[发明专利]轻型发电组

说明书

发明背景

本发明涉及轻型便携式发电机。

一般说来，人们已经知道便携式直流发电机。便携式发电机一般包含一个普通的用柴油或汽油作动力的引擎，引擎的转轴与发电机相连。发电机包括一个定子，和用来与引擎转轴一起旋转的转子。转子产生磁场。当磁场与定子上的绕组相交时，就感应出电流。通常把感应电流加于桥式整流器，有时经稳压，并提供作为输出。现有技术的发电机例子包括Generac G1000(950瓦，49磅)、HondaEX1000(1000瓦，57磅)和Yamaha EF1000(1000瓦，55磅)。虽然便携式装置通常没有交流输出，但可以通过向逆变器施加直流信号来提供交流输出。

谈到便携式，现有技术的发电机装置要么既重又笨；要么不能提供足够用于普通用途的持续功率。此外，现有技术的装置通常要么提供较小电流和较高电压(例如115伏)的输出，要么提供较低电压、较大电流的输出(例如，在25到200安培下为12或24伏特)，重量近似为40至65磅，干重。但是，在许多情况下，要求既具有高电压小电流输出(例如灯光或电动工具的应用场合)，又具有低电压大电流输出(例如由某人用背带容易携带的装置对电池充电或突然启动车辆的应用场合)。

发明概述

本发明提供一种真正重量轻的发电机，这种发电机能够提供足够用于普通用途的持续功率。按照本发明的一个方面，采用转子实现轻型发电机，转子使用高能积(energy product)永久磁铁。

按照本发明的另一个方面，转子直接安装在引擎转轴上。转子与引擎耦合足够紧，从而可保持定子和转子之间的空气隙，除了引擎中通常采用的那些以外，不用轴承。

按照本发明的另一个方面，转子是一种多极设计，其中，一半的极由高密度磁铁组成，而另一半极由中间极(consequence pole)组成，从而使高密度磁铁得到最大使用。

按照本发明的另一个方面，采用多绕组定子，以提供低电压、大电流输出(例如用于电池充电)和高电压小电流、输出(例如用于灯光和电动工具)。

按照本发明的另一个方面，可以提供两种可选的电压、大电流输出(例如12伏和24伏)。

按照本发明的另一个方面，发电机功率输出对转子重量的比值超过每磅150或200瓦/磅，更好的是500瓦/磅，再好的是700瓦/磅，最好的是800瓦/磅。

附图简述

下面参见附图来描述本发明，图中，相同的标号表示相同的元件。

图1是按照本发明的轻型发电机组的图；

图2是图1所示发电机组的侧面局部剖视图；

图3是图1所示发电机、支架和安装板的部件分解视图；

图4是图1所示发电机组的发电装置的部件分解视图；

图5是局部切开发电机装置机壳和控制电路板的图；

图5A示出的是另一种形式的发电机装置机壳的内部；

图6是定子绕组的示意图；

图7A是定子绕组和控制电路的示意框图；

图7B是图1所示发电机组的控制电路示意方框图；

图7C是控制电路的示意图；

图8A、8B、8C和8D是按照本发明一个方面的转子的正视图、侧面剖视图和部件分解正视图；

图9是包含一逆变器的控制电路方框示意图；

图9A揭示的是图9中电流的合适的稳流器；

图10是图9所示电路的信号提供处的三相稳压器、单相桥；

图11是合适的逆变器控制部分的示意图；

图11A-11F是逆变器运行的示意的存储器映射(memory map)和流程图；

图12是基本电力变换器的示意图；

图13是图9中采用图12所示基本电力变换器的图9的逆变器的输出波形图；

图14是严密模拟正弦波形的输出波形图；

图15和15A是在产生图14所示波形时采用的另一种辅助绕组电路的示意图；

图16是适于用来产生图14所示波形的电力变换电路的示意图；

图17是用来产生图14所示波形的另一种电力变换电路的示意图；

图18A和18B是各种状态下扼流控制的示意描述图；

图19A和19B分别是采用外转子的另一种发电机的部件分解侧面剖视图和外转子的俯视图。

较佳典型实施例的详细描述

参见图1和图2，按照本发明的轻型便携式发电机包含引擎12、高输出小型发电机装置14和安装支架16。