用於車輛空調和製冷系統的包括發電機和電馬達的組件的製作方法
2023-07-24 15:46:06 1
用於車輛空調和製冷系統的包括發電機和電馬達的組件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種組件(1)，所述組件包括：-驅動壓縮機(15)的柴油內燃機(3)；-帶有永磁體的發電機(4)，內燃機通過滑輪-皮帶系統驅動帶有永磁體的發電機(4)的四極轉子和軸(25)轉動；-車輛空調或製冷系統的冷凝器和/或蒸發器的一個或多個電馬達(8、9)，所述發電機直接給所述一個或多個電馬達(8、9)供電，電馬達的供電電壓是發電機的輸出電壓；-輔助電馬達(16)，用於在內燃機不驅動或不能驅動壓縮機(15)時驅動壓縮機(15)；-空調或製冷系統的冷凝器和/或蒸發器的電馬達(8、9)的供電的切換裝置(10)，所述切換裝置能夠從通過發電機(4)供電切換到通過外部電網(11)供電，所述切換裝置(10)包括一個或多個能夠控制從電網(11)給電馬達供電的開關(12)。
【專利說明】用於車輛空調和製冷系統的包括發電機和電馬達的組件
【技術領域】
[0001]本發明涉及由包括內燃機和電力生產裝置的組件生產電力，以便給一個或多個電馬達供電。
【背景技術】
[0002]存在簡化且便於驅動製冷或空調系統並降低電力生產裝置成本的需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的特別在於滿足該需求，並且因此其目標是一種組件，該組件包括:
[0004]-內燃機；
[0005]-其軸被內燃機驅動旋轉的發電機；以及
[0006]-一個或多個電馬達，尤其是車輛空調或製冷系統的電馬達，發電機直接給所述一個或多個電馬達供電，所述一個或多個電馬達的供電電壓是發電機的輸出電壓。
[0007]所述一個或多個電馬達可以分別用於驅動風扇，並且作為冷凝器和/或蒸發器的馬達。
[0008]根據本發明，每個馬達直接與發電機連接，沒有如電壓調節器或逆變器之類的中間電子裝置，這樣可以降低組件的成本。因此，根據本發明的組件可以沒有逆變器。不需通過連續總線為所述馬達供電。
[0009]組件可以包括單一冷凝器，或者作為變型，包括多個冷凝器。例如組件可以包括兩個冷凝器。組件可以包括單一蒸發器，或作為變型，包括多個蒸發器。組件可以例如包括兩個蒸發器。
[0010]所述一個或多個馬達可以是異步或同步馬達。它們可以是三相的。它們可以是單速或雙速馬達，這樣無論內燃機的速度如何都可以保持相似的通風性能。因此可以在內燃機的速度增加情況下限制吸收的功率。例如，內燃機的轉速可以為1600rpm和2200rpm。
[0011]所述一個或多個馬達優選是異步馬達，所述異步馬達的結構簡單，使用可靠。因此，馬達的終端的υ/F比恆定，由於通過發電機供電，因此這是可能的。在內燃機的速度降落的情況下，電壓也會降落，但U/F比保持恆定。在馬達為雙速馬達的情況下，如果速度太低，可以改變聯接，並轉換到另一極上。
[0012]所述一個或多個馬達可以沒有永磁體，或作為變型，包括永磁體。
[0013]一個馬達或至少一個馬達可以包括四極或六極轉子，這樣可以以低的消耗功率低速運行。
[0014]所述一個或多個馬達可以在它們的軸的每個自由端處包括風扇。
[0015]內燃機可以是柴油發動機。內燃機和電馬達可以屬於車輛的製冷或空調系統。內燃機可以與用於推進車輛的發動機不同。
[0016]發電機是同步發電機。
[0017]內燃機可以通過滑輪-皮帶系統驅動發電機的軸。這種滑輪-皮帶驅動可以把發電機的輸出頻率調節到內燃機的速度，以便可以使用能直接在電網上使用而不降低性能的風扇的電馬達。例如，所述一個或多個馬達可以設計為在230V和50Hz下運行，但也可在207V和45Hz下運行，這是因為可以將發電機驅動到每分鐘1350轉。如果內燃機的轉速為每分鐘1600轉，皮帶輪之間的比為1.125，則由於發電機的不引起任何滑動的同步結構，例如具有四極的發電機被驅動到每分鐘1800轉,並輸送和電網一樣的60Hz的輸出電壓。
[0018]因此，可以通過內燃機以選定的傳動比來驅動發電機的轉動，使發電機輸送的頻率與在車輛停止時用於給所述一個或多個馬達供電的外部電網的頻率相同。
[0019]發電機輸送的頻率可以通過公式f = p*N/2 與發電機的轉動頻率N相關，其中P為極對的數量，N為rad/s。對於4極結構，f = N/ π ,其中，ρ = 2。
[0020]發電機可以帶有永磁體。發電機的轉子可以包括永磁體，例如會聚磁通量的轉子或具有埋入的磁體的轉子。
[0021 ] 組件可以包括可以把由發電機供電轉換到由電網供電的所述一個或多個電馬達供電的切換裝置。在這種情況下，所述一個或多個馬達直接與電網連接，且因此發電機被隔開。
[0022]切換裝置可以設計為只能在車輛停止時啟動，這樣可以避免停車時內燃機運行引起的汙染。所述切換裝置可以包括可以控制從電網給所述一個或多個電馬達供電的一個或多個開關。每個開關可以包括一個或多個電子部件。每個開關可以由任何適當的方式形成，例如藉助一個或多個機電開關或半導體開關，如接觸器、繼電器、晶閘管、三端雙向交流開關、IGBT或二極電晶體。
[0023]所述一個或多個馬達可以在外部電網上運行，如230V和60Hz、或460V和60Hz、或400V和50Hz的電網。作為另一變型，所述一個或多個馬達可以是多電壓和多頻馬達。所述馬達也可以在50Hz的電網上運行。因此，這些馬達可以在全世界的電網上運行，這是因為所述馬達可以適應於任何使用地點和當地電網的特徵。
[0024]所述組件還可包括被內燃機機械驅動的壓縮機。驅動可通過滑輪-皮帶進行。所述組件至少在所述組件的正常運行模式下可以沒有被電馬達驅動的壓縮機。
[0025]組件還可包括輔助電馬達，用於在內燃機不驅動壓縮機或不能驅動時壓縮機時驅動壓縮機。驅動也可通過滑輪-皮帶進行。此輔助電馬達可以通過電網供電。
[0026]作為變型或補充，所述組件可以包括由發電機供電的電壓縮機。壓縮機可以包括壓縮機的電馬達和被所述馬達驅動的泵，這二者都位於密封區內。換句話說，組件可以包括密封壓縮機。電壓縮機可以通過發電機直接供電。電壓縮機的供電電壓可以是發電機的輸出電壓。
[0027]所述組件可以沒有電池。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]閱讀下面對本發明一些非限定實施例的詳細描述，並參照以下附圖可更好地了解本發明。
[0029]-圖1示出根據本發明形成的裝有電力生產裝置的車載或非車載的組件的示意圖；
[0030]-圖2是一種實施變型的與圖1類似的示圖；
[0031]-圖3是可在本發明中使用的發電機的立體圖；
[0032]-圖4和圖5是沿圖3的箭頭IV和V的視圖；
[0033]-圖6是圖3-5的發電機的轉子的示意性的局部橫截面；
[0034]-圖6a是發電機的一種實施變型的轉子的示意性的局部立體圖；
[0035]-圖7是發電機的一種實施變型的示意性的局部立體圖；
[0036]-圖8和圖9分別是根據本發明的冷凝器和蒸發器的馬達的示意性的局部立體圖；
[0037]-圖10不出發電機的輸出電壓相對於供應功率的變化；
[0038]-圖11是一種實施變型的與圖1類似的示圖。
【具體實施方式】
[0039]圖1示出組件1，該組件I 一方面包括內燃機3，另一方面包括具有發電機4的電力產生裝置2，可以通過內燃機3驅動發電機4的軸轉動。例如組件I裝在車輛上。在描述的例子中，內燃機是柴油發動機。
[0040]所述組件另外包括通過電力產生裝置2供電的車輛空調或製冷系統的電馬達。在描述的例子中，所述組件包括兩個冷凝器馬達8和一個蒸發器馬達9。
[0041]電力產生裝置2構造成使發電機直接給電馬達供電，即電馬達的供電電壓是發電機4的輸出電壓。
[0042]在描述的例子中，所述組件另外包括冷凝器和蒸發器的所述一個或多個電馬達供電的切換裝置10，該切換裝置10可以從由發電機供電切換到由外部電網11供電。切換裝置10包括可以控制從電網11給電馬達供電的開關12。
[0043]所述組件包括被內燃機2驅動的壓縮機15。驅動可以通過滑輪-皮帶進行。因此，所述組件可以沒有電驅動的壓縮機。
[0044]如圖2所示，組件還可包括輔助電馬達16，以便在內燃機沒有或不能驅動壓縮機時驅動壓縮機15。驅動可以通過滑輪-皮帶進行。所述輔助電馬達可以由電網11供電。儘管存在輔助電馬達16，但是組件在組件的正常運行模式下可以沒有電驅動壓縮機。
[0045]圖3-6詳細示出發電機4。發電機4可包括帶有分布繞組的纏繞定子。轉子可以帶有永磁體或被(繞組)纏繞。在描述的例子中，發電機4包括有埋在極性表面20下的永磁體18的轉子19,如圖6所示。示出的轉子包括四個極20。
[0046]發電機包括凸緣22，其使得位於發電機前的軸承23可以拆卸下來。
[0047]另外，內燃機3通過滑輪-皮帶驅動發電機4的軸25，其可以將發電機的輸出頻率調節至內燃機的速度。內燃機3可以以不同的速度驅動發電機4。例如，當發電機的負荷小時，內燃機3的轉速比較低，並且當發電機3的負荷增加時，內燃機3的速度可以增加。
[0048]圖7所示是一種實施例，其中，發電機4包括有分布繞組的定子和包括埋入的永磁體和四個極的轉子。例如此發電機在運行速度為1800rmp下的功率為3.5kVA。
[0049]發電機可以包括8個極，而不超出本發明的範圍。
[0050]圖8示出冷凝器的馬達8的一種實施例。馬達8在該示例中包括具有四個極的轉子。
[0051]圖9示出蒸發器的馬達9的實施例。例如蒸發器在其軸的每個自由端9a包括風扇。
[0052]圖10示出以Volts表示的發電機的輸出電壓相對於以Watts表示的供應功率的變化。曲線T表示理論值，曲線A表示用如圖6所示的具有埋入的永磁體的發電機得到的值，曲線B為用圖6a所示的具有粘在表面的永磁體的發電機得到的值。
[0053]在前面的描述中，壓縮機15至少在組件的正常運行方式下被內燃機3驅動，否則的話，電壓縮機15通過發電機4供電，那麼也不超出本發明的範圍。例如，圖11示出包括直接由發電機4供電的電壓縮機15，電壓縮機的供電電壓是發電機4的輸出電壓。
[0054]除非專門指出，表述「包括」應理解為「包括至少一個」的同義詞。
【權利要求】
1.一種組件(1)，包括: -柴油內燃機(3)，所述柴油內燃機(3)驅動壓縮機(15)； -帶有永磁體的發電機(4)，內燃機通過滑輪-皮帶系統驅動所述帶有永磁體的發電機(4)的四極轉子和軸(25)轉動； -車輛空調或製冷系統的冷凝器和/或蒸發器的一個或多個電馬達(8、9)，所述發電機直接給所述電馬達(8、9)供電，所述電馬達的供電電壓是所述發電機的輸出電壓； -輔助電馬達(16)，所述輔助電馬達(16)用於在內燃機不驅動或不能驅動所述壓縮機(15)時驅動所述壓縮機(15)； -所述空調或製冷系統的冷凝器和/或蒸發器的所述電馬達(8、9)的供電的切換裝置(10)，所述切換裝置(10)能夠從通過發電機⑷供電切換到通過外部電網(11)供電，所述切換裝置(10)包括能夠控制從電網(11)給所述電馬達供電的一個或多個開關(12)。
2.根據前項權利要求所述的組件，所述內燃機(3)和所述電馬達(8、9)屬於車輛製冷或空調系統。
3.根據前項權利要求所述的組件，其中，所述電馬達(8、9)用於驅動風扇，並且是冷凝器馬達(8)和/或蒸發器馬達(9)。
4.根據權利要求1-3之一所述組件，所述組件包括通過所述發電機(4)供電、尤其是通過所述發電機(4)直接供電的電壓縮機(15)。
5.根據上述權利要求之任一項所述的組件，其中，所述一個或至少一個電馬達(8)屬於冷凝器，所述馬達包括四極轉子。
6.根據上述權利要求之任一項所述的組件，其中，所述一個或至少一個電馬達(9)屬於蒸發器。
【文檔編號】B60H1/00GK104470737SQ201380037643
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月17日 優先權日:2012年7月19日
【發明者】雷吉斯·吉勞德, 斯特凡·德迪厄 申請人:利萊森瑪電機公司