专利名称：电源装置的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及电源装置，更具体地涉及由具有被手动旋转驱动器驱动旋转的转子的发电机发出的电功率向一种负载、如存储电能的二次电池，电容器等供电的装置。
已经推荐出一种电子装置，例如便携式无线电接收机或类似装置，它设有手动旋转驱动器及具有转子的发电机，当转子被手动旋转驱动器驱动旋转时发电机工作并发电。由发电机获得的电功率被提供给作为负载与发电机连接的存储电能的二次电池或电容器、如双层电容器，并存储或积聚在用于存储电功率的二次电池或电容器中。该电子装置、如便携式无线电收音机或类似装置使用在其中存储或积聚了来自发电机的电功率的储能二次电池或电容器的电源来操作及工作。
因为这种包含上述发电机的电子装置在需要的情况下可发出用于本身的电功率，它不要任何外部电源便能投入工作并涉及包括在其中的电池的损耗。因此，就会自然地考虑到将这种包括发电机的电子装置用作为对付各种灾害的对策。例如，在商业供电系统受到灾害如大地震、大火灾等的袭击被破坏的情况下，由于灾害将产生取得新电池是很困难的不便利情况，而包含发电机的电子装置能正常有效地工作。
因此，要求包含发电机的电子装置被作得袖珍及便携带，以及当灾害发生时可通过使用者的简单操作来使用。此外最好是，在电子装置中包含的发电机、用于驱动电子装置的转子旋转的手动旋转装置及对发电机所述负载供电的部分在重量及尺寸上被小型化，以便获得高效率。
在这种情况下，前面提出的包含发电机的电子装置、如包含发电机的无线电接收机包括一个直流发电机；一个旋转驱动机构，它可手动地旋转；及一个加速机构，用于使旋转驱动机构的转速增大并将该旋转驱动机构的增大的转速传递到直流发电机的转子。当旋转驱动机构被手动旋转时，旋转驱动机构的转速被加速机构增大40至50倍，并将增大的转速传递到直流发电机的转子，由此引起直流发电机发电以产生电功率。由直流发电机获得的电子被直接提供给二次电池，以便存储在其中。
在如上所述的包含发电机的无线电接收机中，当旋转驱动机构被使用者手动旋转时，旋转驱动机构的转速被加速机构增大40至50倍，并将其传送到直流发电机的转子，使其旋转。在此情况下，因为使直流发电机转子旋转所需的转矩通常相当大，这就有一个问题，即用手动地移动旋转驱动机构的使用者必需花费相当大的力气。
这就是，由于旋转驱动机构的转速要被加速机构增大40至50倍，直流发电机的转子转动的初期阶段所需的初始转矩尤其被增大。此外，因为由直流发电机获得的电力直接地供给负载，负载所需电功率由直流发电机以这样的方式供给，即考虑负载输入端子之间允许的电压，直流发电机的输入端子之间允许的电压，直流发电机的输出电压被设计得相对地低，而直流发电机的输出电流被设计得相对地大。因此，由于下列原因，为响应直流发电机相对大的输出电流，转动直流发电机转子所需转矩变得相对地大。
通常，在具有定子和转子的发电机、如上述直流发电机中，磁芯上缠绕的线圈是设置在定子上的，与绕有线圈的磁芯相对置的永久磁铁是设在转子上的。当设在转子上的永久磁铁相对绕有线圈的磁芯运动时，就在线圈中产生出电动势，并在负载与发电机连接的情况下基于电动势使电流流过线圈形成发电机的输出电流。当电流流过线圈时，绕有线圈的磁芯被电流磁化，因此，在磁芯和设在转子上的永久磁铁之间产生出磁吸力及磁推力，则在转子上作用有电磁制动力。因此，要使转子转动就必须使转矩克服作用于转子的电磁制动力。流过磁芯上线圈的电流愈大、即发电机输出电流愈大，作用在转子上的电磁制动力就愈大。因而，发电机的输出电流愈大，使转子转动所需的转矩就愈大。
此外，在直流发电机中，由于输出电压的极性依赖于转子转动的方向，就需要旋转驱动机构带有阻止转子反向转动的装置。这就产生了旋转驱动机构结构的复杂化。
另外，在直流发电机中，由于电力是通过电刷元件的换流获得的，由于换流在发电时产生出噪音。因此，当包含直流发电机的无线电收音机在直流发电机被操作并发电的状态下投入工作以接收无线电广播信号，将在无线电接收机播放的输出中混有不希望有的噪音。
因此，本发明的一个目的是提供一种向负载、如存储电能的二次电池、电容器等提供由发电机发出的电功率的电源装置，该发电机具有由旋转驱动机构驱动旋转的转子，该旋转驱动机构包括一个可由使用者手动驱动的手动旋转驱动器及一个用于增加手旋转驱动器的转速的加速器，它能避免上述现有技术中遇到的缺点和问题。
本发明的另一目的是提供一种向负载、如存储电能的二次电池、电容器等提供由发电机发出的电功率的电源装置，该发电机具有由旋转驱动机构旋转的转子，该旋转驱动机构包括例如一个可由使用者手动驱动的手动旋转驱动器及一个用于增加旋转驱动部分转速的加速器，利用它可以有效地降低使发电机转子旋转所必需的转矩，且不会使手动旋转驱动器的结构变得复杂。
本发明的又一目的是提供一种向负载、如存储电能的二次电池、电容器等提供由发电机发出的电功率的电源装置，该发电机具有由旋转驱动机构旋转的转子，该旋转驱动机构包括例如一个可由使用者手动驱动的手动旋转驱动器及一个用于增加旋转驱动部分转速的加速器，它避免了由使用直流发电机所产生的问题及利用它可以有效地降低使发电机转子旋转所必需的转矩。
本发明的另一目的是提供一种向负载、如存储电能的二次电池、电容器等提供由发电机发出的电功率的电源装置，该发电机具有由旋转驱动机构旋转的转子，该旋转驱动机构包括例如由旋转驱动机构旋转的转子，该旋转驱动机构包括一个可由使用者手动驱动的手动旋转驱动器及一个用于增加旋转驱动部分转速的加速器，它适于与便携式电子装置，如便携式无线电接收机或类似装置相组合。
根据本发明，提供了一种电源装置，它包括一个具有定子和转子的交流发电机；旋转驱动机构，它与交流发电机的转子相连接，用于转动地驱动转子旋转，以使交流发电机投入工作并发出电力；及电压-电流变换器，它连接在交流发电机的输出端和负载之间，用于以这样的方式向负载提供由交流发电机获得的电功率，即交流发电机的输出电压被设计成相对地高，及交流发电机的输出电流被设计成相对地小。
在根据本发明的电源装置中使用的旋转驱动机构例如包括可手动旋转的手动旋转驱动器及一个加速器，用于增大手动旋转驱动器的转速及将增大的手动旋转驱动器的转速传送到交流发电机的转子。
在根据本发明这样构成的电源装置中，因为使用了交流发电机，就消除了在上述包括发电机的无线电接收机中所遇到的由于使用直流发电机所产生的问题。另外因为由交流发电机获得的电功率通过连接在交流发电机输出端及负载之间的电压-电流变换器以这样的方式提供给负载，即交流发电机的输出电压被设计成相对地高，及交流发电机的输出电流被设计成相对地小，使交流发电机的转子旋转所必需的转矩就能有效地被降低而不会使手动旋转驱动器的结构变得复杂。因此就避免了使手动旋转驱动器手动旋转的使用者需花相当大的力气。
从以下结合附图的详细说明，将会使本发明的上述及另外的目的、特征及优点更加阐明。附图为
图1是表示及描绘根据本发明的电源装置的第一实施例的含有方框的电路图；图2是表示根据本发明的电源装置的一个实施例中使用的三相交流发电机、手动旋转驱动器及加速器的一组具体例子的概要平面图；图3是表示根据本发明的电源装置以一个实施例中使用的三相交流发电机、手动旋转驱动器及加速器的一组具体例子的概要横截面图；图4是表示根据本发明的电源装置的一个实施例中使用的三相交流发电机一具体例的概要横截面图；图5是表示根据本发明的电源装置的一个实施例中使用的三相交流发电机、手动旋转驱动器及加速器的另一组具体例子的概要平面图；图6是表示根据本发明的电源装置的一个实施便中使用的三相交流发电机、手动旋转驱动器及加速器的另一组具体例子的概要横截面图；图7是表示根据本发明的电源装置的一个实施例中使用的三相交流发电机另一具体例的概要横截面图；图8是用于解释在根据本发明的电源装置的一个实施例使用的三相交流发电机的一个特性图；图9是用于解释在根据本发明的电源装置的一个实施例中使用的三相交流发电机及三相变压器的一个电路图；图10是表示及描绘根据本发明的电源装置的第二实施例的包含方框的电路图；图11是表示及描绘根据本发明的电源装置的第三实施例的包含方框的电路图；图12是表示及描绘根据本发明的电源装置的第四实施例的包含方框的电路图；图13表示及描绘根据本发明的电源装置的第五实施例的包含方框的电路图。
图1表示根据本发明的电源装置的第一实施例。
参照图1，该第一实施例包括三相交流(AC)发电机11，手动旋转驱动器12及加速器13，加速器与三相交流发电机11及手动旋转驱动器12相连接。
手动旋转驱动器12及加速器13构成一个旋转驱动机构，用于驱动三相交流发电机11的转子旋转以使三相交流发电机11工作以发出电力。该第一实施例的手动旋转驱动器12例如被一使用者手动地旋转，加速器13的工作是增加手动旋转驱动器12的转数并将增高的手动旋转驱动器12的转数传送给三相交流发电机11的转子以驱动该转子。
图2、3和4表示一组三相交流发电机11，手动旋转驱动器12和加速器13的具体例子。在图2、3和4所示的具体例中，手动旋转驱动器12包括一个转轴15及一个手柄16，后者安装在转轴15的后端上。一个齿轮17也安装在转轴15上用于和齿轮18啮合。齿轮18同轴地与齿轮19相结合，齿轮19与安装在转轴20上的齿轮21相啮合。转轴15和20以及齿轮18和19的公共轴通过固定支承件22和23支承。在该组件中齿轮17，18，19及21构成加速器13。
转轴20形成了三相交流发电机11的转轴，及三相交流发电机11的转子25被安装在该转轴20上。转子25包括一个环状旋转支承件26及一个环状磁铁27，后者安装在环状旋转支承件26的圆柱部分的内表面上。
固定在固定支承件23上的三相交流发电机11的定子28围绕着转轴20定位在转子25的环状磁铁27的内侧。定子28具有多个以规则间隔布置在以转轴20为中心的圆周上的定子线圈29，如图4中所示。其上绕有定子线圈29的每个磁芯30的磁极部分分别面对转子25的环形磁铁27的内表面地定位，并在其中间留有一个小磁隙。这样地布置在该组件中的转轴20，安装在转轴20上的转子25以及固定在固定支承件23上的定子28构成了三相交流发电机11。
当设在构成手动旋转驱动12的手柄16上的把手16a被例如该第一实施例的使用者抓紧及摇动，以使得以转轴15作为中心的手柄16转时，通过手柄16驱动的转轴15的旋转通过构成加速器13的齿轮17、18、19及21传递到构成三相交流发电机11的转轴的转轴20。在此情况下，齿轮17、18、19及20的工作是增加转轴15的转速，并使增加的转轴15的转速转递到转轴20。这意味着，齿轮17、18、19和20被操作以使转轴15的转速增大并将增大的转轴15的转速传递到三相交流发电机11的转子25，用于驱动转子旋转，因为转子25安装在转轴20上。
当转子25转动时，安装在转子25上的环形磁铁27相对于磁芯30的磁极部分旋转，该磁芯面对着环形磁铁的内表面定位并在其间留有小磁隙。随着环形磁铁27的这种转动，就在绕在磁芯30上的每个定子线圈29中分别产生出电动势，该三相交流发电机11就投入工作并发出包括三相电压和电流的电功率。当构成手动旋转驱动器12和手柄16旋转期间三相交流发电机11的发电操作就继续下去。
图5、6及7表示另一组三相交流发电机11。手动旋转驱动器12和加速器13的具体例子。在图5、6及7中所示的具体例中，手动旋转驱动器12包括一个转轴15及安装在该转轴15未端上的手柄16。齿轮17也安装在转轴15上以便和齿轮18啮合。齿轮18与齿轮19同轴地组合，齿轮19与安装在转轴20’上的齿轮21相啮合。
齿轮31也安装在转轴20’与齿轮19一起旋转。齿轮31与安装在转轴32上的齿轮33相啮合。转轴15及20’及对齿轮18和19共同的轴被固定支承件22和23’支承。转轴32被固定支承件23’支承。在该组件中的齿轮17、18、19、21、31及33构成了加速器13。
转轴32构成三相交流发电机11的转轴，及该三相交流发电机11的转子35安装在该转轴32上。转子35包括杯状旋转支承件36及安装在杯状旋转支承件36的圆柱部分内表面上的环形磁铁37。
固定在固定支承件23’上的三相交流发电机11的定子38被定位在转轴32的周围及转子35的环形磁铁37的内侧。定子38具有多个以规则间隔布置在以转轴32为中心的圆周上的定子线圈39，如图7中所示。其上绕有定子线圈39的每个磁芯40的磁极部分分别面对转子35的环形磁铁37的内表面定位，并在其中间留有一个小磁隙。这样地布置在该组件中的转轴32，安装在转轴32上的转子35及固定在固定支承件23’上的定子38构成了三相交流发电机11。
当设在构成手动旋转驱动器12的手柄16中的把手16a被例如第一实施例的使用者抓紧及摇动，以使得以转轴15为中心的手柄16转动时通过手柄16驱动的转轴15的旋转通过构成加速器13的齿轮17、18、19、21、31、和33传递到构成三相交流发电机11的转轴的转轴32。在此情况下，齿轮17、18、19、21、31和33的工作是增加转轴15的转速，并使增大的转轴15的转速传递到转轴32。这意味着，齿轮17、18、19、21、31和33被操作以使转轴15的转速增大并将增大的转轴15的转速传递到三相交流发电机11的转子35，用于驱动转子旋转，因为转子35安装在转轴32上。
当转子35转动时，安装在转子35上的环形磁铁37相对于磁芯40的磁极部分旋转，该磁芯面对着环形磁铁的内表面定位并在其间留有小磁隙。随着环形磁铁37的这种转动，就在绕在磁芯40上的每个定子线圈39中分别产生出电动势，该三相交流发电机11就投入工作并发出包括三相电压和电流的电功率。当构成手动旋转驱动器12的手柄16旋转期间三相交流发电机11的发电操作就继续下去。
在包括如图1所示的三相交流发电机11、手动旋转驱动器12及加速器13的第一实施例中，三相交流发电机11的多个定子线圈彼此连接，形成一个星形连接41，基于由三相交流发电机11发出的电动率所获得的作为输出电压的三相电压Ea、Eb和Ec分别地感应在输出端子11A、11B和11C上，它们与星形连接41相连接。在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上获得的三相电压Ea、Eb和Ec被施加到三相变压器42的输入端子42IA，42IB和42IC。
三相变压器42包括彼此连接成三角形连接43p的初级线圈及彼此连接成三角形连接43S的次级线圈。由初级线圈形成的三角形连接43P被连接到输入端子42IA、42IB及42IC上，及由次级线圈形成的三角形连接43S被连接到输出端子420A、420B及420C。次级线圈对原边线圈的匝数比选择为N至1(N＞1)，因此在次边线圈上感应出低到原边线圈交流电压1/N的交流电压。因而，由感应加在三相变器42的输入端子42IA、42IB及42IC上的三相电压Ea、Eb及Ec获得的三相电压ETa、ETb及ETc被分别感应到三相变压器42的输出端子420A、420B及420C。
在三相变压器42的输出端子420A、420B及420C上获得的三相电压ETa、ETb及ETc被分别输入到三相整流器44的输入端于44IA、44IB及44IC。在三相整流器44中。在三相整流器44中，来自三相变压器42的每个三相电压ETa、ETb及ETc被二极管组44D整流，以产生出在正输出端440P及负输出端440N之间的直流(DC)电压DVo。
二次电池45的正和负端子或在图1中点划线表示的存在电能的电容器46的正和负端子分别与三相整流器44的正和负输出端子440P及440N相连接。在三相整流器44的正和负输出端子440P和440N之间获得的直流电压DVo及由该直流电压DVo产生的直流电流被提供给存储电能的二次电池45或电容器46并对其充电。
三相变压器42及三相整流器44构成相对三相电压Ea、Eb及Ec及三相电流Ia、Ib及Ic的电压一电流变换器，该三相电压是基于由三相交流发电机11发出的电功率分别在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C感应出来的输出电压，该三相电流是分别由三相电压Ea、Eb及Ec引起的并流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的输出电流。用于存储电能的二次电池45或电容器46构成三相交流发电机11的负载。因此，包括三相变压器42及三相整流器44的电压一电流变换器连接在三相交流发电机11的输出端11A、11B及11C和由储存电能的二次电池45或电容器46构成的负载之间。
在图1所示的第一实施例中，作为输出电流流过三相交相发电机11的输出端子11A、11B及11C的三相电流Ia、Ib及Ic中的每个愈小，使三相交流电动机11的转子(例如，图3、4、6和7中所示的转子25或35)旋转所需的转矩就愈小，该转矩是由于被绕在磁芯上的定子线圈中流过的电流磁化的定子(例如，图3、4、6和7中的定子28和38)磁芯和转子环形磁铁之间引起的并作用于转子的电磁制动力产生的。这种输出电流和转子旋转所需转矩之间的关系是具有定子和转子的发电机的普通特征之一。图8表示三相交流发电机11的输出电流和使三相交流发电机11的转子旋转所需转矩之间关系的一个例子，在该特性图上具有表示由整流输出电流获得的直流电流的IR值的横座标轴R表示转子旋转所需转矩TQ的纵座标轴。根据图8所示关系，可以理解，转子旋转所需转矩随输出电流的增加正比地线性增加。
在如图9中所示三相电流ITa、Itb及IIc分别流经三相变压器42的输出端子420A、420B及420C的情况下，各个三相电压Ea、Eb及Ec的值，各个三相电压ETa、ETb及ETc的值，各个三相电流Ia、Ib及Ic的值，及各三相电流ITa、ITb及ITc的值将在下面适当地考虑。
分别感应到三相变压器42的输出端420A、420B及420C并分别提供给三相整流器44的输出端44IA、44IB及44IC的每个三相电压ETa、ETb及ETc的值，和分别流过三相变压器42的输出端420A、420B及420C并进而流入三相整流44的输出端44IA、44IB及44IC的每个三相电流ITa、ITb及ITc的值是根据三相交流发电机11的负载需要决定的，该负载是由储存电能的二次电池或电容器46组成的。在图9所示实施例的情况下，假定，每个三相电压ETa、ETb及ETc的值根据三相交流发电机11的负载需要被确定为Vet，及每个三相电流ITa、ITb及ITc的值根据三相交流发电机11的负载需要被确定为Ait。
此外，假定，构成三相变压器42的三角形连接43P的并连接在输入端子42IA和42IB之间的一个初级线圈上的电压Eab具有的值为Vab，及流过连接在输入端子42IA和42IB之间的一个初级线圈上的电流Iab具有的值为Aab。再假定，构成三相变压器42的三角形连接43P并连接在输出端420A及420B之间的一个次级线圈上的电压ETab具有的值为VTab，及流过连接在输出端于420A和420B之间的一个次级线圈上的电流ITab具有的值为ATab。
在输出端子420A和420B之间连接的次边线圈上感应的电压ETab正比于三相电压ETa，因此电压ETab的值VTab是基于三相电压ETa的值Vet来确定的。流过连接在输出端子420A和420B之间的次边线圈的电流ITab正此于流过变压器42的输出端子420A的输出端子420A的三相电流ITa，因此电流ITab的值ATab是基于三相电流ITa的值Ait确定的。
如前所述，在该三相变压器42中原边线圈与次边线圈的匝数比选为N至1，因此提供到输入端子42IB及42IB之间连接的原边线圈上的电压Eab的值是电压ETab的值VTab的N倍大(Vab＝N·VTab)。因为在三相交变器42的原边和次边线圈之间的转换损耗基本上可以忽略，故电压Eab的值Vab、电流Iab的值Aab、电压ETab的值V/Tab及电流ITab的值Atab满足下列关系Vab·Aab＝/Tab·Atab因此，下列式子也能满足Aab＝VTab·ATab/Vab＝VTab·ATab/NVTab＝ATab/N这意味着，电流Iab的值Aab小到电流ITab的值ATab的1/N。
电压Eab正比于三相电压Ea及电流Iab正比于三相电流Ia。因而，来自于三相交流发电机11的输出端子11A的三相电压Ea的值是施加到三相整流器44的输入端子44IA的三相电压ETa的值Vet的N倍大，及流过三相交流发电机11的输出端子11A的三相电流Ia的值是流经三相整流器44的输入端44IA的三相电流ITa的值Ait的1/N。
类似地，来自于三相交流发电机11的输出端子11B的三相电压Eb的值是施加到三相整流器44的输入端子44IB的三相电压ETb的值Vet的N倍大，及流过三相交流发电机11的输出端子11B的三相电流Ib的值是流经三相整流器44的输出端子44IB的三相电流ITb的值Ait的1/N。另外，来自于三相交流发电机11的输出端子11C的三相电压EC的值是实加到三相整流器44的输入端子44IC的三相电压ETc的值Vet的N倍大，及流过三相交流发电机11的输出端子11C的三相电流Ic的值是流经三相整流器44的输出端子44IC的三相电流ITc的值Ait的1/N。
如上所述，通过三相变压器42，与三相整流子44的输入端子44IA、44IB及44IC直接和三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C分别相连接的情况相比，作为三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电压感应出的每个三相电压Ea、Eb及Ec增至N倍，而作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic减至1/N倍，及各具有值Ait的三相电流分别流经三相整流器44的输入端子44IA、44IB及44IC。
因此，包括三相变压器42及三相整流器44并连接在三相交流发电机11的输出端子11A、11B和11C与由存储电能的二次电池45或电容46构成的负载之间的电压-电流变换器的工作是提供给由存储电能的二次电池45或电容46组成的负载一电功率，该电功率是由三相交流发电机以这样的方式获得的每个作为三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电压感应出的三相电压Ea、Eb及Ec被设计得相对地高，及作为流过三相交流发电机11A、11B及11C上的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic被设计得相对地小。
如上所述，在该三相交注流发电机11中，作为输出电流流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的每个三相电流愈小，使三相交流发电机11的转子(例如，图3、4、6和7中所示的转子25或35)旋转所需的转矩愈小。因此，在图1所示的第一实旋例中，因为作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic被设计得相对地小，与不使用相变压器42的情况相比下降至1/N。因此使三相交流发电机11的转子25或35旋转所需的转矩被有效地减小。其结果是，避免了这样的情况，即使得手动旋转驱动器12手动地转动的使用者需要花大力气才能使三相交流发电机11的转子25或35转动的情况被避免了。
图10表示根据本发明的电源装置的第二实施例。
参照图10，该第二实施例也包括如图1中第一实施例那样相同方式的三相交流(AC)发电机11，手动旋转驱动器12及加速器13。这种三相交流发电机11、手动旋转驱动器12和加速器13的具体实施便表示在图2至7中，并如前所述。
在图10中所示的第二实施例中，在三相交流发电机11的输出端11A、11B及11C上获得的三相电压Ea、Eb及Ec被分别施加到三相整流器44的输入端子44IA，44IB及44IC上。对于输出11A、11B及11C连接着被三相交流发电机11的多个定子线圈构成的星形连接41。在三相整流器44中，来自三相产交流发电机11的三相电压Ea、Eb及Ec的每个被一组二极管44D整流，以产生在正输出端子440P及负输出端子440N之间的直流(DC)电压DVr。
在三相整流器44的正和负输出端子440P及440N之间获得的直流电压DVr被提供给直流电压变换器(DC-DC变换器)SO的输入端子SOA及SOB。在直流电压变换器SO中，直流电压DVr一次地被转换成脉冲链电压。该脉冲链电压受到必要的幅度调节，然后再转换成其值低于直流电压DVr的值的直流电压DVc。这样产生的直流电压DVr是在直流电压变换器50的正输出端子SOP和负输出端子SON之间获得的。
二次电池45的正和负端子或图10中以点划线表示的用于存储电能的电容器46的正和负端子分别连接在直流电压变换器50的正和负输出端子50P和50N之间。在直流电压变换器50的正和负输出端子50P和50N之间获得的直流电压DVr和由该直流电压DVv引起的直流电流被提供给用于存储电能的二次电池45或电容器46并对其充电。
该三相整流器44及直流电压变换器50构成了一个相对于三相电压Ea、Eb和Ec及三相电流Ia、Ib及Ic的电压-电流变换器，该三相电压是基于三相交流发电11发出的电功率分别在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上感应出来的输出电压，该三相电流是分别由三相电压Ea、Eb及Ec引起的并流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的输出电流。用于存储电能的二次电池45或电容器46构成三相交流发电机11的负载。因此，在图10所示的该第二实施例中，包括三相整流器44及直流电压变换器50的电压-电流变换器被连接在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C和由存储电能的二次电池45或电容器46构成的负载之间。
直流电压变换器50的工作是向由存储电能的二次电池45或电容器46构成的负载提供所需的电功率，该功率基于具有的值小于由三相整流器44对在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上感应的三相电压Ea、Eb及Ec整流所获得的直流电压DVr的值的直流电压DVv，及由该直流电压DVv引起的直流电流。因此，每个作为三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电压感应出的三相电压Ea、Eb及Ec被设计得相对地高，及作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic被设计得相对地小。
在此情况下，包括三相整流器44及直流电压变换器50的电压-电流变换器被连接在三相交流发电机11的输出端11A、11B及11C和由储能的二次电池45或电容器46构成的负载之间，它的工作是提供给由存储电能的二次电池45或电容器46组成的负载一电功率，该电功率是由三相交流发电机11获得的，其方式是三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电压感应出的三相电压Ea、Eb及Ec被设计得相对地高，及作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic被设计得相对地小。
如上所述，在该三相交流发电机11中，作为输出电流流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的每个三个电流愈小，使三相发电机的转子(例如，图3、4、6和7中所示的转子25或35)旋转所需的转矩愈小。因此，在图10所示的第二实施例中，因为作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic可被设计得相对地小，因此使三相交流发电机11的转子25或35旋转所需的转矩被有效地减小。其结果是，避免了这样的情况，即使得手动旋转驱动器12手动地转动的使用者需要花相当大的力气才能使三相发电机11的转于25或35转动的情况被避免了。
图11表示根据本发明的电源装置的第三实施例。
参照图11，该第三实施例也包括如图1中第一实施例那样相同方式的三相交流(AC)发电机11，手动旋转驱动器12及加速器13。这些三相交流发电机11、手动旋转驱动器12和加速器13的具有实施例表示在图2至7中，并如前所述。
在图11中所示的第三实施例中，在三相交流发电机11的输出端11A、11B及11C上获得的三相电压Ea、Eb及Ec被分别施加到三相整流44的输入端子44IA、44IB及44IC上，对于输出端11A、11B及11C连接着被三相交流发电机11的多个定子线圈构成的星形连接41。在三相整流器44中，来自三相交流发电机11的三相电压Ea、Eb及Ec的每个被一组二极管44D整流，以产生在正输出端子440P及负输出端子440N之间的直流(DC)电压DVr。
在三相整流器44的正和负输出端子440P及440N之间获得的直流电压DVr被提供给电压稳定电路51的输入端子51A及51B。在稳压电路51中，基于直流电压DVr产生出具有比直流电压DVr小的稳定恒定值的直流电压DVC。这样产生的直流电压DVc是在稳压电路51的正输出端子51P和负输出端子51N之间获得的。
二次电池45的正负端子或者如图11中用点划线所示的用以积储电能的电容器46的正负端子分别连接到稳压电路51的正负输出端子51P和51N。在稳压电路51的正负输出端子51P和51N之间所获得的直流电压DVc以及由直流电压DVc所引起的直流电流输送到二次电池45或用以在其内积储电能及经受充电的电容器46。
该三相整流器44及稳压电路51构成了一个相对于三相电压Ea、Eb和Ec及三相电流Ia、Ib和Ic的电压-电流变换器，该三相电压是基于三相交流发电机11发出的电功率分别在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上感应出来的输出电压，该三相电流是分别由三相电Ea、Eb及Ec引起的并流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的输出电流。用于存储电能的二次电池45或电容器46构成了三相发电机11的负载。因此在图11所示的第三实施例中，包括三相整流器44及稳压电路51的电压-电流变换器被连接在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C和由存储电能的二次电池45或电容46构成的负载之间。
稳压电路51的工作是向内存储电能的二次电池45或电容器46构成的负载提供所需的电功率，该功率基于具有的稳压恒定值小于由三相整流器44对在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上感应的三相电压Ea、Eb及Ec整流所获得的直流电压DVr的值的直流电压DVc，及由该直流电压DVc引起的直流电流。因此，每个作为三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电压感应出的三相电压Ea、Eb及Ec被设计得相对地高，及作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic被设计得相对地小。
在此情况下，包括三相整流器44及稳压电路51的电压-电流变换器被连接在三相交流发电机11的输出端11A、11B及11C和由储能的二次电池45或电容器46构成的负载之间，它的工作是对储能的二次电池45或电容器46组成的负载提供电功率，该电功率是由三相交流发电机11获得的，其方式是三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电压感应出的三相电压Ea、Eb及Ec被设计得相对地高，及作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上输出电流的每个三项电流Ia、Ib及Ic被设计得相对地小。
如上所述，在该三相交流发电机11中，作为输出电流流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的每个三相电流愈小，使三相发电机的转子(例如，图3、4、6和7中所示的转子25和35)旋转所需的转矩愈小。因此在图11所示的第三实施例中，也因为作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic可被设计得相对地小，因此使三相交流发电机11的转子25或35旋转所需的转矩被有效地减小。其结果是，避免了这样的情况，即使得手动旋转驱动器12手动地转动的使用者需要花相当大的力气才能使三相发电机11的转子25或35转动的情况被避免了。
图12表示根据本发明的电源装置的第四实施例。
参照图12，该第四实施例相应于图1中所示第一实施例的变型，其中在如图10中所示的第二实施例中使用的直流电压变换器50也连接在三相整流器44及由储存电能的二次电池45或电容器46构成的负载之间。在图12中，相应于图1及10中那些的元件、器件、部分、电压及电流使用相同的标号，并也省略了对它们的描述。
在图12所示的第四实施例中，三相交流发电机11、三相变压器42及三相整流器44以与图1中所示第一实施例中所使用的方式相同的方式工作，由此，基于分别在三相变压器42的输出端子420A、420B及420C上获得的三相电压ETa、ETb及ETc，在三相整流器44的正和负输出端子440P及440N之间得到的直流电压DVo被提供给直流电压变换器50的输入端子50A和50B。在直流电压变换器50中，直流电压DVo被一次地转换成脉冲链电压。该脉冲电压受到必要的幅值调节，然后再转换成具有其值小于直流电压DVo的直流电压DVw。这样产生的直流电压DVw在直流电压变换器50的正输出端50P和负输出端子50N之间取得。
在直流电压变换器50的正和负输出端子50P和50N之间取得的直流电压DVw由该直流电压DVw引起的直流电流被提供给用于存储电能的二次电池45或电容器46并对其充电。因此在图12中所示的第四实施例中，包括三相变压器42、三相整流器44及直流电压变换器50的电压-电流变换器被连接三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C和由存储电能的二次电池45或电容器46构成的负载之间。
通过其中使用了包括三相变压器42、三相整流器44及直流电压变换器50的电压-电流变换器的图12中所示第四实施例，作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic的值可被设计得比图1所示第一实施例中的三相电流小得多，由此使得由存储电能的二次电池45或电容器46构成的负载被非常稳定地供电。
图13表示根据本发明的电源装置的第五实施例。
参照图13，该第五实施例相应于图1中所示第一实施例的另一变型，其中在如图11中所示的第三实施例中使用的稳压电路51被连接在三相整流器44及由储能的二次电池45或电容器46构成的负载之间。在图13中，相应于图1及11中那些的元件、器件、部分、电压及电流使用相同的标号，并也省略了对它们的描述。
在图13所示的第五实施例中，三相发电机11、三相变压器42及三相整流器44以与图1中所示第一实施例中所使用的方式相同的方式工作，由此，基于分别在三相变压器42的输出端子420A、420B及420C上获得的三相电压ETa、ETb及ETc，在三相整流器44的正和负输出端子440P及440N之间得到的直流电压DVo被提供给稳压电路51的输入端子51A和51B。在稳压电路51中，基于直流电压DVo产生出具有稳压恒定值小于直流电压DVo的值的直流电压DVx。这样产生的直流电压DVx在稳压电路51的正输出端子51P和负输出端子51N之间取得。
在稳压电路51的正和负输出端子51P和51N之间取得的直流电压DVx及由该直流电压DVx引起的直充电流被提供给用于存储电能的二次电池45或电容器46并对其充电。因此在图13中所示的第五实施例中，包括三相变压器42、三相整流器44及稳压电器51的电压-电流变换器被连接在三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C和由存储电能的二次电池45或电容器46构成的负载之间。
通过其中使用了包括三相变压器42、三相整流器44及稳压电路51的电压-电流变换器的图13中所示第五实施例，作为流过三相交流发电机11的输出端子11A、11B及11C上的输出电流的每个三相电流Ia、Ib及Ic的值可被设计得此图1所示第一实施例中的三相电流小得多，由此使得存储电能的二次电池45或电容器46构成的负载被非常稳定地供电。
虽然该三相交流发电机11被使用在上述第一至第五实施例中，但应理解，根据本发明的电源装置不局限在这些实施例上，而也可应用在单相交流发电机上。在使用单相交流发电机的情况下，使用单相变压器及单相整流器来取代第一至第五实施例中使用的三相变压器42及三相整流器44。
权利要求
1.一种电源装置，包括一个具有定子和转子的交流发电机，旋转驱动装置，它与交流发电机的转子相连接，用于转动地驱动转子旋转，以便交流发电机投入工作并发出电力，及电压-电流变换装置，它连接在交流发电机的输出端和负载之间，用于以这样的方式向负载提供由交流发电机获得的电功率，即交流发电机的输出电压被设计成相对地高，及交流发电机的输出电流被设计成相对地小。
2.根据权利要求1的电源装置，其特征在于所述电压-电流变换装置包括一个变压器，用于降低交流发电机的输出电压以产生一个降压电压；及一个整流器，用于对由变压器获得的降压电压进行整流以产生直流电压并将该直流电压提供给负载。
3.根据权利要求1的电源装置，其特征在于所述电压-电源变换装置包括一个整流器，用于对交流发电机的输出电压整流以产生直流电压；及一个直流电压变换器，用于使由整流器获得的直流电压降低以产生降低的直流电压并将该降低的直流电压供给负载。
4.根据权利要求1的电源装置，其特征在于所述电压-电流变换装置包括一个整流器，用于对交流发电机的输出电压整流以产生直流电压；及一个稳压电路，用于基于由整流获得的直流电压产生一稳压的恒定电压，并将该稳压的恒定电压供给负载。
5.根据权利要求1的电源装置，其特征在于所述电压-电流变换装置包括一个变压器，用于降低交流发电机的输出电压以产生一个降压电压；一个整流器，用于对由变压器获得的降压电压进行整流以产生直流电压，及一个直流电压变换器，用于使由整流器获得的直流电压降低以产生降低的直流电压并将该降低的直流电压供给负载。
6.根据权利要求1的电源装置，其特征在于所述电压-电流变换装置包括一个变压器，用于降低交流发电机的输出电压以产生一个降压电压；一个整流器，用于对由变压器获得的降压电压进行整流以产生直流电压；及一个稳压电路，用于基于由整流器获得的直流电压产生一稳压的恒定电压，并将该稳压的恒定电压供给负载。
7.根据权利要求1的电源装置，其特征在于所述交流发电机是一个三相交流发电机。
8.根据权利要求1的电源装置，其特征在于所述旋转驱动装置包括一个可手动地旋转的手动旋转驱动器；及一个加速器，用于增大手动旋转驱动器的转速并将增大的手动旋转驱动器的转速传送给交流发电机的转子。
全文摘要
一种电源装置包括:一个具有定子和转子的交流发电机;一个旋转驱动装置,它与交流发电机的转子相连接,用于转动地驱动转子旋转,以使交流发电机投入工作并发电;及一个电压－电流变换装置,它连接在交流发电机的输出端和负载之间,用于以这样的方式向负载提供由交流发电机获得的电功率,即交流发电机的输出电压被设计成相对地高,及交流发电机的输出电流被设计成相对地小。
文档编号H02K7/18GK1187714SQ9712284
公开日1998年7月15日 申请日期1997年10月13日 优先权日1996年10月14日
发明者多田雅博, 池上博一 申请人:索尼公司