JPS5854729B2 - 自励式交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蓄電池の充電源、各種電気負荷の電源として
使用する自励式交流発電機、主として車両用交流発電機
に関するものである。

従来周知の如く、自励式交流発電機は外部から励磁電流
を供給されることなしに自己の残留磁気によって立上る
（電圧を確立する）発電機である為に、励磁機能部であ
る回転子、特に回転子離コアは残留磁気の大きな材料、
即ち保磁能力の高い材料で形成されなければならない。

一般的に保持能力の高い材料として高炭素鋼が知られて
いる。

しかしながら、特に車両用交流発電機においてはこの回
転子離コアを生産性、コスト等の面から低炭素鋼よりな
る冷鍛成形品とするのが一般的である。

例となれば冷鍛成形ｌこよって高炭素鋼等を成形するこ
とが型寿命上高コストとなり不可能であり、冷鍛成形以
外の加工法によって高炭素鋼等を回転子離コアに仕上げ
ることは逆に生産性が悪く、大巾なコストアップとなる
欠点がある。

従って、極コア自体を低炭素鋼よりなる冷鍛成形品にし
てなおかつ回転子の残留磁気を大きくするにはいかにし
たらよいかが当業者の共通の課題である。

本発明は上記問題を解決するため、回転子離コアを、少
なくとも形状複雑な部分が低炭素鋼よりなる冷鍛成形品
になるようにし、例えは形状簡単な部分を中炭素鋼製に
してこの部分に焼入れ処理を施すことにより、生産性を
害することなく回転子離コアの保磁能力を高め、立上り
の早い自励式交流発電機を提供することを目的とするも
のである。

以下本発明を図面に示す実施例について説明する。

第１図において、符号１にて総括的に示す発電機は一般
に車両のエンジンにより駆動され、負荷に電流を供給す
る為に全波整流装置を具有する直流出力型発電機の形を
した交流発電機であって、３相Ｙ形電機子コイル２、励
磁コイル３、三相全波整流装置４、更には半導体電圧調
整装置５を含んでおり、図示しない発電機外筐には唯一
の直流出力端子６を備えている。

電機子コイル２の各出力端は整流装置４の交流入力端子
４ａ、４ｂ、４ｃにそれぞれ接続してあり、また１つの
交流入力端子４ａは抵抗７の一端に、残余の２つの交流
入力端子４ｂ ｙ ４ｃは第１、第２のダイオード８，
９のアノードにそれぞれ接続してあり、前記抵抗７の他
端および前記両ダイオード８，９のカソードは接続点Ａ
で共通接続しである。

前記整流装置４の直流出力端子４ｄは発電機外筐の直流
出力端子６と励磁コイル３の一端とに接続しである。

電圧調整装置５は抵抗１０、ツェナダイオード１１およ
び抵抗１２を直列接続してなる電圧検出回路１３、この
回路１３により制御される第１のトランジスタ１４およ
びこのトランジスタ１４によって制御される第２のトラ
ンジスタ１５を主構成要素として成立っている。

なお、１６は平滑用コンデンサ、１７は抵抗、１８はフ
ライホイールダイオードである。

電圧検出回路１３は第１のトランジスタ１４のコレクタ
・エミツク回路および抵抗１７よりなる直列回路と並列
接続して、接続点Ａに接続しである。

ベースを前記第１のトランジスタ１４のコレクタに接続
せる第２のトランジスタ１５はコレクタ・エミツク回路
が、フライホイールダイオード１８のアノード・カソー
ドを介して励磁コイル３の一端に接続しであると兵に、
直接前記励磁コイル３の他端にも接続しである。

１９は蓄電池、２０はキースイッチ、２１は各種電気負
荷、２２は電圧計であって、電気負荷２１と電圧計２２
との並列回路はキースイッチ２０を介して蓄電池１９に
接続してあり、これら負荷群は唯一の配線２３によって
発電機外筐の直流出力端子６に接続しである。

次に前述発電機１における回転子の具体的な構造を第２
図について説明する。

励磁コイル３によって互いに異極性に励磁される一対の
極コア２４゜２５は低炭素鋼の冷鍛成形品であって、中
心部に取付孔２４ａ、２５ａ、外周部に爪部２４ｂ。

２５ｂをそれぞれ有する縦断面コ字形をなしており、相
互の爪部２４ｂ 、２５ｂが円周方向に交互に位置する
如く向かい合わせかつ極コア２４゜２５間に中心コア２
９を介在させて回転軸２６に嵌着しである。

上記一対の極コア２４，２５と中心コア２９とからなる
回転子離コアにおいて、中心コア２９の外周面と爪部２
４ｂ 、２５ｂの内周面とによって囲繞せる環状空間に
はコイルボビン２７に巻装した環状の励磁コイル３が配
設してあり、該コイル３の両端はスリップリング２８に
結線しである。

しかして前記中心コア２９は中炭素鋼よりなる円筒体で
あって簡単な形状をしており、成形が容易なものであり
、その外周面には周知の高周波焼入れ処理により焼入れ
層２９ａが形威しである。

上記構成になる本発明装置の作動を説明する。

図示しない始動機（スタータ）によってエンジンを始動
させると該エンジンによって駆動される発電機１が回転
し始め、残留磁気により電機子コイル２に微少電圧が発
生する。

ここで発電機１の回転子は中心コア２９が中炭素鋼より
なり表面に焼入れ層を有しているためこの部分の保持能
力が大で、全体として比較的太なる残留磁気を保有する
こととなり、電機子コイル２には低い回転数で電圧が発
生する。

この電圧は全波整流装置４の負側ダイオードと抵抗Ｔ１
ダイオード８，９との組合せ回路によって直流に変換
され接続点Ａに印加される。

今エンジンが成る回転数、例えばアイドリング回転数に
なると前記接続点Ａの電圧が規定値に到達して抵抗１Ｔ
を介して第２のトランジスタ１５に少量のベース電流が
流れ、これにより全波整流装置４の直流出力端子４ｄよ
り励磁コイル３、前記トランジスタ１５のコレクタ・エ
ミツク回路を通して電流が流れ始め、この励磁コイル３
のわずかな付勢により電機子コイル２の発生電圧が更に
高くなり、前記トランジスタ１５が完全に導通して、励
磁コイル３の通電回路を形成する。

かくして、発電機１は電機子コイル２の出力で励磁コイ
ル３を励磁する所謂自励状態を確立し、自励発電を開始
する。

発電機１の出力は直流出力端子６から配線２３を介して
蓄電池１９等の負荷群に供給される。

しかして、エンジンの回転数が上昇し、従って発電機１
が回転数の上昇につれて発生電圧が高くなる。

接続点Ａの電位が電圧検出回路１３の設定検出レベルを
越えるとツェナダイオード１１が導通し、第１のトラン
ジスタ１４が導通ずる。

このトランジスタ１４の導通によって、第２のトランジ
スタ１５はそのベースが実質的にアース電位となるため
遮断する。

即ち、励磁コイル３への励磁電流の供給が停止されるわ
けで、発電機１の出力が低下する。

そして前記接続点Ａの電位が電圧検出回路１３の設定検
出レベルより低下すれば、電圧検出回路１３が不導通と
なって、前述第１、第２のトランジスタ１４．１５はそ
の動作状態が反転してそれぞれ遮断状態、導通状態とな
り、励磁コイル３には再び励磁電流が流れ始め、発電機
１の出力が上昇し始める。

以後上述の動作を繰返して、電圧調整装置５は発電機１
の出力電圧が所定値でほぼ一定になるごとく、励磁コイ
ル３への励磁電流を断続する。

ところで、電圧調整装置５は電圧検出回路１３を接続点
Ａではなく整流装置４の直流出力端子４ｄに接続しても
、良好な電圧調整機能を得ることができる。

しかし抵抗１７は本実施例のごとく接続点Ａに接続した
方が得策である。

何となれば抵抗７および２つのダイオード８，９からな
る電圧信号発生器が、発電機１の回転開始時に発生する
微少電圧（例えば２〜３Ｖ）を第２トランジスタ１５の
ベース回路に効率良く印加するのに役立ち、発電機１の
自励立上り回転数を低くすることができる。

第２のトランジスタ１５に供給できるベース電流は抵抗
７，１７の抵抗値と該トランジスタ１５のベース・エミ
ッタ間の電圧降下（約０．６Ｖ）で決定されるが、抵抗
７の代わりにダイオードを用いる場合には更に０．８Ｖ
一定の電圧降下が付加されて、前記トランジスタ１５の
ベース電流は更に一段と小さくなる。

このことは発電機１の回転数が相当高くならないとトラ
ンジスタ１５が導通しないことを意味する。

なお、抵抗７は小さすぎることのない適当な値にするこ
とは勿論である。

又、電圧検出回路１３を接点Ａに接続することは本発明
の必須要件ではない。

本発明の目的は残留磁気を大きくして低速回転時におけ
る誘起電圧を大きくする点にあり、電圧検出回路１３を
接続点Ａに接続する回路と組合せれば、総和的な利点が
得られるにすぎない。

又、ツェナーダイオード１１に抵抗７を介する脈動電圧
（抵抗７と接続点４ｂ又は４ｃ間電圧）加わってもコン
デンサ１６で平滑しであるのでさしつかえない。

更に、ダイオードとしないで抵抗７を設けた理由は以下
のとおりである。

すなわち、残留磁気によって発電電圧が立ち上がり始め
た当初は電圧値が小さいので、抵抗７部分にダイオード
をつけるとダイオードの順方向電圧降下が悪影響し、抵
抗１７を介するトランジスタ１５のＯＮ信号が充分でな
くなりトランジスタ１５のＯＮが遅れるが、第１図の如
くダイオードの代わりに抵抗γを設けることにより、ダ
イオードの順方向電圧降下がなくなるので、発電電圧が
小さいうちから抵抗１７を介してブし分なベース電流が
トランジスタ１５に流れトランジスタ１５は早期にＯＮ
Ｌ発電出力を励磁コイル３に早期に与えることができ、
発電電圧の立ち上がりが早くなる。

なお、抵抗７を流れる電流はごくわずかであるため、抵
抗７両端の電圧降下はごく少ない。

上記実施例においては、中心コア２９に中炭素鋼を用い
てその表面のみ焼入れし、一対の極コア２４．２５は従
来同様の低炭素鋼を用いているため、透磁率の低下を最
少限におさえ、高出力の自励式交流発電機を得ることが
できる。

なお、「中炭素鋼」とは焼入れ可能な「炭素鋼」を意味
し、焼入れ手段としては高周波焼入れに限らず、加熱炉
による焼入れであってもよい。

以上述べたように、本発明においては、自励式交流発電
機の回転子に関し、爪部をもつランゾルポール型の極コ
ア２４．２５と中心コア２９との組合せからなる回転子
離コアのうち、特に中心コアに焼入れ処理を施している
から、形状複雑な極コアを冷鍛成形の容易な低炭素鋼で
作製して生産性を損なうことなく、回転子全体の保磁能
力を高めることができ、経済性に富み立上り回転数の低
い非常に有用な自励式交流発電機を提供することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる自励式交流発電機の電気回路図、
第２図は前記本発明発電機における回転子の縦断面図で
ある。 １・・・・・・交流発電機、２・・・・・・電機子コイ
ル、３・・・・・・励磁コイル、５・・・・・・電圧調
整装置、６・・・・・・直流出力端子、２４，２５・・
・・・・極コア、２９・・・・・・中心コア、２９ａ・
・・・・・焼入れ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電機子コイルに対して回転する励磁コイルと回転子
   離コアとを有し、前記電機子コイルに誘起した交流出力
   を全波整流して直流出力とし、該直流出力を電圧調整装
   置を介して前記励磁コイルに導き、前記直流出力の電圧
   を制御するようにした自励式交流発電機において、前記
   回転子優コアは低炭素鋼よりなり一対の爪部を有する極
   コア２４゜２５と、 これらの極コア間に設けられ焼入れ可能な炭素鋼よりな
   る中心コア２９とを有し、該中心コアの表両に焼入れ層
   を有していることを特徴とする自励式交流発電機。