合磁通增大，即改變了軛部的磁導(dǎo)，使發(fā)電輸出端的電壓下降；當(dāng)主繞組電壓降低或用電負(fù)載減小，流經(jīng)主繞組5和附加繞組6的電流減小，定子軛部的附加直流勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生的閉合磁通減小，即改變了軛部的磁導(dǎo)，使發(fā)電輸出端的電壓上升。
微處理器CPU10通過電平轉(zhuǎn)換21與光電傳感器27和與延時(shí)繼電19相連接，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24和空檔開關(guān)25串聯(lián)連接后并與微處理器CPU10相連接構(gòu)成電機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24和空檔開關(guān)25中任意一個(gè)開關(guān)未閉合，則發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22與延時(shí)繼電器19相連接，延時(shí)繼電器19的延時(shí)時(shí)間取決于與其相連接的BCD碼20，穩(wěn)壓模塊17與微處理器CPU10相連接，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22與系統(tǒng)電源32相連接，電子電源開關(guān)28與微處理器CPU10相連接，構(gòu)成中央控制電路33。中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22并通過串聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24、空檔開關(guān)25和制動(dòng)開關(guān)26向微處理器CPU10提供起動(dòng)信號(hào)，中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22或經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和延時(shí)繼電器19向微處理器CPU10提供系統(tǒng)電源。延時(shí)繼電器19的兩個(gè)輸入端分別與鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和光電傳感器27，輸出端與電平轉(zhuǎn)換21的輸入端相連接，只有當(dāng)兩個(gè)輸入端均為“1”時(shí)，其輸出端才為“1”，當(dāng)其中一個(gè)輸入端均為“1”，另一個(gè)為“0”時(shí)或兩個(gè)輸入端均為“0”時(shí)，其輸出端為“0”，其輸出端輸出處于延時(shí)通電狀態(tài)，延時(shí)過后延時(shí)繼電器19關(guān)閉。當(dāng)車輛停車發(fā)動(dòng)機(jī)不需要熄火時(shí)，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于二檔位，中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22直接向微處理器CPU10系統(tǒng)供電。當(dāng)車輛停車發(fā)動(dòng)機(jī)需要自動(dòng)熄火時(shí)，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于一檔位，中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和延時(shí)繼電器19在延時(shí)階段內(nèi)向微處理器CPU10供電，延時(shí)過后自動(dòng)斷電發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火，如圖5所示。
光電傳感器27安裝在變速箱與里程表軟軸的接口處，當(dāng)車輛在行駛時(shí)，光電傳感器27將里程表軟軸的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳遞給延時(shí)繼電器19，使延時(shí)繼電器19延長通電工作時(shí)間，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)車輛停駛時(shí)，由于延時(shí)繼電器19接收不到里程表軟軸處的光電傳感器27轉(zhuǎn)換的電信號(hào)，將在延時(shí)階段后自動(dòng)斷電使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。BCD碼20與延時(shí)繼電器19相連接，且控制延時(shí)時(shí)間。電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端與延時(shí)繼電器19和微處理器CPU10相連接，兩個(gè)輸出端中一端與無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11、逆變橋開關(guān)模塊12和高壓隔離線路13連接，另一端與譯碼電路IC14和光電隔離耦合模塊15連接。當(dāng)電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端電平為“0”時(shí)，其兩個(gè)輸出端均為“0”，當(dāng)電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端其中一個(gè)電平為“1”另一個(gè)電平為“0”時(shí)，其兩個(gè)輸出端一個(gè)為“1”，另一個(gè)為“0”；當(dāng)電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端電平均為“1”時(shí)，其兩個(gè)輸出端反之，一個(gè)由“1”反為“0”，另一個(gè)由“0”反為“1”，如圖5所示。
汽車發(fā)電機(jī)輸出電壓是隨汽車曲軸的轉(zhuǎn)、車速和使用負(fù)載的變化而改變的，本發(fā)明適用于在汽車上充當(dāng)發(fā)電機(jī)使用。本發(fā)明在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，發(fā)電輸出端的電壓采用三級(jí)電壓穩(wěn)定和調(diào)整。第一級(jí)是采用主繞組5的變結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定和調(diào)整電壓的；第二級(jí)是采用附加繞組6來實(shí)觀電壓穩(wěn)定和調(diào)整的；第三級(jí)是利用穩(wěn)壓電路17來進(jìn)一步達(dá)到電壓的調(diào)整和穩(wěn)定的。
本發(fā)明主繞組5和附加繞組6變結(jié)構(gòu)特性利用微處理器CPU10片內(nèi)存儲(chǔ)器ROM中予先設(shè)制的運(yùn)行程序，經(jīng)過譯碼電路14編輯成相應(yīng)的邏輯程序后，指令邏輯開關(guān)電路16按邏輯程序要求，將主繞組5和附加繞組6組合成相應(yīng)的組合結(jié)構(gòu)控制輸出電壓。能在不同的轉(zhuǎn)速和不同的負(fù)載變化下，保持穩(wěn)定的電壓輸出。
根據(jù)上述各功能的控制源反饋的信息，可按微處理器CPU10片內(nèi)存儲(chǔ)器ROM中予先設(shè)制的啟動(dòng)模式、發(fā)電模式、主繞組換向模式、電樞繞組邏輯組合模式、電壓穩(wěn)定和調(diào)整模式、系統(tǒng)關(guān)閉等程序運(yùn)行。
鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22采用單刀兩擲兩擋鑰匙開關(guān)。Ⅰ檔為不熄火檔，Ⅱ擋為可熄火擋，可安裝在原來位置。當(dāng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于Ⅰ檔時(shí)，電源火線則通過鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22，直接向全系統(tǒng)供電。當(dāng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于Ⅱ檔時(shí)，電源火線則通過鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22，向延時(shí)繼電器19供電，然后(在延時(shí)內(nèi))再向全系統(tǒng)供電。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23安裝在油門踏板臂上，并與手剎開關(guān)24、空檔開關(guān)25串聯(lián)后將火線與延時(shí)繼電器19輸入端連接。制動(dòng)開關(guān)26利用原車剎車燈開關(guān)。光電傳感器27串接在里程表軟軸與變速箱聯(lián)接口上。
本發(fā)明是車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)。在車輛上可替換發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪并共用一個(gè)電機(jī)本體的車輛專用綜合電機(jī)系統(tǒng)，在中央控制微處理器控制下，向其饋電時(shí)具備起動(dòng)機(jī)功能、被趨動(dòng)時(shí)可作為發(fā)電機(jī)使用，可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。由于電機(jī)的電磁氣隙半徑大，作為起動(dòng)機(jī)使用時(shí)工作電流小、啟動(dòng)扭矩大；作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)輸出動(dòng)率大。車輛能實(shí)現(xiàn)多次停車，使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火，熄火后起動(dòng)迅速。徹底排除發(fā)動(dòng)機(jī)怠速尾氣中有害物的排放，既節(jié)省能源、節(jié)約開支，有利環(huán)保，達(dá)到綠色環(huán)保，回歸自然，凈化環(huán)境。電機(jī)的轉(zhuǎn)子直接安裝在汽車的曲軸后突緣端上，代替曲軸的慣性輪，以曲軸的慣性輪作為電機(jī)的轉(zhuǎn)子。電機(jī)轉(zhuǎn)子既可驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，又可被曲軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)起來。且電機(jī)無轉(zhuǎn)子軸承、無電刷。能免除發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)的軸承、銅套、電刷、銅頭、傳遞齒輪和皮帶等一系列的部件的損耗和小修工作量。電機(jī)可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸或被發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)接上，無需添加按任何傳動(dòng)部份。
圖1車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)的剖視2車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)的剖視3車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)的剖視4車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)的剖視5車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)的電路圖1曲軸飛輪，2轉(zhuǎn)子永磁磁極，3定子鐵心，4定子軛H部，5主繞組，6附加繞組，7轉(zhuǎn)子位置傳感器，8定子固定支架，9電機(jī)本體，10微處理器CPU,11無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器，12逆變橋開關(guān)模塊，13高壓隔離線路，14譯碼電路IC,15光電隔離耦合模塊，16邏輯組合模塊，17穩(wěn)壓模塊，18電瓶，19延時(shí)繼電器，20BCD碼，21電平轉(zhuǎn)換，22鑰匙點(diǎn)火開關(guān)，23發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)，24手剎開關(guān)，25空檔開關(guān)，26制動(dòng)開關(guān)，27光電傳感器，28電子電源開關(guān)，29電機(jī)安裝盤，30曲軸，31固定螺栓，32系統(tǒng)電源，33中央控制電路，34電子換向電路，35繞組邏輯組合模塊，36穩(wěn)壓電路以下用實(shí)施例詳細(xì)說明。
實(shí)施例1在中央控制微處理器控制下，具有起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種功能的車輛專用綜合電機(jī)系統(tǒng)，由電機(jī)本體9、轉(zhuǎn)子位置傳感器7、無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11、逆變橋開關(guān)模塊12、邏輯組合模塊16、穩(wěn)壓電路17和中央控制微處理器CPU10組成。定子鐵心3的內(nèi)緣和外緣均設(shè)有帶嵌線槽的環(huán)狀硅鋼片，并相互絕緣疊成，定子鐵心3的嵌線槽中嵌入多相主繞組5，在定子鐵心H軛部4繞有雙股正反向的附加勵(lì)磁繞組6，主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6串接在一起，定子鐵心3設(shè)置在固定支架8，固定支架8和安裝盤29固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端部上，當(dāng)向主繞組5饋電時(shí)，則使主繞組5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)曲軸30旋轉(zhuǎn)，當(dāng)曲軸30帶動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2時(shí)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁磁極磁場(chǎng)切割主繞組5，主繞組5產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)即發(fā)電。如圖1、圖3、圖5所示。
主繞組5和附加繞組6的雙股反向繞組串接在一起，且附加繞組6繞組直接繞在定子軛部，附加繞組6的其中一股繞組股與主繞組5為常串接，另一股反向繞組為定子軛部的附加軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗的補(bǔ)償線圈繞組，主繞組5和附加繞組6與邏輯組合模塊16相連接，構(gòu)成輸出端第一級(jí)和第二級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1也升高，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之增加，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1則降低，反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之減小，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則升高，邏輯組合模塊16通過光電隔離耦合模塊15與譯碼電路IC14連接構(gòu)成繞組邏輯組合電路35。附加繞組6，由于主繞組5和附加繞組6的雙股反向繞組串接在一起，且附加繞組6繞組直接繞在定子軛部。附加繞組6的其中一股繞組股與主繞組5為常串接，另一股反向繞組為定子軛部的附加軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗的補(bǔ)償線圈繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1也升高，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之增加，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1則降低。反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之減小，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則升高。改變附加繞組6的邏輯組合連接形式，可改變定子軛部的附加同步勵(lì)磁磁勢(shì)的閉合磁通，即改變軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗?？梢越M合成單股或雙股。當(dāng)附加繞組6的另一反向股與定子繞組串按時(shí)，軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗可作進(jìn)一步調(diào)整。根據(jù)這一特性，附加繞組6可在不同的轉(zhuǎn)速采用不同的邏輯組合，可使電機(jī)輸出保持在一定值V2范圍內(nèi)。執(zhí)行了第二極交流電壓的穩(wěn)定和調(diào)整。當(dāng)綜合電機(jī)處于驅(qū)動(dòng)工況使用時(shí)本電路不工作。如圖1、圖3、圖5所示。
穩(wěn)壓模塊17與邏輯組合模塊16相連接，穩(wěn)壓模塊17構(gòu)成第三級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，穩(wěn)壓模塊17與微處理器CPU10相連接構(gòu)成穩(wěn)壓電路36，微處理器CPU10根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)壓模塊17運(yùn)行，繼第一級(jí)和第二級(jí)調(diào)整在一定的范圍值后，再執(zhí)行本第三級(jí)調(diào)整，把交變激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)和交變電電流更進(jìn)一步穩(wěn)定為一定值的直流電壓，并向全車用電設(shè)備供電。當(dāng)被發(fā)動(dòng)機(jī)趨動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)使主繞組5產(chǎn)生交變的電流和交變的激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)，其電壓值是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加快而提高的。為使輸出端的電壓，穩(wěn)定和調(diào)整在一定值的范圍內(nèi)，對(duì)無刷直流電機(jī)必須實(shí)行特殊穩(wěn)壓措施，用改變主繞組5激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)和定子軛部的附加直流勵(lì)磁磁勢(shì)的閉合磁通，即改變軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗方式，改變定子中串接在一起的主繞組5和附加繞組6的結(jié)構(gòu)邏輯組合形式，可組合出六種連接形式，以供穩(wěn)壓電路17在六個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)適應(yīng)電壓穩(wěn)定和調(diào)整，可穩(wěn)定和調(diào)整電機(jī)的輸出電壓，并向電器設(shè)備提供直流電源。如圖5所示。
實(shí)施例2在中央控制微處理器控制下，具有起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種功能的車輛專用綜合電機(jī)系統(tǒng)，由電機(jī)本體9、轉(zhuǎn)子位置傳感器7、無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11、逆變橋開關(guān)模塊12、邏輯組合模塊16、穩(wěn)壓電路17和中央控制微處理器CPU10組成。定子鐵心3的內(nèi)緣和外緣均設(shè)有帶嵌線槽的環(huán)狀硅鋼片，并相互絕緣疊成，定子鐵心3的嵌線槽中嵌入多相主繞組5，在定子鐵心H軛部4繞有雙股正反向的附加勵(lì)磁繞組6，主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6串接在一起，定子鐵心3設(shè)置在固定支架8，固定支架8和安裝盤29固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端部上，當(dāng)向主繞組5饋電時(shí)，則使主繞組5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)曲軸30旋轉(zhuǎn)，當(dāng)曲軸30帶動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2時(shí)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁磁極磁場(chǎng)切割主繞組5，主繞組5產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)即發(fā)電。主繞組5可以連結(jié)為三相串聯(lián)、Y型星形聯(lián)接和三相并聯(lián)。主繞組5為串聯(lián)型式時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的3倍；主繞組5為Y型連接時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的1.73倍；主繞組5為并聯(lián)型式時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為單相繞組的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也升高，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降。根據(jù)這一特性，主繞組5可在不同的轉(zhuǎn)速采用不同的邏輯組合，可使電機(jī)輸出保持在一定值V1范圍內(nèi)，執(zhí)行了第一級(jí)交流電壓的穩(wěn)定和調(diào)整。如圖2、圖4、圖5所示。
主繞組5和附加繞組6的雙股反向繞組串接在一起，且附加繞組6繞組直接繞在定子軛部，附加繞組6的其中一股繞組股與主繞組5為常串接，另一股反向繞組為定子軛部的附加軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗的補(bǔ)償線圈繞組，主繞組5和附加繞組6與邏輯組合模塊16相連接，構(gòu)成輸出端第一級(jí)和第二級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1也升高，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之增加，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1則降低，反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之減小，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則升高，邏輯組合模塊16通過光電隔離耦合模塊15與譯碼電路IC14連接構(gòu)成繞組邏輯組合電路35。附加繞組6，由于主繞組5和附加繞組6的雙股反向繞組串接在一起，且附加繞組6繞組直接繞在定子軛部。附加繞組6的其中一股繞組股與主繞組5為常串接，另一股反向繞組為定子軛部的附加軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗的補(bǔ)償線圈繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1也升高，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之增加，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1則降低。反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之減小，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則升高。改變附加繞組6的邏輯組合連接形式，可改變定子軛部的附加同步勵(lì)磁磁勢(shì)的閉合磁通，即改變軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗?？梢越M合成單股或雙股。當(dāng)附加繞組6的另一反向股與定子繞組串接時(shí)，軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗可作進(jìn)一步調(diào)整。根據(jù)這一特性，附加繞組6可在不同的轉(zhuǎn)速采用不同的邏輯組合，可使電機(jī)輸出保持在一定值V2范圍內(nèi)。執(zhí)行了第二極交流電壓的穩(wěn)定和調(diào)整。當(dāng)綜合電機(jī)處于驅(qū)動(dòng)工況使用時(shí)本電路不工作。如圖2、圖4、圖5所示。
穩(wěn)壓模塊17與邏輯組合模塊16相連接，穩(wěn)壓模塊17構(gòu)成第三級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，穩(wěn)壓模塊17與微處理器CPU10相連接構(gòu)成穩(wěn)壓電路36，微處理器CPU10根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)壓模塊17運(yùn)行，繼第一級(jí)和第二級(jí)調(diào)整在一定的范圍值后，再執(zhí)行本第三級(jí)調(diào)整，把交變激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)和交變電電流更進(jìn)一步穩(wěn)定為一定值的直流電壓，并向全車用電設(shè)備供電。當(dāng)被發(fā)動(dòng)機(jī)趨動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)使主繞組5產(chǎn)生交變的電流和交變的激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)，其電壓值是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加快而提高的。為使輸出端的電壓，穩(wěn)定和調(diào)整在一定值的范圍內(nèi)，對(duì)無刷直流電機(jī)必須實(shí)行特殊穩(wěn)壓措施，用改變主繞組5激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)和定子軛部的附加直流勵(lì)磁磁勢(shì)的閉合磁通，即改變軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗方式，改變定子中串接在一起的主繞組5和附加繞組6的結(jié)構(gòu)邏輯組合形式，可組合出六種連接形式，以供穩(wěn)壓電路17在六個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)適應(yīng)電壓穩(wěn)定和調(diào)整，可穩(wěn)定和調(diào)整電機(jī)的輸出電壓，并向電器設(shè)備提供直流電源。如圖5所示。
實(shí)施例3主繞組5通過高壓隔離線路13與逆變橋開關(guān)模塊12相連接，并受控于無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11接受轉(zhuǎn)子位置傳感器7和微處理器CPU10的指令，構(gòu)成電子換向電路34實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)換向功能；邏輯組合模塊16，控制和改變主繞組5的邏輯連接形式與附加勵(lì)磁繞組6的邏輯連接形式，在轉(zhuǎn)子的不同轉(zhuǎn)速時(shí)，改變定子繞組5的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和發(fā)電輸出端的電壓。逆變橋開關(guān)模塊12受無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11饋送的程序次序控制，并使電樞多相主繞組5的各相繞組按程序有次序地導(dǎo)通產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)在空間始終保持在π/2rad同步的電子開關(guān)電路。為提高電機(jī)的扭矩和減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，主繞組5的各項(xiàng)繞組采用全控橋通電方式。邏輯組合模塊16是電機(jī)系統(tǒng)在發(fā)電工況時(shí)的控制器專用電力模塊，可控制并改變主繞組5的邏輯組合連接形式和附加勵(lì)磁繞組6的邏輯組合連接形式，可在轉(zhuǎn)子的不同轉(zhuǎn)速時(shí)，改變定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和發(fā)電輸出端的電壓，受控于轉(zhuǎn)子位置傳感器7所接受的轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制與主繞組5和附加繞組6的結(jié)構(gòu)邏輯組合形式。無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11和譯碼電路IC14是無刷直流電機(jī)控制器專用集成電路，在接受微處理器CPU10處理后饋送來的程序編碼，經(jīng)譯碼后按程序字符分別去控制各自外接的逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16，可按轉(zhuǎn)子位置傳感器7所接受的轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速信號(hào)，分別控制多相主繞組中各相繞組和附加繞組6的兩個(gè)并聯(lián)繞組按一定的次序?qū)?，?shí)現(xiàn)定子繞組換向和主繞組5、附加勵(lì)磁繞組6的邏輯組合形式。起到了機(jī)械換向器換向的作用。如圖5所示。
轉(zhuǎn)子位置傳感器7設(shè)置在定子鐵心3上并于微處理器CPU10和無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11相連接，將轉(zhuǎn)子磁極2的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋到微處理器CPU10進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將電信號(hào)饋送到無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11和譯碼電路IC14，經(jīng)譯碼后把程序指令傳輸給逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16，逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16向主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6提供正確的換向次序邏輯信號(hào)。轉(zhuǎn)子位置傳感器7安裝在定子鐵心3上，是用來檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的，并將轉(zhuǎn)子磁極2的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋給與輸出端連接的中央處理系統(tǒng)CPU10的地址/數(shù)據(jù)雙向端口P2口。供微處理器CPU10去處理并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并將此信號(hào)饋送到下一級(jí)，分別為無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11和譯碼電路IC14提供正確的換向次序信息。然后又分別去控制外接逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16按轉(zhuǎn)子磁極的位置和轉(zhuǎn)速，按一定次序控制導(dǎo)通多相主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6各相繞組。轉(zhuǎn)子位置傳感器7在車輛專用綜合電機(jī)系統(tǒng)作起動(dòng)機(jī)功能時(shí)，是檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)，將此信號(hào)微處理器CPU10去處理并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)饋送給控制無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11，提供正確的換向次序信息，控制逆變橋開關(guān)模塊12，按一定的次序接通和關(guān)斷主繞組5，確保主繞組5產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間保持規(guī)定的超前關(guān)系，產(chǎn)生扭矩；在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，是檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)速信號(hào)。將此信號(hào)微處理器CPU10去處理并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)饋送給控制譯碼電路IC14，提供正確的換向次序信息，控制邏輯組合模塊16，按一定的次序接通和關(guān)斷主繞組5、附加勵(lì)磁繞組6的邏輯組合形式，確保主繞組5產(chǎn)生的磁場(chǎng)電壓和轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)速之間保持規(guī)定的關(guān)系，產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓，如圖5所示。
本發(fā)明是共同使用同一個(gè)電機(jī)本體在發(fā)電工況時(shí)采用輸出電壓的調(diào)整和穩(wěn)定措施，即主繞組5和附加繞組6采取改變結(jié)構(gòu)和改變主繞組5與附加繞組6聯(lián)接方式實(shí)現(xiàn)改變電樞的勵(lì)磁感應(yīng)和電樞軛部磁導(dǎo)的大小?？蛇_(dá)到主繞組5可連結(jié)為三相并聯(lián)、Y型星形聯(lián)接和三相串聯(lián)；附加繞組6，可以組合成單股或雙股。當(dāng)主繞組5連結(jié)為三相串聯(lián)時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的3倍；當(dāng)主繞組5為Y型連接時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為單相繞組的√3倍；當(dāng)主繞組5為并聯(lián)型式時(shí)，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為單相繞組的電動(dòng)勢(shì)。就可以保證在低轉(zhuǎn)速下，能滿足額定的電壓輸出，在高轉(zhuǎn)速下使輸出電壓，不致于輸出電壓太高。主繞組5和附加繞組6是串接，當(dāng)主繞組電壓升高或用電負(fù)載加大，流經(jīng)主繞組5和附加繞組6的電流加大，定子軛部的附加勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生的閉合磁通增大，即改變了軛部的磁導(dǎo)，使發(fā)電輸出端的電壓下降；當(dāng)主繞組電壓降低或用電負(fù)載減小，流經(jīng)主繞組5和附加繞組6的電流減小，定子軛部的附加直流勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生的閉合磁通減小，即改變了軛部的磁導(dǎo)，使發(fā)電輸出端的電壓上升。
微處理器CPU10通過電平轉(zhuǎn)換21與光電傳感器27和與延時(shí)繼電19相連接，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24和空檔開關(guān)25串聯(lián)連接后并與微處理器CPU10相連接構(gòu)成電機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24和空檔開關(guān)25中任意一個(gè)開關(guān)未閉合，則發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22與延時(shí)繼電器19相連接，延時(shí)繼電器19的延時(shí)時(shí)間取決于與其相連接的BCD碼20，穩(wěn)壓模塊17與微處理器CPU10相連接，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22與系統(tǒng)電源32相連接，電子電源開關(guān)28與微處理器CPU10相連接，構(gòu)成中央控制電路33。中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22并通過串聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24、空檔開關(guān)25和制動(dòng)開關(guān)26向微處理器CPU10提供起動(dòng)信號(hào)，中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22或經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和延時(shí)繼電器19向微處理器CPU10提供系統(tǒng)電源。延時(shí)繼電器19的兩個(gè)輸入端分別與鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和光電傳感器27，輸出端與電平轉(zhuǎn)換21的輸入端相連接，只有當(dāng)兩個(gè)輸入端均為“1”時(shí)，其輸出端才為“1”，當(dāng)其中一個(gè)輸入端均為“1”，另一個(gè)為“0”時(shí)或兩個(gè)輸入端均為“0”時(shí)，其輸出端為“0”，其輸出端輸出處于延時(shí)通電狀態(tài)，延時(shí)過后延時(shí)繼電器19關(guān)閉。當(dāng)車輛停車發(fā)動(dòng)機(jī)不需要熄火時(shí)，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于二檔位，中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22直接向微處理器CPU10系統(tǒng)供電。當(dāng)車輛停車發(fā)動(dòng)機(jī)需要自動(dòng)熄火時(shí)，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于一檔位，中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和延時(shí)繼電器19在延時(shí)階段內(nèi)向微處理器CPU10供電，延時(shí)過后自動(dòng)斷電發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火，如圖5所示。
光電傳感器27安裝在變速箱與里程表軟軸的接口處，當(dāng)車輛在行駛時(shí)，光電傳感器27將里程表軟軸的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳遞給延時(shí)繼電器19，使延時(shí)繼電器19延長通電工作時(shí)間，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)車輛停駛時(shí)，由于延時(shí)繼電器19接收不到里程表軟軸處的光電傳感器27轉(zhuǎn)換的電信號(hào)，將在延時(shí)階段后自動(dòng)斷電使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。BCD碼20與延時(shí)繼電器19相連接，且控制延時(shí)時(shí)間。電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端與延時(shí)繼電器19和微處理器CPU10相連接，兩個(gè)輸出端中一端與無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11、逆變橋開關(guān)模塊12和高壓隔離線路13連接，另一端與譯碼電路IC14和光電隔離耦合模塊15連接。當(dāng)電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端電平為“0”時(shí)，其兩個(gè)輸出端均為“0”，當(dāng)電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端其中一個(gè)電平為“1”另一個(gè)電平為“0”時(shí)，其兩個(gè)輸出端一個(gè)為“1”，另一個(gè)為“0”；當(dāng)電平轉(zhuǎn)換21的兩個(gè)輸入端電平均為“1”時(shí)，其兩個(gè)輸出端反之，一個(gè)由“1”反為“0”，另一個(gè)由“0”反為“1”，如圖5所示。
汽車發(fā)電機(jī)輸出電壓是隨汽車曲軸的轉(zhuǎn)、車速和使用負(fù)載的變化而改變的，本發(fā)明適用于在汽車上充當(dāng)發(fā)電機(jī)使用。本發(fā)明在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，發(fā)電輸出端的電壓采用三級(jí)電壓穩(wěn)定和調(diào)整。第一級(jí)是采用主繞組5的變結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定和調(diào)整電壓的；第二級(jí)是采用附加繞組6來實(shí)觀電壓穩(wěn)定和調(diào)整的；第三級(jí)是利用穩(wěn)壓電路17來進(jìn)一步達(dá)到電壓的調(diào)整和穩(wěn)定的。
實(shí)施例4主繞組5和附加繞組6變結(jié)構(gòu)特性利用微處理器CPU10片內(nèi)存儲(chǔ)器ROM中予先設(shè)制的運(yùn)行程序，經(jīng)過譯碼電路14編輯成相應(yīng)的邏輯程序后，指令邏輯開關(guān)電路16按邏輯程序要求，將主繞組5和附加繞組6組合成相應(yīng)的組合結(jié)構(gòu)控制輸出電壓。能在不同的轉(zhuǎn)速和不同的負(fù)載變化下，保持穩(wěn)定的電壓輸出。根據(jù)上述各功能的控制源反饋的信息，可按微處理器CPU10片內(nèi)存儲(chǔ)器ROM中予先設(shè)制的啟動(dòng)模式、發(fā)電模式、主繞組換向模式、電樞繞組邏輯組合模式、電壓穩(wěn)定和調(diào)整模式、系統(tǒng)關(guān)閉等程序運(yùn)行。鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22采用單刀兩擲兩擋鑰匙開關(guān)。Ⅰ檔為不熄火檔，Ⅱ擋為可熄火擋，可安裝在原來位置。當(dāng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于Ⅰ檔時(shí)，電源火線則通過鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22，直接向全系統(tǒng)供電。當(dāng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22處于Ⅱ檔時(shí)，電源火線則通過鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22，向延時(shí)繼電器19供電，然后(在延時(shí)內(nèi))再向全系統(tǒng)供電。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23安裝在油門踏板臂上，并與手剎開關(guān)24、空檔開關(guān)25串聯(lián)后將火線與延時(shí)繼電器19輸入端連接。制動(dòng)開關(guān)26利用原車剎車燈開關(guān)。光電傳感器27串接在里程表軟軸與變速箱聯(lián)接口上，如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)，本發(fā)明的特征是在中央控制微處理器控制下，由電機(jī)本體9、轉(zhuǎn)子位置傳感器7、無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11、逆變橋開關(guān)模塊12、邏輯組合模塊16、穩(wěn)壓電路17和中央控制微處理器CPU10組成；電機(jī)本體9呈無框架薄餅式，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪1處，并含在離合器殼體內(nèi)，把轉(zhuǎn)子永磁磁極2設(shè)置在曲軸飛輪1上，主繞組5設(shè)置在定子上；轉(zhuǎn)子永磁磁極2設(shè)置在曲軸飛輪1的外圓或內(nèi)圓上，轉(zhuǎn)子永磁磁極2呈多極對(duì)瓦片狀高磁能釹鐵硼永磁體，按N-S-N-S相互交錯(cuò)排放，構(gòu)成多極對(duì)永磁轉(zhuǎn)子，并與曲軸30直接連接；定子鐵心3的內(nèi)緣和外緣均設(shè)有帶嵌線槽的環(huán)狀硅鋼片，并相互絕緣疊成，定子鐵心3的嵌線槽中嵌入多相主繞組5，在定子鐵心H軛部4繞有雙股正反向的附加勵(lì)磁繞組6，主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6串接在一起，定子鐵心3設(shè)置在固定支架8，固定支架8和安裝盤29固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端部上，當(dāng)向主繞組5饋電時(shí)，則使主繞組5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)曲軸30旋轉(zhuǎn)，當(dāng)曲軸30帶動(dòng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2時(shí)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁磁極磁場(chǎng)切割主繞組5，主繞組5產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)即發(fā)電；主繞組5和附加繞組6的雙股反向繞組串接在一起，且附加繞組6繞組直接繞在定子軛部，附加繞組6的其中一股繞組股與主繞組5為常串接，另一股反向繞組為定子軛部的附加軛部的磁導(dǎo)和繞組感抗的補(bǔ)償線圈繞組，主繞組5和附加繞組6與邏輯組合模塊16相連接，構(gòu)成輸出端第一級(jí)和第二級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率增加，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1也升高，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之增加，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V1則降低，反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，頻率下降，主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也下降，流經(jīng)附加繞組6繞組的電流隨之減小，使主繞組5感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則升高，邏輯組合模塊16通過光電隔離耦合模塊15與譯碼電路IC14連接構(gòu)成繞組邏輯組合電路35。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于穩(wěn)壓模塊17與邏輯組合模塊16相連接，穩(wěn)壓模塊17構(gòu)成第三級(jí)電壓穩(wěn)定調(diào)整，穩(wěn)壓模塊17與微處理器CPU10相連接構(gòu)成穩(wěn)壓電路36，微處理器CPU10根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁磁極2的轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)壓模塊17運(yùn)行，繼第一級(jí)和第二級(jí)調(diào)整在一定的范圍值后，再執(zhí)行本第三級(jí)調(diào)整，把交變激勵(lì)電動(dòng)勢(shì)和交變電電流更進(jìn)一步穩(wěn)定為一定值的直流電壓，并向全車用電設(shè)備供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于主繞組5通過高壓隔離線路13與逆變橋開關(guān)模塊12相連接，并受控于無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11接受轉(zhuǎn)子位置傳感器7和微處理器CPU10的指令，構(gòu)成電子換向電路34實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)換向功能；邏輯組合模塊16，控制和改變主繞組5的邏輯連接形式與附加勵(lì)磁繞組6的邏輯連接形式，在轉(zhuǎn)子的不同轉(zhuǎn)速時(shí)，改變定子繞組5的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和發(fā)電輸出端的電壓；轉(zhuǎn)子位置傳感器7設(shè)置在定子鐵心3上并于微處理器CPU10和無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11相連接，將轉(zhuǎn)子磁極2的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋到微處理器CPU10進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將電信號(hào)饋送到無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器11和譯碼電路IC14，經(jīng)譯碼后把程序指令傳輸給逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16，逆變橋開關(guān)模塊12和邏輯組合模塊16向主繞組5和附加勵(lì)磁繞組6提供正確的換向次序邏輯信號(hào)；微處理器CPU10通過電平轉(zhuǎn)換21與光電傳感器27和與延時(shí)繼電19相連接，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24和空檔開關(guān)25串聯(lián)連接后并與微處理器CPU10相連接構(gòu)成電機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24和空檔開關(guān)25中任意一個(gè)開關(guān)未閉合，則發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)；鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22與延時(shí)繼電器19相連接，延時(shí)繼電器19的延時(shí)時(shí)間取決于與其相連接的BCD碼20，穩(wěn)壓模塊17與微處理器CPU10相連接，鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22與系統(tǒng)電源32相連接，電子電源開關(guān)28與微處理器CPU10相連接，構(gòu)成中央控制電路33。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22并通過串聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)23、手剎開關(guān)24、空檔開關(guān)25和制動(dòng)開關(guān)26向微處理器CPU10提供起動(dòng)信號(hào)，中央控制電路33的系統(tǒng)電源32經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22或經(jīng)鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和延時(shí)繼電器19向微處理器CPU10提供系統(tǒng)電源；延時(shí)繼電器19的兩個(gè)輸入端分別與鑰匙點(diǎn)火開關(guān)22和光電傳感器27，輸出端與電平轉(zhuǎn)換21的輸入端相連接，只有當(dāng)兩個(gè)輸入端均為“1”時(shí)，其輸出端才為“1”，當(dāng)其中一個(gè)輸入端均為“1”，另一個(gè)為“0”時(shí)或兩個(gè)輸入端均為“0”時(shí)，其輸出端為“0”，其輸出端輸出處于延時(shí)通電狀態(tài)，延時(shí)過后延時(shí)繼電器19關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明是車輛用綜合電機(jī)系統(tǒng)。在車輛上可替換發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪并共用一個(gè)電機(jī)本體的車輛專用綜合電機(jī)系統(tǒng),在中央控制微處理器控制下,向其饋電時(shí)具備起動(dòng)機(jī)功能、被趨動(dòng)時(shí)可作為發(fā)電機(jī)使用,可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。車輛能實(shí)現(xiàn)多次停車,使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火,熄火后起動(dòng)迅速。徹底排除發(fā)動(dòng)機(jī)怠速尾氣中有害物的排放,既節(jié)省能源、節(jié)約開支,有利環(huán)保,達(dá)到綠色環(huán)保,回歸自然,凈化環(huán)境。
文檔編號(hào)H02K1/16GK1323091SQ01118080
公開日2001年11月21日 申請(qǐng)日期2001年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
發(fā)明者笪桂生, 尹聰蘭, 笪維鴻, 笪維強(qiáng) 申請(qǐng)人:笪桂生