[发明专利]永磁电动机和发电机以及机车中包括该永磁电动机和发电机的混合马达

说明书

本发明涉及一种电动机，该电动机是三相永磁(无刷)径流式类型，尤其是适合于安装在四冲程发动机的曲轴上以用作电动机和发电机的类型，并由此确定一种混合马达。

在能以有利的方式用在具有四冲程单缸发动机的机车上的此种构造中，转子设有一定数量的永磁体并且转子预先布置成在四冲程发动机运行时直接地由曲轴拖动旋转，以对车辆电池再充电。

应注意的是，此种构造允许通过将制动期间所使用的一部分能量转换成电流来回收这部分能量。

在起动四冲程发动机时，电动机用作由同一电池馈电的起动电动机。有利地，可在车辆停止时设置用于自动地关闭四冲程发动机的系统，一旦再次请求驱动功率，系统就自动地管理发动机的重新起动。

在该方案中使用定子，该定子具有基本上圆形的结构，且该结构具有由铁磁材料制成的齿，电线缠绕在齿上，电流流过电线：这些齿被分成针对每相的组，典型地使用三相的方案。

在径流式电动机－发电机中，齿数和绕组类型的选择影响电动机内部的损耗和在再充电阶段期间使用的短路电流量，这又确定了电池中的更高或更低的电压。

另一方面，在具有较小尺寸、例如具有125或150cc排量的发动机中，可用于容纳电机的空间是有限的，而实际上对于所使用的电动机类型而言，该空间消耗须较低以便不会过多地影响包括该电动机的机车的成本。

应注意的是，在性能水平上，电机须以约80A的电流供给高达8.0Nm的扭矩。一旦给出这些构造限制，就必须优化定子构造以减小短路电流：较低的短路电流会允许减小电机上的损耗并且实现更小的控制电子装置。在再充电阶段期间，建立控制周期，并且控制电子装置在该周期期间而作用如下：对于一个周期部分，使电力机器的各相短路，而对于剩余的部分，将该电流供应给电池。

欧洲专利Nr.EP 1,344,296描述了在电动机中的一种特定绕组布置，其中，设置较多的齿但具有减小的尺寸。为了获得该构造，每相中的绕组将串联地连接的三个齿归成一组。

然而，由于齿的减小的尺寸使得绕组自身难以施加在每个齿上，该构造结果是极为复杂的。

国际申请Nr.WO 00/76054A1描述了一种定子，由铁磁材料制成的齿设置在该定子中，而这些齿上并不设有绕组。然而，该构造包含较多齿。

日本申请Nr.JPH03178536描述了绕组在定子中的布置，其中，各齿连续地交替以使每个齿都属于不同的相，其中，每相的绕组并联地布置在各齿之间。然而，即使该构造也适应于具有较多齿的定子。

本发明要解决的技术问题是要提供一种电动机－发电机，该电动机－发电机允许克服参考现有技术所提到的缺陷。

上述问题通过如下这种电动机－发电机来解决，该电动机－发电机是三相径流式永磁类型，该电动机－发电机包括定子，该定子围绕转子并且具有多个齿，每个齿均设有相应的电绕组，该电绕组由导线和相应的端极扩大部所实施，且这些齿被分组使得每组对应于一相，其中，每组的每个单个齿的各绕组并联地连接在这些齿之间，并且其中，相邻的端极扩大部之间的距离是用以允许导线通过的最小值，并且其中，通过识别包括两个相邻齿、相应的转子轭和定子轭、相应的永磁体的厚度和对应的气隙的第一磁路以及包括两个相邻齿、相应的转子轭、所述相邻齿的各个面对的端极扩大部的相应半部和这些端极扩大部之间的距离的第二磁路，第一磁路和第二磁路的磁阻具有相同的量级。

该电动机－发电机的主要优点包括：通过使用具有正好合适尺寸的定子齿来允许绕组本身在电动机中的简易实施，同时通过获得减小的短路电流，从而在再充电阶段期间产生较小的电池疲劳。

下文将通过参考附图，根据作为示例而非出于限制性目的提供的本发明的较佳实施例来描述本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的电动机的定子的剖视图；

图2示出了施加至图1所示的定子的绕组的方案；以及

图3示出了图2中绕组方案的磁路。

通过参考附图，电动机－发电机以剖视图示出并且由附图标记1标示。

该电动机－发电机设置在混合马达(未示出)中，该混合马达包括单缸四冲程内燃机，其中，电动机－发电机的转子直接地装配在内燃机的曲轴上。

具体地，该组件提供这样的构造，其中，电动机－发电机在内燃机的相应发动机缸体的与该发动机连接至车辆、尤其是机车的传动机构的一侧相对的一侧上装配在曲轴上。

电动机－发电机是永磁类型的并且具有三相，其中定子位于转子外部，该定子由9个齿构成，这些齿针对每相进行分组，每组由三个齿组成。