JPH0583998A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動時の自励立ち上がり回転数をより低減す
る車両用交流発電機を提供することを目的とする。 【構成】 回転磁界を発生させるため回転子に設けられ
た励磁コイル５と、固定子に巻かれた固定子コイル３と
を有する車両用交流発電機１において、固定子コイル３
の電圧を検出して励磁コイル５に電流を供給する第１の
電圧確立回路１１と、バッテリ２の電源によって励磁コ
イル５の電流を制御する第２の電圧確立回路１６とを備
え、第１の電圧確立回路１１と第２の電圧確立回路１６
の双方を動作させることによって低い回転数で電圧を確
立できる様にした構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用交流発電機にお
いて、低回転速度であっても急速に電圧を確立させるこ
とができる車両用交流発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２、及び図３に従来の車両用交流発電
機の励磁を確立するための回路の具体例を示す。図２に
おいて、１は発電機、２はバッテリ、３は固定子コイ
ル、４は固定子コイル３に発生した電圧を整流して励磁
コイル５に励磁電力を供給すると共にバッテリ２を充電
する電力を供給するための整流ダイオード回路、５は発
電機に電圧を生じさせるための励磁コイル、６はイグニ
ションスイッチ、７は表示ランプ、８はバイパス抵抗、
９は電圧確立回路である。前記した図２においては、車
両用交流発電機を始動する時、初期励磁のための電力
を、イグニションスイッチ６、表示ランプ７に並列に接
続したバイパス抵抗８を経由してバッテリ２から得てい
た。しかし、このバイパス抵抗８と表示ランプ７との合
成抵抗が数１０Ωあることからこの回路に大きな電圧降
下が生じ、励磁コイル５に十分な電力が供給されないこ
とがある。したがって、発電機の始動時に十分な起磁力
を確保するために、車両のエンジンを高回転させる必要
があった。

【０００３】図３は、従来の車両用交流発電機の励磁を
確立するための他の回路を示す。図３において、電圧確
立回路９は表示ランプ７と並列に設けられている。この
ため、励磁コイル５を励磁する電力は、図２の回路に示
すように、表示ランプ７とバイパス抵抗８とを経由しな
いで、バッテリ２から電圧確立回路９を経由して直接励
磁コイル５に供給することができるので、前記した図２
に示す従来の表示ランプ７とバイパス抵抗８での電圧降
下の問題は一応解決し、発電機１自身の電圧確立を低回
転数で行うことが可能になっている。図３において、１
０は発電機１の電圧を検出し動作するチャージランプ表
示制御回路である。尚、図３において、説明していない
符号は図２の同一の符号と同一の構成であるから説明を
省略する。前記したチャージランプ表示制御回路１０は
イグニションスイッチ６をオンにした後、発電機１の中
性点（Ａ）から電圧が来ることにより動作し、表示ラン
プ７を点灯させると共に、電圧確立回路９を起動する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した回路においては、イグニッションスイッチ６が閉
じている間、電圧確立回路９へ大きな励磁電流が供給さ
れ続けるので、イグニッションスイッチ６を閉じたまま
エンジンを始動させないでいると、バッテリ２の消耗を
早めてしまうといった問題点があった。さらに、図３に
おいて、車両においては避けられないチャージ表示をさ
せるための表示を、発電機の中性点（Ａ）の電圧を検出
してこの電圧によってチャージランプ表示制御回路１０
を制御し、チャージ状態を表示ランプ７に表示させてい
るので、発電機の巻線の中性点（Ａ）からこの制御線を
引き出す必要があり、このための作業工程やチャージ状
態表示のための制御回路がコストアップになるという欠
点があった。本発明の目的は、前記した従来の諸問題を
解決するためになされたもので、発電機の始動初期の自
励立ち上がり回転数をより低減する車両用交流発電機を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用交流発電
機は、回転磁界を発生させるために回転子に設けられた
励磁コイルと、固定子に巻成された固定子コイルと、前
記した固定子コイルの交流出力を整流するダイオードブ
リッジ回路と、前記した固定子コイルから励磁コイルへ
電力を供給する電圧調整装置と、チャージ状況を表示さ
せるランプ表示回路と、前記したランプ表示回路の制御
回路とを有する車両用交流発電機において、固定子コイ
ルの電圧を検出する検出回路と、この検出回路によって
制御され励磁コイルに電流を供給するトランジスタスイ
ッチング回路とダイオードとの直列回路とを有し、ラン
プ表示回路に並列に接続される第１の電圧確立回路と、
主トランジスタを制御することにより励磁コイルの電流
を制御する第２の電圧確立回路とを備え、前記第１の電
圧確立回路と、第２の電圧確立回路とを動作させること
によって低い回転数で電圧を確立することを特徴とする
のである。

【０００６】

【作用】本発明においては、エンジンの停止時にランプ
表示回路を介して励磁コイルに励磁電流が供給された場
合、回転子が停止しているため、発電機の固定子コイル
には電圧が発生しない。また、エンジンを起動させ、回
転子が回転すると、チャージ状態を表示するランプ表示
回路を介して回転子の励磁コイルに微少な励磁電流が流
れ、固定子コイルの周りに回転磁界が発生し、固定子コ
イルに交流誘導起電力が生ずる。そして、固定子コイル
に生じた電圧を検出した第１の電圧確立回路の検出回路
がトランジスタスイッチング回路を制御し、順方向に接
続されたダイオードを介して励磁コイルに励磁電流を供
給する。上記のようにして、第１の電圧確立回路から励
磁コイルに電流が供給されるようになると、ランプ表示
回路から励磁コイルに印加されていた電圧よりも、第１
の電圧確立回路から励磁コイルに印加される電圧が高く
なるために、ランプ表示回路から励磁コイルへは電流が
流れなくなり、ランプ表示回路の表示ランプは消灯す
る。

【０００７】さらに、ランプ表示回路から供給されてい
た励磁電流よりも流量の大なる電流が第１の電圧確立回
路から励磁コイルへ供給されるようになると、発電機の
固定子コイルには一層高い誘導起電力が生じ、固定子コ
イルの電圧が高くなることに基づいて、第１の電圧確立
回路は励磁コイルへ供給する励磁電流を増加させる。そ
して、この第１の電圧確立回路より励磁コイルに印加さ
れる電圧よりも、固定子コイルに生ずる電圧の方が高く
なると、第１の電圧確立回路より励磁コイルに電流が供
給されなくなる。一方、第１の電圧確立回路より励磁コ
イルに電流が供給されなくなることに伴って、発電機の
固定子コイルの発電電圧が電圧調整装置によって励磁コ
イルに印加されるようになり、発電機の発電電圧に基づ
く励磁電流が励磁コイルに供給されるようになるので、
発電機自身による自己励磁が確立する。上記のようにし
て発電機が回転を始めた直後、発電機の発電電圧が相乗
的に増大し、励磁コイルに供給される励磁電流が一定量
に達すると、第２の電圧確立回路が動作することに基づ
いて主トランジスタを制御し、発電電圧が一定値になる
ように制御する。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す車両用交流発
電機のブロック図である。図１において、バッテリ２の
プラス側と励磁コイル５の一端との間に第１の電圧確立
回路１１が表示ランプ回路７と並列に接続している。第
１の電圧確立回路１１はトランジスタスイッチング回路
１２とダイオード１３と電圧制御トランジスタ１４とに
より構成される。電圧制御トランジスタ１４によってト
ランジスタスイッチング回路１２は制御される。トラン
ジスタスイッチング回路１２はダーリントン接続になっ
ていてもよい。そして、前記したイグニッションスイッ
チ６とバイパス抵抗８と逆流防止ダイオード１５との直
流回路に第２の電圧確立回路１６を接続する。一方、発
電機の固定子コイル３はスター結線され、それぞれの出
力端子は直流出力用の整流ダイオード回路４に接続して
あり、また補助ダイオード１７を通じて励磁コイル５に
接続してある。

【０００９】回転磁界によって電圧を生じる励磁コイル
５は回転磁極に巻かれている。この回転磁極は図示しな
い回転軸又はプーリによって車両エンジンの動力により
回転する。また、整流ダイオード回路４のプラス側はバ
ッテリ２に直結され、整流ダイオード回路４のマイナス
側は直接又はシャーシを介してバッテリ２のマイナス側
に接続してある。イグニションスイッチ６はバイパス抵
抗８と並列に接続したランプ表示回路７及び逆流防止ダ
イオード１５と直列に励磁コイル５に接続してある。

【００１０】以下に、前記した発電機の回路の動作につ
いて説明する。前記した構成において、エンジンの停止
時にイグニッションスイッチ６がオンすることにより、
ランプ表示回路７を介して回転子の励磁コイル５に励磁
電流が供給された場合、回転子が停止しているため、発
電機１の固定子コイル３には電圧が発生しない。よっ
て、バッテリ２のチャージ状態を表示する表示ランプが
点灯するのみで、発電機１による発電は行われない。ま
た、エンジンの起動時にランプ表示回路７を介して回転
子の励磁コイル５に微少な励磁電流が流れると、固定子
コイル３の周りに回転磁界が発生し、固定子コイル３に
交流誘導起電力が生ずる。そして、固定子コイル３の電
圧が電圧制御トランジスタ１４のベースに印加されるこ
とで、この電圧制御トランジスタ１４がオンする。さら
に、上記電圧制御トランジスタ１４がオンすることに伴
って、トランジスタスイッチング回路１２にベース電流
が流れることにより、このトランジスタスイッチング回
路１２もオンし、順方向に接続されたダイオード１３を
介して励磁コイル５に励磁電流が供給されるようにな
る。ここで、バッテリ２からランプ表示回路７等の負荷
を経て励磁コイル５に印加される電圧よりも、トランジ
スタスイッチング回路１２より励磁コイルに印加される
電圧の方が高いために、電流の流路方向が変ることにな
り、イグニッションスイッチ６が閉じられていても、ラ
ンプ表示回路７の表示ランプは消灯する。

【００１１】さらに、ランプ表示回路７から供給されて
いた励磁電流よりも流量の大なる電流が第１の電圧確立
回路１１のトランジスタスイッチング回路１２から励磁
コイル５へ供給されるようになると、発電機１の固定子
コイル３には一層高い誘導起電力が生じ、固定子コイル
３の電圧が高くなる。そして、整流ダイオード回路４を
介してトランジスタスイッチング回路１２のエミッタ及
びベースに印加される電圧がバッテリ２より印加される
電圧よりも高くなると、第１の電圧確立回路１１内のト
ランジスタスイッチング回路１２とダイオード１３を経
て励磁コイル５へ至る場合の電圧降下分よりも、補助ダ
イオード１７を経て励磁コイル５へ至る場合の電圧降下
分の方が低いために、補助ダイオード１７…を介して各
固定子コイル３より励磁コイル５に電圧が印加されるよ
うになる。ここにおいて、トランジスタスイッチング回
路１２よりの出力電圧よりも発電機１よりの出力電圧が
高くなることに伴い、トランジスタスイッチング回路１
２のコレクタ電流が流れなくなる。この後においてもト
ランジスタスイッチング回路１２のエミッタ−ベース間
の順方向電流は継続して流れるが、トランジスタスイッ
チング回路１２より励磁コイル５へ励磁電流が供給され
なくなることで、第１の電圧確立回路１１の動作は事実
上停止する。なお、ダイオード１３は、補助ダイオード
１７よりトランジスタスイッチング回路１２を通ってバ
ッテリ２へ電流が流れることを阻止するためのものであ
る。かくして、発電機１の各固定子コイル３の発電電圧
が補助ダイオード１７を介して励磁コイル５に印加され
るようになると、発電機１の発電電圧に基づく励磁電流
が励磁コイル５に供給される自己励磁が確立し、発電機
１の発電電圧が相乗的に増大することで、励磁コイル５
に供給される励磁電流が飛躍的に増加し、外部負荷へ供
給するに十分な発電電圧が得られるようになる。

【００１２】上述したように、エンジンの起動時におい
ては、低回転数の回転子にランプ表示回路７を介して励
磁電流を供給することで、低圧ながら固定子３に起電力
を生ぜしめ、この低電圧を用いて第１の電圧確立回路１
１から励磁コイル５に一層流量の大なる励磁電流を供給
させることで、発電機１の出力をエンジンの低回転時に
効率よく高めることが可能となる。したがって、本発明
に係る発電機１においては、発電機の始動初期における
自励立上り回転数を低域に改善し、発電機の急速な立ち
上げを可能ならしめるのである。なお、図１において、
ランプ表示回路７と直列に接続してある逆流防止ダイオ
ード１５は、発電機１が自己励磁を確立した時に、発電
機１より補助ダイオード１７を介してランプ表示回路７
側へ逆流する電流によりランプが点灯することを防ぐた
めのものである。

【００１３】また、自己励磁によって相乗的に増大する
発電電圧を一定に保持するために、第２の電圧確立回路
１６には、主トランジスタ１８のベースとグランドとの
間に接続されているトランジスタ１９と、該トランジス
タ１９のベースにツェナー効果によって電流が供給され
得るように接続されたツェナーダイオード２０を設けて
あり、以下にその動作概略を説明する。例えばバッテリ
２に印加される電圧が一定値以上に達することで、適宜
な負荷抵抗と整流手段を介してツェナーダイオード２０
に印加される逆方向電圧のためにツェナー降伏が生じ、
トランジスタ１９のベースに電流が流れることで、トラ
ンジスタ１９がオン状態となる。かくすることによっ
て、主トランジスタ１８のベースには動作電圧以上の電
圧が印加されなくなるために、主トランジスタ１８がオ
フ状態となって、励磁コイル５への励磁電流が供給停止
される。そして、励磁電流が供給されなくなったことに
もとづいて発電機１の発電電圧が低下すると、ツェナー
ダイオード２０に印加される逆方向電圧がツェナー電圧
以下に低下して、トランジスタ１９がオフ状態となり、
主トランジスタ１８が再びオン状態となる。このよう
に、第２の電圧確立回路１６が主トランジスタ１８のオ
ン・オフ制御を行うことで、発電機１の発電電圧をほぼ
一定に保持することが可能となるのである。尚、本実施
例で用いた第２の電圧確立回路１６は、励磁コイル５へ
供給する励磁電流をオン・オフさせる公知の回路であ
る。前記した一定電圧はツェナーダイオード２０のカソ
ード側に接続した可変抵抗器によって調整することがで
きる。

【００１４】一般に、発電機の起電力は、発生する磁束
が一定ならば限界領域までは回転数に比例する。したが
って、前記したように初期磁束を増大させる回路を設け
ることにより、より低い回転数で初期磁束量が増大し、
低い回転数で電圧が確立することになる。本発明者は出
力電圧１２Ｖ、総出力約３ＫＷの発電機で従来の方式の
発電機と比べて、電圧確立時の回転数を約８０ｒｐｍに
まで下げることができた。

【００１５】

【発明の効果】以上要するに本発明は、回転磁界を発生
させるために回転子に設けられた励磁コイルと、固定子
に巻成された固定子コイルと、前記した固定子コイルの
交流出力を整流するダイオードブリッジ回路と、前記し
た固定子コイルから励磁コイルへ電力を供給する電圧調
整装置と、チャージ状況を表示させるランプ表示回路及
び前記したランプ表示回路の制御回路とを有する車両用
交流発電機において、固定子コイルの電圧を検出する検
出回路と、この検出回路によって制御され励磁コイルに
電流を供給するトランジスタスイッチング回路とダイオ
ードとの直列回路とを有し、ランプ表示回路に並列に接
続される第１の電圧確立回路と、主トランジスタを制御
することにより励磁コイルの電流を制御する第２の電圧
確立回路とを備え、前記第１の電圧確立回路と、第２の
電圧確立回路とを動作させることによって低い回転数で
電圧を確立することを特徴とするので、自励発電機の電
圧確立時の回転数を低くすることができ、その分発電機
のプーリ比を下げることができ、高速運転時のベアリン
グやブラシ寿命を改善できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の車両用交流発電機の構成を
示すブロック図である。

【図２】従来の車両用交流発電機の構成の一例を示すブ
ロック図である。

【図３】従来の車両用交流発電機の構成の他の例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ バッテリ ３ 固定子コイル ４ 発電機コイル ５ 励磁コイル ６ イグニッションスイッチ ７ ランプ表示回路 ８ バイパス回路 ９ 電圧確立回路 １０ チャージランプ表示制御回路 １１ 第１の電圧確立回路 １２ トランジスタスイッチング回路 １３ ダイオード １４ 電圧制御トランジスタ １５ 逆流防止ダイオード １６ 第２の電圧確立回路 １７ 補助ダイオード １８ 主トランジスタ １９ トランジスタ ２０ ツェナーダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転磁界を発生させるために回転子に設
   けられた励磁コイルと、固定子に巻成された固定子コイ
   ルと、前記した固定子コイルの交流出力を整流するダイ
   オードブリッジ回路と、前記した固定子コイルから励磁
   コイルへ電力を供給する電圧調整装置と、チャージ状況
   を表示させるランプ表示回路と、前記したランプ表示回
   路の制御回路とを有する車両用交流発電機において、 固定子コイルの電圧を検出する検出回路と、この検出回
   路によって制御され励磁コイルに電流を供給するトラン
   ジスタスイッチング回路とダイオードとの直列回路とを
   有し、ランプ表示回路に並列に接続される第１の電圧確
   立回路と、 主トランジスタを制御することにより励磁コイルの電流
   を制御する第２の電圧確立回路とを備え、 前記第１の電圧確立回路と、第２の電圧確立回路とを動
   作させることによって低い回転数で電圧を確立すること
   を特徴とする車両用交流発電機。