JPH04222436A - 車両用制振発電電動機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンに直結
されて駆動されるとともに、エンジンの振動の低減を図
る車両用制振発電電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用発電機を利用してエンジンの振動
の低減を図る車両用制振発電電動機としては、例えば特
開昭６４−６９７３５号公報の発明がある。この発明で
は、エンジンのクランク軸に回転磁極が直結される発電
電動機を、同じくクランク軸によって駆動される変速機
側に配して、発電電動機がエンジンと変速機との間に挿
入されるような配置で設けられている。また、発電電動
機によってトルクをエンジンに与える際に、発電電動機
のステータコイルにはバッテリからの電力が直接供給さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
発電電動機がエンジンと変速機との間に設けられること
になると、エンジンと変速機との間に発電電動機を収容
する空間が必要になるとともに、コイルの放熱のためあ
るいは各種の変速機からの熱の影響を防ぐために、各コ
イルには冷却水を通すパイプやその他放熱あるいは冷却
のための構造が必要になるため、発電電動機の構造が複
雑になり重量が増大するなどの問題がある。

【０００４】また、バッテリの電力を直接供給して、振
動を抑制するために十分なトルクを与えようとすると、
ステータコイルに対して大電流を供給する必要があり、
そのための通電素子として大電流用のものが必要になり
、そのためにコストアップとなり、また発熱量が増大す
る等の問題がある。

【０００５】本発明は、エンジンに直結されて駆動され
るとともに、エンジンの振動の低減を図るための制御手
段を備えた車両用制振発電電動機において、その設置の
ために大きな空間を必要としないようにするために、構
造を簡素にして軽量化かつ小型化を図ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、プーリが出力
軸に備えられたエンジンの前記出力軸とともに回転する
回転子と、該回転子に対向して配され前記回転子に対し
てトルクを与えるためのコイル部材を備えた固定子とを
有し、前記エンジンの出力トルクの変動を抑制するため
の制御手段を備えた車両用制振発電電動機において、前
記プーリは少なくとも前記エンジンのハウジング側に凹
部空間を形成し、前記回転子および前記固定子は、前記
凹部空間内で互いに対向して、前記プーリおよび前記ハ
ウジングにそれぞれ固定されたことを技術的手段とする
。また、制御手段として、バッテリの電圧を変換して高
電圧の電荷を蓄積するためのコンデンサと、該コンデン
サの電荷を前記コイル部材に通電するための通電部材を
備えるとともに、前記コイル部材の出力を整流するため
のサイリスタを備えるとよい。

【０００７】

【作用】一般にプーリではリムにはベルトを掛けるため
にある程度の幅が必要であり、プーリにはリムによって
その外周部分に略短円筒部が形成されるため、リムの内
側に回転子および固定子を設けるための凹部空間を容易
に確保することができる。本発明では、プーリによって
形成された凹部空間がエンジンのハウジング側にあり、
この凹部空間内で、回転子はプーリに固定され、固定子
はエンジンのハウジングに固定され、回転子と固定子と
が互いに対向して配され、回転子は、エンジンの出力軸
が回転するとプーリとともに回転する。従って、発電電
動機としては、回転子および固定子を収容するための専
用のハウジングは設けられないことになり、凹部空間に
は、発電電動機を設置するための大きな空間の必要がな
い。また、一般にプーリは、エンジンの出力軸の端部に
固定されるため、発電電動機のコイルを冷却するための
空気流路を、プーリあるはエンジンのハウジングによっ
て容易に形成することができる。

【０００８】一方、制御手段に例えば高電圧を蓄積する
コンデンサを備え、このコンデンサに蓄積された高電圧
を利用してコイル部材に通電を行なうことによって、回
転子に対して大きな駆動トルクを容易に与えることがで
きるとともに、コイル部材へ供給する電流を小さくする
ことができる。また、例えばサイリスタを整流部材とし
て用いているため、コイル部材の出力の制御が容易であ
る。従って、エンジンの連爆によってコイル部材に出力
が発生したとき、コンデンサからコイル部材へ高電圧電
流が供給される場合には出力を停止し、高電圧電流が供
給されない場合のみに出力がバッテリや車両負荷へ供給
されるようにすることができる。

【０００９】

【発明の効果】本発明では、プーリによって形成さた凹
部区間を利用し、エンジンのハウジングおよびプーリに
よって発電電動機のハウジングが形成され、コイルの冷
却のために複雑な構造が必要ない。従って、ハウジング
が不要であり構造が簡素化されるため、重量が低減され
、発電電動機の小型化および軽量化を図ることができる
。また、制御手段においては、例えば高電圧を蓄積する
コンデンサを備えているため、小電流によってトルクを
必要なトルクを容易に与えることができるとともに、発
熱量を抑制できる。さらに、例えば整流部材としてサイ
リスタを備えているため、コイル部材の出力を容易に制
御することができる。

【００１０】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明する。第
１図は、本発明の第１実施例の車両用制振発電電動機１
００の断面を示すもので、１は車両に搭載されたエンジ
ンのハウジングであり、２は、ハウジング１から突出し
て設けられたエンジンのクランク軸である。クランク軸
２の端部には、図示しないオイルポンプ、ウォーターポ
ンプ、冷媒圧縮機等へ回転力を伝達するためのベルトが
掛けられるプーリ１０が嵌められている。

【００１１】プーリ１０はアルミ合金製で、キー溝１１
が形成されたボス１２と、ベルトが掛けられる複数の溝
が形成された溝部１３を備えた略短円筒形状のリム１４
とを連結する連結板１５は、ボス１２とリム１４との間
でハウジング１から遠ざかるような湾曲断面を呈し、ハ
ウジング１側に環状の凹部空間Ｓを形成している。溝部
１３は、その表面が硬化処理されてアルマイト硬化層１
３ａが形成されている。

【００１２】リム１４の内周面には、環状を呈した鉄製
のロータヨーク１６が嵌入されてリム１４の内周端面で
かしめ部１４ａによってプーリ１０に固定されている。 ロータヨーク１６の内周面には、内側方向の極性が周方
向に向かって交互に逆極性になるように配置された稀土
類磁石１７が接着されている。さらに、稀土類磁石１７
は、その表面が非磁性体のステンレス製のラップシート
１８により覆われ、ラップシート１８は、その厚みが約
０．３ｍｍであり、ロータヨーク１６との当接部でロー
タヨーク１６にシーム溶接されている。

【００１３】プーリ１０のリム１４には、複数葉のファ
ン羽根部１４ｂがハウジング１側に向かってプーリ１０
と一体に形成されており、またプーリ１０の連結板１５
には、凹部空間Ｓと外部とを連通させるための吸気口１
５ａが複数個形成されている。

【００１４】一方、ハウジング１には、リム１４の内側
の凹部空間Ｓ内に突出するようにして略環状の***壁２
０が形成され、***壁２０の外周側にはステータヨーク
２１が嵌め込まれ、ステータヨーク２１はボルト２２に
よって***壁２０に固定されている。

【００１５】ステータヨーク２１は、無機質絶縁塗膜を
有する極低鉄損の方向性硅素鋼板（シート）を、第２図
に示すとおり、ヘリカル成形によって環状に積層したも
ので、シートの打抜きおよびヘリカル成形の際の巻取り
における加工歪みを除去するために、ヘリカル成形した
後に磁気焼鈍処理が施されたものである。

【００１６】ステータヨーク２１の外周側には、空芯コ
イル（ギャップワインディング）をなす三相巻線からな
るステータコイル２３が配置されている。また***壁２
０の内側には、後述する制御回路３０におけるドライバ
部３１及びＳＣＲレクティファィヤ部３２を内蔵したパ
ワーデバイス２４が配置され、ボルト２５によってハウ
ジング１に固定されている。

【００１７】以上の構造を有する車両用制振発電電動機
１は、第３図にその回路構成を示す制御回路３０を備え
る。制御回路３０において、上記のステータコイル２３
はＹ結線され、その出力はＳＣＲレクティファィヤ部３
２を介して、バッテリ２６および車両負荷２７と接続さ
れている。また、ステータコイル２３は、各相の巻線２
３ａ、２３ｂ、２３ｃ毎にそれぞれ一対のトランジスタ
３１ａ、３１ｂ、トランジスタ３１ｃ、３１ｄ、トラン
ジスタ３１ｅ、３１ｆを有するドライバ部３１を備えて
いる。

【００１８】ドライバ部３１は、エンジン始動の補助あ
るいはアイドル時におけるエンジンの回転むらの低減を
図るために、ステータコイル２３の各巻線２３ａ、２３
ｂ、２３ｃに対して所定にタイミングで通電を行なうた
めのもので、トランジスタ３１ａ、３１ｃ、３１ｅの各
エミッタは、トランジスタ３１ｂ、３１ｄ、３１ｆの各
コレクタとそれぞれ接続されており、ステータコイル２
３の巻線２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、これらエミッタと
コレクタとの接続点にそれぞれ接続されている。

【００１９】トランジスタ３１ａ、３１ｃ、３１ｅの各
コレクタは、ステータコイル２３へ通電するための高電
圧の電荷を蓄積するコンデンサ３３と接続されており、
各トランジスタ３１ａ〜３１ｆのコレクタ〜エミッタ間
には、ダイオード３４ａ〜３４ｆがそれぞれ接続され、
各トランジスタ３１ａ〜３１ｆのベースは、ドライバ制
御回路３５と接続されている。

【００２０】ドライバ制御回路３５は、エンジンの起動
直後から連爆に至るまでエンジンの始動トルクを補助す
るためのトルクアシスト動作を行なうためのトルクアシ
スト制御部３５ａと、アイドル時にエンジンの爆発、吸
入、圧縮の各行程による回転不整を滑らかにするために
、所定のクランク角度で各巻線を通電する制振動作を行
なうための制振制御部３５ｂの各機能部があり、さらに
、検出されたエンジン回転数Ｎに基づいて、これらの各
動作を選択するための動作選択部３５ｃがある。本実施
例では、検出されたエンジン回転数Ｎがアイドル回転数
Ｎａ（例えば３００〜４００ｒｐｍ）をアイドル状態と
しており、回転数Ｎがこのアイドル回転数Ｎａより小さ
い場合には、トルクアシスト動作を選択し、回転数Ｎが
アイドル回転数Ｎａ以上の場合には、アイドル状態とし
て判別し、制振動作を選択する。

【００２１】制振制御部３５ｂによる制振動作では、ス
テータコイル２３の出力波形からクランク軸２の角度を
算出して、エンジン出力が所定値以下では正トルクが与
えられ、所定値以上のときは逆トルクを与えられるよう
に、クランク角度に応じて各トランジスタ３１ａ〜３１
ｆのベースへ制御信号を送出する。この制振動作は、ア
イドル状態においてのみ行なっており、エンジン回転数
Ｎが大きくなって所定回転数Ｎｂ（例えば１２００ｒｐ
ｍ）以上になった場合には、制振動作を行なわず、従っ
て、ステータコイル２３への通電も行なわない。

【００２２】これらトルクアシスト動作あるいは制振動
作の際には、コンデンサ３３から各トランジスタ３１ａ
〜３１ｆを介してステータコイル２３へ電流が供給され
る。コンデンサ３３は、ドライバ制御回路３５とは関係
なく作動するトランジスタ制御回路３６によって制御さ
れるトランジスタ３７およびフライバックコイル３８に
よって構成される昇圧回路によって充電される。ここで
、トランジスタ３７のエミッタは接地され、フライバッ
クコイル３８は、一端がバッテリ２６の正極と接続され
、他端はトランジスタ３７のコレクタと接続され、フラ
イバックコイル３８とコレクタとの接続点Ｐは、ダイオ
ード３４ａを介してコンデンサ３３と接続されている。 また、トランジスタ制御回路３６には、コンデンサ３５
の電圧を平滑して検出する電圧検出部３６ａ、バッテリ
２６の電圧から基準電圧を得る基準電圧発生部３６ｂ、
これらの各電圧を比較する比較部３６ｃ、別途一定の高
周波で発振する発振部３６ｄ、比較部３６ｃの比較結果
に応じてトランジスタ３７へ高周波のベース信号を送出
するベース駆動信号発生部３６ｅが設けられている。以
上の構成からなる昇圧回路は、コンデンサ３３の電圧を
検出して、コンデンサ３３の電圧が、バッテリ２６に対
して高電圧となるように設定された一定電圧（例えば７
０Ｖ）に維持されるように必要に応じて常にコンデンサ
３３を充電する。

【００２３】一方、車両用制振発電電動機１００を通常
の発電機として用いて、バッテリ２６あるいは車両負荷
２７へ電力を供給するためにステータコイル２３の出力
を整流するためのレクティファィヤとして、本実施例で
は、ダイオードによるレクティファィヤを用いないで、
サイリスタ（ＳＣＲ）によるＳＣＲレクティファィヤ部
３２が設けられている。これは、制振動作において、ス
テータコイル２３へ供給されるコンデンサ３３による高
圧電流がステータコイル２３の出力としてバッテリ２６
あるいは車両負荷２７へ印加されることがないようにす
るために、制振動作におけるドライバ部３１によるステ
ータコイル２３への通電の時期と、誘導起電力によって
ステータコイル２３に発生した出力をバッテリ２６等へ
供給する時期とをずらすためである。そのために、ＳＣ
Ｒレクティファィヤ部３２には、ゲート制御回路３９が
備えられ、ＳＣＲレクティファィヤ部３２の各ゲートは
ゲート制御回路３９と接続されている。ゲート制御回路
３９には、バッテリ２６の電圧を検知するバッテリ電圧
検知部３９ａ、基準電圧発生部３９ｂ、バッテリ２６の
電圧が所定の電圧以上あるか否かを判別するための比較
部３９ｃ、その判別結果とドライバ制御回路３５の制御
状態から、所定のタイミングでＳＣＲレクティファィヤ
部３２を位相制御するためのゲート電圧を発生させるゲ
ート電圧発生部３９ｄがある。

【００２４】以上の構成からなる本実施例の車両用制振
発電電動機１００は、バッテリ２６の電力によってトラ
ンジスタ制御回路３６が作動してコンデンサ３３が充電
され、一定の高電圧の電荷が蓄えられる。

【００２５】この状態で、キースイッチによりエンジン
の始動操作を開始すると、図示しない始動装置が作動し
て、リングギヤを介してクランク軸２が回転駆動される
。それに伴って、プーリ１０およびプーリ１０に固定さ
れた稀土類磁石１７がステータコイル２３の外側で回転
し、ステータコイル２３には誘導起電力が発生する。 このとき、ファン羽根部１４ｂによって空気流が矢印に
示すように、吸気口１５ａから凹部空間Ｓを通過してフ
ァン羽根部１４ｂの外側に向かって発生し、ステータコ
イル２３を冷却する。

【００２６】クランク軸２の回転数が検出され、エンジ
ン回転数Ｎがアイドル回転数Ｎａより小さい間は、ドラ
イバ制御回路３５ではトルクアシスト動作が選択されて
、コンデンサ３３からの電流がステータコイル２３の各
巻線２３ａ〜２３ｃへ三相電力に変換して通電され、車
両用制振発電電動機１００は、補助スタータとしてトル
クをアシストする。

【００２７】エンジンが連爆してエンジン回転数がアイ
ドル回転数Ｎａ以上になると、アイドル状態として制振
動作が選択され、エンジンの回転角度に対応して電力変
換量が調節される。バッテリ２６の充電は、必要に応じ
てＳＣＲレクティファィヤ部３２を位相制御して行なわ
れる。

【００２８】以上のとおり、本発明では、エンジンのハ
ウジング１とプーリ１０とによって車両用制振発電電動
機１００のハウジングが形成されるため、発電電動機を
搭載するための空間が必要ない。また、発電電動機がク
ランク軸２の端部に備えられるプーリ１０とハウジング
１との間に設けられることになるため、変速機等の熱の
影響がなく、また、冷却のために複雑な構造が必要にな
ることがない。

【００２９】また本実施例では、稀土類磁石１７を用い
ていて、発電が必要な場合と不要な場合にともにステー
タヨーク２１に磁束が生じるが、極低鉄損の方向性硅素
鋼板を用いているため、鉄損をほとんど無視することが
できる。また、回転子としての稀土類磁石１７と固定子
としてのステータヨーク２１とのギャップが長いが、稀
土類磁石１７を用いているため、十分な磁束が確保でき
る。また、この実施例では、プーリ１０としてアルミを
用いているためより軽量である。

【００３０】第４図に本発明の車両用制振発電電動機１
００の第２実施例を示す。第２実施例では、鉄製のプー
リ１０を用いており、そのために、別体のロータヨーク
を設けていない。また、ステータコイル２３は、ステー
タヨークの代わりにステータコア２１Ａを備えており、
空芯コイルとなっていない。また、凹部空間Ｓ内におい
て、稀土類磁石１７とステータコア２１Ａとは、クラン
ク軸２の軸方向に対向して配されており、ステータコア
２１Ａは、ステータコアリテーナ２８によってハウジン
グ１に固定されている。

【００３１】第５図および第６図に本発明の第３実施例
を示す。第３実施例では、第２実施例と同様に鉄製のプ
ーリ１０を用いているが、ボス１２とクランク軸２とを
連結する連結板１５はハウジング１に面して、ハウジン
グ１側に凹部空間Ｓを形成して設けられており、連結板
１５のハウジング１側には、誘導子界磁極をなすインダ
クタ１９が備えられている。インダクタ１９は、第６図
に示すとおり、中央に開口１９ａを有する略皿状の円盤
で、その片面には、ステータコア２１Ａに対して磁束を
変化させるための複数の溝１９ｂが形成され、他方、ス
テータコア２１Ａには、ステータコイル２３と励磁巻線
２９とが備えられており、これらによってインダクタ発
電電動機が構成されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用制振発電電動機の第１実施例の
構造を示す断面図である。

【図２】本発明の車両用制振発電電動機の第１実施例に
おけるステータヨークを示す斜視図である。

【図３】本発明の車両用制振発電電動機の制御回路を示
す回路図である。

【図４】本発明の車両用制振発電電動機の第２実施例の
構造を示す断面図である。

【図５】本発明の車両用制振発電電動機の第３実施例の
構造を示す断面図である。

【図６】本発明の車両用制振発電電動機の第３実施例に
おけるインダクタを示す斜視図である。

【符号の説明】

１　　ハウジング（エンジンのハウジング）２　　クラ
ンク軸（出力軸） １０　　プーリ １７　　稀土類磁石（回転子） ２３　　ステータコイル（コイル部材）２１　　ステー
タヨーク（固定子） ３０　　制御回路（制御手段） ３１　　ドライバ部（通電部材） ３２　　ＳＣＲレクティファィヤ部（サイリスタ）３３
　　コンデンサ １００　　車両用制振発電電動機 Ｓ　　凹部空間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プーリが出力軸に備えられたエンジン
   の前記出力軸とともに回転する回転子と、該回転子に対
   向して配され前記回転子に対してトルクを与えるための
   コイル部材を備えた固定子とを有し、前記エンジンの出
   力トルクの変動を抑制するための制御手段を備えた車両
   用制振発電電動機において、前記プーリは少なくとも前
   記エンジンのハウジング側に凹部空間を形成し、前記回
   転子および前記固定子は、前記凹部空間内で互いに対向
   して、前記プーリおよび前記ハウジングにそれぞれ固定
   されたことを特徴とする車両用制振発電電動機。
2. 【請求項２】　　前記制御手段は、バッテリの電圧を変
   換して高電圧の電荷を蓄積するためのコンデンサと、該
   コンデンサの電荷を前記コイル部材に通電するための通
   電部材を備えるとともに、前記コイル部材の出力を整流
   するためのサイリスタを備えたことを特徴とする請求項
   １記載の車両用制振発電電動機。