[发明专利]操作发电机的方法及实施该方法的电路

说明书

在图8及图10中以简化方式概要地示出了一种公知的大功率发电机。该发电机具有一个六极的定子1及它激式转子2。定子绕组3a、3b被布置在定子1的各极上，当转子转动时在所述绕组中感应出电压。设置了两种类型的定子绕组3a、3b，即具有细导线及多圈数的第一定子绕组3a和具有粗导线及圈数为第一定子绕组3a圈数的一半的第二定子绕组3b。

第一定子绕组3a的尺寸的选取截面尺寸，使得它们的电流输出在约1000rpm(转/分)时开始。由于它们的截面尺寸及它们的圈数，它们的电流输出被限制为在8000rpm时约35A(图9中虚线)。

第二定子绕组3b仅在约2000rpm时开始输出电流，但被设计来输出大电流。在全激励时，它们在约8000rpm时允许流过高达75A的电流。

如图10中表示的电路图所示，各个类型的绕组并联地连接，其结果是，在两种类型的定子绕组3a,3b中产生的电流相加起来。因此，最大电流输出为35A+75A，这就是说该发电机可获得共110A的电流输出。

该发电机以小结构尺寸获得了大功率输出，在其工作电流上升到约60安培时仅发生相对轻微发热，因为第二定子绕组3b仅负荷最大电流的一半。

该发电机不适用于低于1000rpm的转速，因为发出的电压太小，以致不能在负载上引起相应的电流。如果第一定子绕组3a设计得在例如转速为500rpm时它们产生足够的电压输出，则它们的圈数必将明显地增加，并必须使用相对地更细的导线。其结果是，电流上限将急剧地下降，及这些线圈的输出对额定工作时的总电流将起不到明显的作用。

在具有手动起动装置的发动机，诸如船用发动机的情况下，在起动阶段期间例如仅产生非常低的转速、如150rpm。这类“小型”发动机装有电子控制器和/或喷射装置，结果是，即使使用了手动起动装置也必须提供电池，因为在150rpm时公知发动机不会产生约10伏的足够高的电压，以便能使这些电装置，尤其是电喷装置工作。

如果该发动机这样地设计，即它在150rpm时已能产生出10伏电压，则在低转速时将输出合适的电压值，但因为输出电压正比于转速，例如，在6500rpm时这将产生出430伏的电压。用于如此高的电压下的元件是很昂贵的。在发动机用于机动车的情况下，将借助于专门的调节装置使电压调节到所需值。但是这种电压调节意味着可观的技术及经济付出，尤其是为了调节这种幅度范围的电压。

本发明所基于的目的是，提供一种操作发电机的方法，它能使发电机甚至工作在非常低的转速上，并在此情况下，发电机在高转速时发出的电压也能使用从市场上可得到的元件来实现。最好，根据本发明的方法使发电机从150rpm的低转速开始工作成为可能。此外，本发明的目的还在于，提供一种用于发电机的电路，它能使发电机工作在大的转速范围上，并尤其是工作在低转速上。

该目的是借助具有权利要求1中特征的方法及具有权利要求5和13中特征的电路来实现的。

根据本发明的方法，发电机的发电绕组在低转速时相串联，其结果是绕组中感应电压相加。在高转速时，这些发电绕组相并联，其结果是绕组中感应电流相加起来，而发电机的总输出电压得以下降。

从并联电路到串联电路的转换是本发明的基本原理，因为输出电压可借此以简单方式保持在所需范围内。

以下将参照附图以例子方式对本发明作更详细的解释，附图以简化方式概要地表示：

图1：表示根据本发明使用6个直流发电机单元的方法的概要图；

图2：概要地表示一个DC发电机单元的结构；

图3：表示可实施本发明方法的一种电路；

图4：表示一种改进型电路；

图5：表示根据本发明方法工作并具有四个电路级的发电机电压曲线图；

图6：表示不用有源开关元件的转换结构；

图7：表示另一不用有源开关元件的转换结构；

图8：概要地表示公知发电机的定子和转子；

图9：表示图8中发电机的电流输出曲线图；

图10：表示图8中所示发电机工作时使用的电路。

使用根据本发明的方法，发电机以这样的方式工作，即它们输出的输出电压处于预定范围内，而不用复杂的电压调节器。

正如众知的，发电机包括静止的定子1和转动的转子2。发电机绕组3通常设置在定子1上，当转子2转动时在所述绕组中感应出电压。

为了便于说明本发明原理，将考虑连接于一个DC发电机单元4的三个发电机绕组3(图2)。