[发明专利]采用磁路控制的转子、发电机和控制系统以及控制方法

说明书

本发明公开了一种采用磁路控制的转子、发电机和控制系统以及控制方法，其中转子包括：转子轴；一对爪极，安装于转子轴，每一个爪极具有多个极爪，一对爪极的多个极爪形成多个间隙，周向相邻的两个间隙内设有减震件，减震件包括具有第一厚度的第一减震件和具有第二厚度的第二减震件，第一厚度小于气隙的厚度，第二厚度大于气隙的厚度；永磁环；锁止机构，使爪极随转子轴同步转动且允许爪极沿转子轴独立转动；制动机构，能够在外部制动力作用下制动一对爪极中的任意一个。本发明通过控制发电机转子一对爪极的极爪的相对位置，从而控制一对爪极的主磁路是否流经定子铁芯，进而达到控制永磁发电机工作状态的目的。

技术领域

本发明涉及采用磁路控制的转子、发电机和控制系统以及控制方法。

背景技术

汽车发电机是汽车的重要部件之一。采用内燃机的汽车发电机普遍是由发动机以皮带传动方式进行能量传递的。在发动机运转期间，发电机始终随发动机转动。在汽车运行期间，对蓄电池充电和为车辆电气系统供电，是汽车发电机的主要功用。当蓄电池充电过程完成后，发电机将停止发电，由蓄电池为车辆电气系统供电，直至蓄电池放电电压低于设定值时，发电机再次进入发电状态。

汽车无刷发电机主要包括汽车无刷发电机旋转变压器馈能式无刷发电机和永磁无刷发电机。当前普遍应用的汽车无刷发电机为旋转变压器馈能式无刷发电机。由于旋转变压器部分占用了发电机腔体内的部分空间，而且还必须对旋转变压器输出的交流电进行整流，才能为发电机转子电磁铁供电。因此，旋转变压器馈能式无刷发电机效率和比功率都比较低。

当前在极少车型上应用的汽车永磁无刷发电机具有结构简单，工作效率高的明显优势。但因其在完成蓄电池充电后的空转阶段(即：不发电阶段)，是通过电子开关单元电路切断发电机和蓄电池之间的电流(即：发电机处于空载状态。)来达到停止对蓄电池充电目的。发电机处于空载状态时的输出电压为负载状态电压的数十倍。一旦电子开关单元电路损坏，将会造成车辆电气系统大量零部件的瞬间损坏。由于存在这个设计缺陷，汽车永磁无刷发电机无法普及应用。

发电机的工作原理是：在发电机转子磁场因转子转动，使转子磁场通过定子铁芯形成磁路，导致定子绕组的磁通量随转子转动周期性变化，从而在定子绕组中产生了交流电。

当前汽车永磁发电机的转子左、右爪极(即：左、右磁极)的相对位置是固定的，左、右爪极(磁极)的间隙远大于转子与定子之间的间隙，因此，转子磁场的主磁路必然通过定子铁芯。又由于发动机与发电机之间的动力传递采用皮带连接，发动机运转期间发电机在皮带的带动下始终运转。因此，发电机始终处于发电状态。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种采用磁路控制的转子，可以控制转子磁场的主磁路是否流经定子，进而达到控制永磁发电机工作状态的目的。

本发明的另一目的是提供一种采用磁路控制的发电机。

本发明的又一目的是提供一种控制系统。

本发明的再一目的是提供一种控制方法。

针对上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用磁路控制的转子，其外周设有定子，所述转子和所述定子之间隔着具有预定厚度的气隙，包括：

转子轴；

一对爪极，安装于所述转子轴，每一个所述爪极具有沿轴向延伸并沿周向排列的多个极爪，所述一对爪极的多个极爪沿周向相互交错嵌入且形成沿周向排列的多个间隙，周向相邻的两个间隙内设有安装于极爪的厚度不同的减震件，所述减震件包括具有第一厚度的第一减震件和具有第二厚度的第二减震件，第一厚度小于气隙的厚度，第二厚度大于气隙的厚度；

永磁环，设于所述一对爪极之间；

锁止机构，使爪极随所述转子轴同步转动且允许爪极沿所述转子轴独立转动；