[发明专利]具有阻抗匹配原动机输出能力以便以最大效率工作的发电机

说明书

本发明涉及一种原动机驱动的发电机，特别是，涉及一种具有内部阻抗的新型发电机，其阻抗选择用以在整个原动机速度范围内匹配原动机输出驱动能力，以便获得最大效率和最小辐射。

众所周知，为驱动发电机，采用与发电机转轴连接的原动机。典型地，响应于发电机中励磁线圈的激励提供发电机的电输出；励磁线圈本身和各励磁电子元件既贵并且是不期望的。再有，励磁线圈的使用经常会使发电机在较低效率下工作。这通常是所不期望的。尤其是，当原动机与发电机一起装在电动车辆中时，其中车轮是通过电动机直接或间接地接收发电机所提供的动力来驱动的，效率的增大将不仅改进燃料的消耗，而且还会导致污染和其他不期望特性的减小。

因此，人们希望提供一种永磁发电机，其无励磁线圈和励磁装置，使该发电机可直接通过原动机以最大效率进行驱动。

根据本发明，原动机具有输出轴，其在ω速度下的转动可确定输出功率函数，该函数在每个ω数值下具有输出功率/ω斜率M_d，并且其可耦合到发电机上，以便响应于输出轴的转动而产生电力，然后选择发电机的电气阻抗，使发电机具有的输出功率/ω斜率M_g近似于M_d斜率，以便增大效率。

在现有优选实施例中，发电机斜率是在原动机斜率的两倍以内。正如在混合电动车辆中所使用的，其中电动车辆具有原动机柴油发动机，其在0.15hp/rev.数量级下具有的运行曲线斜率M_g，可选择发动机阻抗Z，以便使产生的运行曲线斜率M_g在约0.075hp/rev.与约0.3hp/rev.之间。

因此，本发明的目的就是提供一种发动机驱动的发电机，其可选择一定阻抗用以使发电机的运行特性匹配于驱动发动机特性，并由此增大效率。

本发明的一种用于产生电力的装置，其包括：

原动机装置，其具有在一定速度ω下转动的输出轴，原动机的输出功率是原动机的速度ω的函数，其在每个ω数值下具有等于输出功率/速度ω的斜率M_d；

发电机装置，其用于响应于所述轴的转动提供电力，并且其阻抗可进行选择，使发电机输出功率/ω的斜率M_g近似于所述斜率M_d。

在结合附图来阅读，对于本技术领域的普通专业人员来说，将使本发明的这些和其他目的更加清楚，其中类似的元件采用类似的参考标记表示。

附图的简要说明。

图1是发动机驱动的发电机并且其上一般加载的示意方框图，正如在混合式电动车辆等中所看到的；

图2是一组坐标曲线，其表示由发动机驱动的、阻抗匹配的本发明发电机所提供的电压和电流；

图3是本发明新型匹配发电机的Thevenin等效电路；

图4是一曲线图，其表示：特定柴油发动机的最大和净功率曲线；现有技术的不匹配发电机的工作曲线；和根据本发明的一组新型匹配发电机的工作曲线；和

图5是一曲线图，其表示：用于一种特定工作情况的电压-电流运行曲线组、和恒定负载-电力曲线，其表示出这样的工作方式，其中根据本发明的原理可以使原动机-发电机效率达到最大。

优选实施例的详细描述。

首先参见图1，系统10，如用于混合电动车辆等的动力系统，使用发动机11作为原动机。燃料源12连接于发动机的燃料输入端11a，其中燃料在发动机中燃烧使输出轴11s以一定转动速度或频率ω转动。发动机轴11s的转动速度ω可设置成响应于由发动机/负载控制器装置14输出14b而在发动机控制输入端11b上所提供的信号。装置14具有至少一个输入/输出口14a，其连接用以在电气布线总线16上接收或传递来自发电机负载装置18的电信号，其负载装置18可含有传感器进行转换，并且类似的转换器和/或操纵器可连接于至少一个端部操纵装置上，如在混合电动车辆等中的轮驱动电动机。