JPH0217899A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両用交流発電機に関し、特に車両エンジンの
低回転域から高回転域まで十分な出力電流を得ることが
できる交流発電機に関する。

［従来の技術］ かかる交流発電機は車両エンジンにより回転せしめられ
るロータコイルの回転磁界によりステータコイルに発電
出力を得るもので、このステータコイルの巻回数が多い
程、エンジンのより低い回転域で出力を得ることができ
るが、コイル容積を同一とすると上記巻回数の増加に伴
って線径か細くなるため、エンジン高回転域での抵抗損
失が増し、出力電流が抑えられてしまう。

そこで、例えば特開昭５８−９５９９９号公報では、ロ
ータコイルの各相コイルを二つに分割して、エンジン低
回転域では分割コイルを直列に接続して巻回数を増加す
ることにより、より低い回転数で出力を得、高回転域で
は上記分割コイルを並列に接続して抵抗損失を減少せし
めることにより十分な出力電流を得るようにした交流発
電機が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の交流発電機は分割コイルを直並列に切換える
ことにより所期の目的を達成するものであるが、分割コ
イルの取り回しか比較的複雑であるとともに、直並列の
切換えに比較的多くのスイッチ接点が必要であるという
問題がある。

本発明はかかる問題点を解決するもので、ステータコイ
ルの構造をより簡素化できるとともにスイッチ接点の数
を低減してその信頼性向上を実現した車両用交流発電機
を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図で説明すると、車両エンジンに連
結されて回転する交流発電機には同結線の三相ステータ
コイルＩＡ、ＩＢが複数設けてあり、これらステータコ
イルＩＡ、ＩＢの互いに対応する各相コイルｌｌａ、１
２ａ、ｌｌｂ、１２ｂ、ｌｌｃ、１２ｃが同相電圧を発
生するように設定しである。

また、上記各ステータコイルＩＡ、ＩＢの交流出力をそ
れぞれ全波整流する複数の全波整流器２Ａ、２Ｂが設け
られ、一つの全波整流器２Ａの正極側ダイオード２１ａ
、２１ｂ、２１ｃのカソードと他の一つの全波整流器２
Ｂの負極側ダイオド２２ｄ、２２ｅ、２２ｆのアノード
をそれぞれ車載電気負荷３に接続し、上記−つの全波整
流器２Ａおよび残る全波整流器の各相の負極側ダイオー
ド２１ｄ、２１ｅ、２１ｆのアノードと上記他の一つの
全波整流器２Ｂおよび上記列る全波整流器の各相の正極
側ダイオード２２ａ、２２ｂ、２２Ｃのカソードとをそ
れぞれ接続線５ａ、５ｂ、５ｃにて接続しである。

上記各接゛続線５ａ〜５Ｃ間にはこれらを短絡するスイ
ッチ手段６が設けられるとともに、車両エンジンの低回
転域では上記スイッチ手段６を閉成作動せしめ、高回転
域では上記スイッチ手段６を開成作動せしめるスイッチ
ング制御手段７が設けである。

［作用］ 車両エンジン低回転域で上記スイッチ手段を閉成作動せ
しめると、上記各接続線間が短絡される。

この状態では上記各ステータコイルは全波整流器を介し
て車載電気負荷に対し互いに直列接続され、エンジン低
回転においても出力電流を得ることができる。

車両エンジン高回転域では、上記スイッチ手段を開成せ
しめる。上記各接続線間は分離され、この状態では上記
各ステータコイルは全波整流器を介して車載電気負荷に
対し互いに並列に接続される。これにより、エンジン高
回転における抵抗損失が減少し、十分な出力電流が得ら
れる。

本発明では、スイッチ手段を三相の接続線間の短絡用と
して設けるのみで足りるから、スイッチ接点数を低減せ
しめることができ、信頼性が向上する。

また、ステータコイルは同一結線のものを設ければ良い
から、コイルの取回しが簡素化される。

［第１実施例］ 第１図において、交流発電機は一対のステータコイルＩ
Ａ、ＩＢを有し、これらステータコイルＩＡ、ＩＢは同
一のスター結線に結線され、対応する各相コイルｌｌａ
、１２ａ、ｌｌｂ、１２ｂ、１１ｃ、１２ｃに同相電圧
が発生するように配設されている。

上記各ステータコイルＩＡ、ＩＢはそれぞれ三相全波整
流器２Ａ、２Ｂに接続され、各全波整流器２Ａ、２Ｂは
、各３つの正極側ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃお
よび２２ａ、２２ｂ、２２Ｃと負極側ダイオード２１ｄ
、２１ｅ、２１ｆおよび２２ｄ、２２ｅ、２２ｆより構
成されている。

そして、上記ステータコイルＩＡの各相コイル１１ａ、
ｌｌｂ、ｌｌｃが、直列接続された上記各正極側ダイオ
ード２１ａ、２１ｂ、２１ｃと負極側ダイオード２１ｄ
、２１ｅ、２１ｆの接続点に接続され、また、ステータ
コイルＩＢの各相コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ力Ｓ直
列接続された上記正極側ダイオード２２ａ、２２ｂ、２
２ｃと負極側ダイオード２２ｄ、２２ｅ、２２ｆの接続
点に接続されている。

上記正極側ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃの各カソ
ードは互いに接続されて車載バッテリ４とこれに並列接
続された車載電気負荷３の正極側に至っており、また、
上記負極側ダイオード２２ｄ、２２ｅ、２２ｆのアノー
ドはアースされている。

上記負極側ダイオード２１ｄ、２１ｅ、２１ｆの各アノ
ードと正極側ダイオード２２ａ、２２ｂ、２２ｃの各カ
ソードはそれぞれ接続線５ａ、５ｂ、５ｃにより互いに
接続されており、これら接続線５ａ、５ｂ、５０間に常
閉接点６１．６２を配して、スイッチ回路６が設けであ
る。スイッチ回路６のコイル６３はスイッチング制御回
路７のＣ端子出力により付勢されて上記各接点６１．６
２を開成作動せしめる。

上記ステータコイルＩＡ、ＩＢの発電は、公知の如く、
車両エンジンにより回転せしめられる同格のロータコイ
ルの回転磁界によって生じ、このロータコイルの励磁が
同格のレギュレータにより０Ｎ−ＯＦＦ制御されて、バ
ッテリ４および電気負荷３に印加される直流電圧が常に
所定値を示すようにステータコイル発電量が制御される
。

上記スイッチング制御回路７のｂ端子には上記ステータ
コイルＩＡの相コイルｌｌｃの出力が入力しており、こ
の出力は発電機回転数Ｎに比例した周波数を示す。また
、スイッチング制御回路７のａ端子にはバッテリ４より
作動電源が供給され、ｄ端子はアースされている。

スイッチング制御回路７の詳細を第２図に示す。

該制御回路７はＦ／Ｖコンバータ７１、ツェナーダイオ
ード７２、トランジスタ７３等より構成され、上記Ｆ／
Ｖコンバータ７１は上記相コイル１１Ｃの出力の周波数
（すなわち発電機回転数Ｎ）に比例した電圧出力を発す
る。、しかして、この電圧出力がツェナー電圧を越える
とトランジスタ７３が導通して上記リレーコイル６３が
通電励磁される。この場合のツェナー電圧は、発電機回
転数Ｎが後述するＮｏを越えた時にトランジスタ７３を
導通せしめるように設定される。

かかる構成の交流発電機において、発電機回転数ＮがＮ
ｏ以下ではスイッチ回路６のコイル６３は非励磁状態に
あり、接点６１．６２は閉じた゛ままで接続線５ａ、５
ｂ、５０間が短絡されている。

そして、この状態では、上記各ステータコイルＩＡ、Ｉ
Ｂは全波整流器２Ａ、２Ｂを介して上記電気負荷３に対
して互いに直列に接続される。

これを第３図で説明する。図は各ステータコイルＩＡ、
ＩＢの相コイルｌｌａ、ｌｌｂおよび１２ａ、１２ｂ間
に最大電圧が発生している状態を示し、この状態では図
中黒く塗りつぶしたダイオド２１ａ、２１ｅ、２２ａ、
２２ｅのみが導通し、他は逆バイアスされて非導通とな
っている。

しかして、電気負荷への出力電流は、ダイオード２２ｅ
、相コイル１２ｂ、１２ａ、ダイオード２２ａ、接点６
１、ダイオード２１ｅ、相コイル１１ｂ、ｌｌａ、ダイ
オード２１ａを経て流れ、相コイルｌｌａ、ｌｌｂ、１
２ａ、１２ｂは直列状態となる。

しかして、交流発電機の出力電流特性は回転数Ｎｏ以下
ではコイル直列接続時の特性（第５図線Ｘ）を示す。

発電機回転数ＮがＮｏ以上になるとスイッチ回路６のコ
イル６３が励磁されて接点６１．６２が開く。この状態
で上記と同様に相コイルｌｌａ、１１ｂおよび１２ａ、
１２ｂ間に最大電圧が発生すると、第４図に示す如く、
この場合にはダイオード２１ａ、２１ｄ、２１ｅ、２２
ａ、２２ｂ、２２ｅが導通して、電気負荷への出力電流
は、ダイオード２２ｅ、２２ｂ、２１ｅ、相コイル１１
ｂ、ｌｌａ、ダイオード２１ａを経る回路と、ダイオー
ド２２ｅ、相コイル１２ｂ、１２ａ、ダイオード２２ａ
、２１ｄ、２１ａを経る回路で流れ、相コイルｌｌａ、
ｌｌｂ、１２ａ、１２ｂは並列状態となる。

しかして、交流発電機の出力電流特性は回転数Ｎｏ以上
ではコイル並列接続時の特性（第５図線ｙ）を示す。

結局、本実施例における交流発電機の出力電流特性は、
上記回転数ＮＯを両特性曲線の交点に設定すれば、太実
線で示すものとなり、発電機回転数の低い領域から高い
領域に至るまで、十分な電流を出力することができる。

［第２実施例］ 第６図には本発明の第２実施例を示し、接続線５ａ、５
ｂ、５０間を短絡するスイッチ回’ｄ＠　６の接点をト
ライアック６４．６５となし、これらトライアック６４
．６５を作動せしめるトリガパルス発生用のパルストラ
ンス６６を設けたものである。スイッチング制御回路７
″は発電機回転数が所定回転以下でパルスを発し、上記
トライアック６４．６５を導通せしめる。他の構成は上
記第１実施例と同一である。

かかる構成によっても同様の効果を奏する上に、スイッ
チの無接点化によりさらに信頼性が向上する。

［第３実施例］ ステータコイルの設置数は上記各実施例の如き２つに限
られず、第７図に示す如く、ステータコイルＩＣを増設
して３つとすることもでき、この場合にはステータコイ
ルＩＣ用の新たな全波整流器２Ｃを設ける。この場合、
全波整流器２Ａ、２Ｂ、２Ｃを接続する接続線５ａ、５
ｂ、５Ｃおよび５ｄ、５ｅ、５ｆ間にそれぞれスイッチ
回路６Ａ、６Ｂを設けてスイッチング制御回路７のＣ端
子出力で作動せしめる。

かかる構成によれば、さらに優れた性能が得られる。

なお、上記第１実施例では直並列の切換を出力電流が交
差する回転数ＮＯで行なったが、エンジンの負荷トルク
が交差する回転数Ｎ１で行なうことができ、この方が切
換時のエンジンのショックは小さくなる。

これを第８図に示す。図中、線Ｓはコイル直列時のトル
ク曲線、線ｔはコイル並列時のトルク曲線であり、これ
ら曲線が交差する回転数Ｎ１で直並列の切換を行なう。

この場合、出力電流は、太実線で示す如く、不連続に変
化するが、上記各実施例と同様の効果がある。

上記各実施例では、ステータコイルはスター結線とした
がデルタ結線としても良い。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明の交流発電機によれば、複数のステ
ータコイルの直並列切換スイッチの設置数を大幅に少な
くして信頼性の向上を図ることができるとともに、上記
複数のステータコイルの取回しも簡素化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は交流発電機の全体回路図、第２図はスイッチング制
御回路の回路図、第３図および第４図は高流発電機の作
動状態を示す要部回路図、第５図は交流発電機の出力電
流特性図、第６図および第７図は本発明のそれぞれ第２
および第３実施例を示す交流発電機の全体回路図、第８
図は本発明の他の例における交流発電機の出力電流特性
図である。 １Ａ、ＩＢ、ＩＣ・・・ステータコイル１１ａ、ｌｌｂ
、ｌｌｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ・・・相コイル ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・全波整流器 ３・・・車載電気負荷 ４・・・車載バッテリ ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ・・・接続線６．
６Ａ、６Ｂ・・・スイッチ回路（スイッチ手段）７．７
゛・・・スイッチング制御回路（スイッチング制御手段
） 第１ 図 第３図 第２図 、７７ 第５図 Ｎ。 発電機回転数 （Ｎ） 第４図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両エンジンに連結されて回転する交流発電機に同結線
   の三相ステータプールを複数設けて、これらステータコ
   イルの互いに対応する各相コイルが同相電圧を発生する
   ように設定し、上記各ステータコイルの交流出力をそれ
   ぞれ全波整流する複数の全波整流器を設けて、一つの全
   波整流器の正極側ダイオードのカソードと他の一つの全
   波整流器の負極側ダイオードのアノードをそれぞれ車載
   電気負荷に接続するとともに、上記一つの全波整流器お
   よび残る全波整流器の各相の負極側ダイオードのアノー
   ドと、上記他の一つの全波整流器および上記残る全波整
   流器の各相の正極側ダイオードのカソードとをそれぞれ
   接続線にて接続し、かつ、上記各接続線間にはこれらを
   閉成短絡するスイッチ手段を設けるとともに、車両エン
   ジンの低回転域で上記スイッチ手段を閉成作動せしめ、
   高回転域では上記スイッチ手段を開成作動せしめるスイ
   ッチング制御手段を設けたことを特徴とする車両用交流
   発電機。