JPH09107697A - 車両用交流発電機の充電システム - Google Patents
車両用交流発電機の充電システムInfo
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- JPH09107697A JPH09107697A JP7261201A JP26120195A JPH09107697A JP H09107697 A JPH09107697 A JP H09107697A JP 7261201 A JP7261201 A JP 7261201A JP 26120195 A JP26120195 A JP 26120195A JP H09107697 A JPH09107697 A JP H09107697A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】自動車用交流発電機の出力向上と界磁巻線電流
を低減して界磁巻線で発生する銅損を低減できる自動車
用交流発電機の制御方法を提供する。 【解決手段】シャフトには一端にプーリ、他端にスリッ
プリング１０が配置される。スリップリング１０にはブ
ラシ１１が摺動可能に取り付けられ、ロータ２の内部に
配置されるヨークに巻かれた界磁巻線４に電力を供給で
きる。ロータ２の速度に比例した風量が得られるような
内蔵ファンがロータの左右に設けられる。ロータ２の外
周部には爪形磁極３が配置され、この外周部と僅かな空
隙を隔てて固定子７が配置され、固定子７には固定子鉄
心が設けられており、固定子鉄心８に固定子巻線９が巻
かれている。
を低減して界磁巻線で発生する銅損を低減できる自動車
用交流発電機の制御方法を提供する。 【解決手段】シャフトには一端にプーリ、他端にスリッ
プリング１０が配置される。スリップリング１０にはブ
ラシ１１が摺動可能に取り付けられ、ロータ２の内部に
配置されるヨークに巻かれた界磁巻線４に電力を供給で
きる。ロータ２の速度に比例した風量が得られるような
内蔵ファンがロータの左右に設けられる。ロータ２の外
周部には爪形磁極３が配置され、この外周部と僅かな空
隙を隔てて固定子７が配置され、固定子７には固定子鉄
心が設けられており、固定子鉄心８に固定子巻線９が巻
かれている。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は車両用交流発電機の
充電システムに関する。
充電システムに関する。
【従来の技術】従来の装置は、特開平4−222438 号公報
に記載されているように、界磁巻線電流をトランジスタ
のＨ型ブリッジにより正負の両方向に通電制御する通電
制御器を内蔵したものがある。そして、バッテリが満充
電の時にはバッテリを充電しないように逆励磁（減磁電
流を流す）している。
に記載されているように、界磁巻線電流をトランジスタ
のＨ型ブリッジにより正負の両方向に通電制御する通電
制御器を内蔵したものがある。そして、バッテリが満充
電の時にはバッテリを充電しないように逆励磁（減磁電
流を流す）している。
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、バッ
テリが満充電の時には発電機が発電しないように逆方向
の電流を流すように制御するために、バッテリの充電状
況を検出する手段が必要である。検出手段の一つにバッ
テリ電圧を検出する手段があるが、バッテリ電圧だけで
は負荷状況により正確な充電状況を把握することはでき
ない。よって、比重等を測定する必要があり測定器が複
雑となる。また、バッテリが満充電以外の時には充電す
るように界磁巻線電流を制御しなければならないために
逆方向に電流を流すモードは通常の運転モードではほと
んど無い。よって、常に界磁巻線電流を流すために界磁
巻線電流による銅損が発生してしまう。本発明の目的は
自動車用交流発電機の出力向上と界磁巻線電流を低減し
て界磁巻線で発生する銅損を低減できる自動車用交流発
電機の制御方法を提供することにある。
テリが満充電の時には発電機が発電しないように逆方向
の電流を流すように制御するために、バッテリの充電状
況を検出する手段が必要である。検出手段の一つにバッ
テリ電圧を検出する手段があるが、バッテリ電圧だけで
は負荷状況により正確な充電状況を把握することはでき
ない。よって、比重等を測定する必要があり測定器が複
雑となる。また、バッテリが満充電以外の時には充電す
るように界磁巻線電流を制御しなければならないために
逆方向に電流を流すモードは通常の運転モードではほと
んど無い。よって、常に界磁巻線電流を流すために界磁
巻線電流による銅損が発生してしまう。本発明の目的は
自動車用交流発電機の出力向上と界磁巻線電流を低減し
て界磁巻線で発生する銅損を低減できる自動車用交流発
電機の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は発電機の爪形磁極ロータの磁極間に比較的
強い永久磁石を配置し、最も使用する回転時で一定負荷
電流時（平均使用電流時）に界磁巻線電流が零の状態
で、その永久磁石のみで発生する直流発電電圧がバッテ
リの充電電圧とほぼ同じ大きさになるように使用する永
久磁石の数と種類を選択したものである。そして、負荷
電流の増減及び車速の変化に応じて発電電流を制御する
ために界磁巻線電流を増減磁制御するようにした。交流
発電機のロータ内部に配置した補助励磁用の永久磁石が
作る磁束の方向は、界磁巻線が作る磁束に対して並列に
配置されるために、界磁巻線に電流を流さなくても固定
子巻線に磁束を差交させることができる。よって、ロー
タの速度に応じた誘起電圧を固定子巻線に得ることがで
きる。そして、この３相交流電圧を全波整流して直流電
圧に変換しこの電圧でバッテリを充電するように作用す
る。そして、直流の発電電圧が低いときには界磁巻線電
流を増磁側に流し、発電電圧を上昇させる。また、逆の
場合には界磁巻線電流を減磁側に流し直流発電電圧がバ
ッテリの充電電圧と同じになるように界磁巻線電流を制
御するものである。
に、本発明は発電機の爪形磁極ロータの磁極間に比較的
強い永久磁石を配置し、最も使用する回転時で一定負荷
電流時（平均使用電流時）に界磁巻線電流が零の状態
で、その永久磁石のみで発生する直流発電電圧がバッテ
リの充電電圧とほぼ同じ大きさになるように使用する永
久磁石の数と種類を選択したものである。そして、負荷
電流の増減及び車速の変化に応じて発電電流を制御する
ために界磁巻線電流を増減磁制御するようにした。交流
発電機のロータ内部に配置した補助励磁用の永久磁石が
作る磁束の方向は、界磁巻線が作る磁束に対して並列に
配置されるために、界磁巻線に電流を流さなくても固定
子巻線に磁束を差交させることができる。よって、ロー
タの速度に応じた誘起電圧を固定子巻線に得ることがで
きる。そして、この３相交流電圧を全波整流して直流電
圧に変換しこの電圧でバッテリを充電するように作用す
る。そして、直流の発電電圧が低いときには界磁巻線電
流を増磁側に流し、発電電圧を上昇させる。また、逆の
場合には界磁巻線電流を減磁側に流し直流発電電圧がバ
ッテリの充電電圧と同じになるように界磁巻線電流を制
御するものである。
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１な
いし図４により説明する。図１は、本発明の自動車用交
流発電機の全体構成を示したものである。まず、構成に
ついて説明する。シャフトには、一端にプーリ、他端に
スリップリング１０が配置される。スリップリング１０
にはブラシ１１が摺動可能に取り付けられ、ロータ２の
内部に配置されるヨークに巻かれた界磁巻線４に電力を
供給できる構造である。また、ロータ２の速度に比例し
た風量が得られるような内蔵ファンがロータの左右に設
けられる。ロータ２の外周部には爪状の爪形磁極３が配
置されており、この外周部と僅かな空隙を隔てて固定子
７が配置され、固定子７には固定子鉄心８が設けられて
おり、固定子鉄心８に固定子巻線９が巻かれている。固
定子７はプーリ側に配置されるエンドブラケット１Ｆと
反プーリ側に配置されるエンドブラケット１Ｂの中間に
固定されており、シャフトとはベアリングで支持され
る。反プーリ側のエンドブラケット１Ｂの内部には固定
子巻線９で発生した交流の誘起電圧を整流するための整
流回路１２と整流した直流電圧の大きさを調整するため
の電圧調整器１３とが配置される。また、ロータ２の爪
形磁極の間には補助励磁用の永久磁石５と保護カバー６
が配置される。整流回路１２からはバッテリのプラス電
極に接続されるＢ端子１４とバッテリのマイナス電極に
接続されるアース端子１５から構成される。電圧調整器
１３には永久磁石の磁束を増減磁できるような界磁巻線
電流制御手段が設けられる。次に動作について説明す
る。一般に自動車用交流発電機では界磁巻線４に電流を
流すことによって、ロータ２の爪形磁極にＮ極とＳ極の
磁極を交互に構成することができる。そして、この磁化
された爪形磁極３がエンジンの回転によって回されるこ
とで固定子巻線９に三相の誘起電圧を発生させることが
できる。整流回路１２はこの交流電圧を整流して直流電
圧に変換するものである。また、電圧調整器１３はこの
直流電圧をバッテリを充電するために約１４.３ Ｖの一
定電圧に保つために界磁巻線電流を制御するものであ
る。図１に示すように永久磁石５をロータ２の爪形磁極
間に配置することで、界磁巻線電流が零の状態でも固定
子巻線９に磁束が差交し誘起電圧が発生する。発生する
誘起電圧の大きさは、磁石の強さと発電機の回転数に比
例する。よって、同じ誘起電圧を得るためには強い磁石
を配置すれば個数を低減することが可能である。次に、
図２を用いて発電機の制御回路構成について説明する。
バッテリ１６は自動車用交流発電機２０のＢ端子１４及
びアース端子１５に接続され、内部に配置される整流回
路１２にそれぞれ接続されている。また、アース端子１
５はエンドブラケット１Ｆ，１Ｂ及び固定子鉄心８に電
気的に接続されている。また、自動車用交流発電機２０
の内部に配置される固定子巻線９の３相出力端子はダイ
オードによって構成される整流回路１２に接続される。
また、電圧調整器１３には自動車用交流発電機の直流発
電電圧を検出できるようにバッテリ端子のＢ端子１４と
アース端子１５の電圧が発電電圧検出信号１７として接
続される。また、この検出電圧と基準電圧とを比較する
比較器と、Ｈ型に構成されるスイッチング素子を制御す
るためのロジック回路が配置されている。界磁巻線４は
Ｈ型に構成されるトランジスタ等のスイッチング素子に
接続され界磁巻線電流をどちらの方向にも流せるように
構成されている。よって、界磁巻線４に流す電流方向を
永久磁石５に対して増磁又は減磁のどちらの方向にも起
磁力を発生させることができるようにした。次に動作に
ついて説明する。電圧調整器１３はＢ端子１４とアース
端子１５間に発生する直流発電電圧がバッテリ１６を充
電するための充電電圧になるように界磁巻線４に流れる
界磁巻線電流を調整する役割を持っている。そのために
実際の発電電圧を発電電圧検出信号１７としてフィード
バックして基準電圧と比べて発電電圧が高い場合には界
磁巻線電流を減少させるように制御する。しかし、永久
磁石５を爪形磁極間に配置した場合、永久磁石５の漏れ
磁束によって界磁巻線電流を零にしても発電電圧が発生
してしまう。よって、従来のように一方向にのみ電流を
流す構成では高速回転時や低負荷時に発電電圧が上昇し
整流ダイオードやバッテリ１６を壊す危険がある。そこ
で、高速回転時や低負荷時には永久磁石５の磁束を打ち
消すように界磁巻線４に電流を流す必要がある。つま
り、永久磁石５をロータ２に設けたことで自動車用交流
発電機２０の回転数が高速になったときにもバッテリの
充電電圧以上に直流発電電圧がならないように逆方向に
界磁巻線電流を流すように制御し保護できるようにした
ものである。次に他の回路構成による実施例を図３を用
いて説明する。図２では界磁巻線４に流す電流をＨ型に
構成したスイッチング素子により切り換えて制御する方
法について説明したが、他の方法は界磁巻線を別々に２
巻線設けて、それぞれの界磁巻線に流す電流方向を逆に
した構造に於いても同様の機能を実現することができ
る。ただし、この場合には、スイッチング素子は２個で
済むが、界磁巻線４に給電するためのスリップリングは
３個になってしまう。しかし、ブラシレスタイプの交流
発電機ではスリップリングは不要なためスイッチング素
子は低減できる効果がある。また、各々の界磁巻線４
ａ，４ｂの巻数を個別に決定できるために増磁用と減磁
用で発生する起磁力を単独で決定できる。よって、界磁
巻線電流と巻数で最適な起磁力を調整することができ
る。また、図示しないが他の実施例としてそれぞれの界
磁巻線４ａ及び４ｂに接続されるトランジスタを図２で
示したように独立したＨ型ブリッジで構成することで、
界磁巻線４ａ，４ｂのどちらかが断線した場合にも制御
不能になることはない。よって、信頼性向上の効果があ
る。ただし、電圧調整器１３に内蔵されるトランジスタ
の数は８個になるが、両方の界磁巻線を増磁又は減磁の
同じモードにすることができ幅広い制御が可能になる。
このように、永久磁石を内蔵した交流発電機に於いて、
永久磁石の発生する磁束を、増磁または減磁制御できる
構成を持つものを用いて、以下本発明の増磁と減磁の制
御方法について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、
発電機の回転数と発電電圧の関係について示したもので
ある。まず車速と、エンジン回転数と発電機回転数の関
係について説明する。一般的にはエンジン回転数と発電
機回転数は一定のプーリ比で連結され、発電機回転数は
エンジン回転数の２〜３倍で使用されているものが多く
ある。そして、エンジン回転数と車速とは変速機を介す
ために減速比によって変化する。そして、定常時には車
速が５０ｋｍ／ｈではエンジン回転数が約１６００rpm
程度となり発電機回転数がプーリ比３なら５０００rpm
程度となる。一般的な車両用交流発電機（永久磁石を搭
載せず界磁巻線電流のみで制御している交流発電機）で
は、この図４（ａ）のＴ曲線に示すように発電機の回転
数に係わらず常にバッテリを充電する必要があるために
発電電圧を、一定の電圧に保つ制御を電圧調整器は行っ
ている。よって、斜線で示したようにバッテリ充電電圧
以上の発電電圧ではバッテリの耐圧や負荷に用いられて
いるランプ類の寿命を短くしてしまう。よって、従来の
交流発電機に永久磁石を配置した場合には、一点鎖線及
び二点鎖線に示すＢ曲線のように使用される交流発電機
の最高回転数で界磁巻線電流が零の状態で発電する直流
発電電圧がバッテリを充電するための充電電圧以下にす
る必要がある。よって、Ａ曲線の様な傾きを持つもので
は、発電機の回転数が高くなったときには発電電圧を低
下させるような逆励磁の手段を持っていないために先に
述べたようにバッテリを壊す危険やランプ類のランプ切
れを発生する危険がある。図４（ｂ）は本発明を説明す
る制御方法について示した。（ａ）の図と同様に横軸に
発電機の回転数を、縦軸に発電電圧をとった場合、
（ａ）の図のＡ曲線では先に述べたような不具合を発生
してしまうが、本発明では逆方向に（減磁電流）界磁巻
線電流を流すことができるために、図に示すように発電
機の回転数が通常走行回転数の時に（エンジン回転数で
１６００rpm 程度、車速では５０ｋｍ／ｈ程度）では通
常負荷電流時において、発電電圧がバッテリ充電電圧に
なるように爪磁極間に配置する永久磁石を選択した。そ
して、これ以下の回転数では界磁巻線電流を増磁するよ
うに制御し、この回転数以上になった場合には界磁巻線
電流を逆方向に流し減磁制御し、発電電圧を一定値に制
御するようにした。よって、最も使用頻度の高い車速で
４０ｋｍ／ｈから６０ｋｍ／ｈ程度の中速領域に、通常
負荷時でバッテリ充電電圧になるように設定すること
で、通常はこの範囲で多く使用されることになり界磁巻
線電流をほとんど流さなくても発電制御できるようにし
た。Ｃ曲線もＡ曲線と同じ意味を持つもので、用途によ
って傾きを変えた。このＣ曲線は高速走行を常にしてい
る高速トラックや高速バス等に対応できるように高速領
域で発電電圧がバッテリの充電電圧になるようにした。
効果等は同様なので省略する。よって、本発明の自動車
用交流発電機の搭載された車両では最も使用頻度の高い
中速領域で界磁巻線電流を流さないために界磁巻線で発
生する銅損を低減することができ効率が向上する。ま
た、銅損を発生しないために温度上昇を低減できる。以
上の説明では車速についてのみ本発明の増磁制御から減
磁制御の切り替えを説明したが、先にも述べたように車
速とエンジン回転数，発電機回転数は一定の関係がある
ためにあえて説明はしないが車速が時速４０ｋｍ／ｈ〜
６０ｋｍ／ｈの中速領域ではエンジン回転数は、1300rp
m〜2000rpm程度の中速回転数に対応し、このとき発電機
回転数は最終ギアでは４０００rpm 〜６０００rpm 程度
の中速回転数に対応する。
いし図４により説明する。図１は、本発明の自動車用交
流発電機の全体構成を示したものである。まず、構成に
ついて説明する。シャフトには、一端にプーリ、他端に
スリップリング１０が配置される。スリップリング１０
にはブラシ１１が摺動可能に取り付けられ、ロータ２の
内部に配置されるヨークに巻かれた界磁巻線４に電力を
供給できる構造である。また、ロータ２の速度に比例し
た風量が得られるような内蔵ファンがロータの左右に設
けられる。ロータ２の外周部には爪状の爪形磁極３が配
置されており、この外周部と僅かな空隙を隔てて固定子
７が配置され、固定子７には固定子鉄心８が設けられて
おり、固定子鉄心８に固定子巻線９が巻かれている。固
定子７はプーリ側に配置されるエンドブラケット１Ｆと
反プーリ側に配置されるエンドブラケット１Ｂの中間に
固定されており、シャフトとはベアリングで支持され
る。反プーリ側のエンドブラケット１Ｂの内部には固定
子巻線９で発生した交流の誘起電圧を整流するための整
流回路１２と整流した直流電圧の大きさを調整するため
の電圧調整器１３とが配置される。また、ロータ２の爪
形磁極の間には補助励磁用の永久磁石５と保護カバー６
が配置される。整流回路１２からはバッテリのプラス電
極に接続されるＢ端子１４とバッテリのマイナス電極に
接続されるアース端子１５から構成される。電圧調整器
１３には永久磁石の磁束を増減磁できるような界磁巻線
電流制御手段が設けられる。次に動作について説明す
る。一般に自動車用交流発電機では界磁巻線４に電流を
流すことによって、ロータ２の爪形磁極にＮ極とＳ極の
磁極を交互に構成することができる。そして、この磁化
された爪形磁極３がエンジンの回転によって回されるこ
とで固定子巻線９に三相の誘起電圧を発生させることが
できる。整流回路１２はこの交流電圧を整流して直流電
圧に変換するものである。また、電圧調整器１３はこの
直流電圧をバッテリを充電するために約１４.３ Ｖの一
定電圧に保つために界磁巻線電流を制御するものであ
る。図１に示すように永久磁石５をロータ２の爪形磁極
間に配置することで、界磁巻線電流が零の状態でも固定
子巻線９に磁束が差交し誘起電圧が発生する。発生する
誘起電圧の大きさは、磁石の強さと発電機の回転数に比
例する。よって、同じ誘起電圧を得るためには強い磁石
を配置すれば個数を低減することが可能である。次に、
図２を用いて発電機の制御回路構成について説明する。
バッテリ１６は自動車用交流発電機２０のＢ端子１４及
びアース端子１５に接続され、内部に配置される整流回
路１２にそれぞれ接続されている。また、アース端子１
５はエンドブラケット１Ｆ，１Ｂ及び固定子鉄心８に電
気的に接続されている。また、自動車用交流発電機２０
の内部に配置される固定子巻線９の３相出力端子はダイ
オードによって構成される整流回路１２に接続される。
また、電圧調整器１３には自動車用交流発電機の直流発
電電圧を検出できるようにバッテリ端子のＢ端子１４と
アース端子１５の電圧が発電電圧検出信号１７として接
続される。また、この検出電圧と基準電圧とを比較する
比較器と、Ｈ型に構成されるスイッチング素子を制御す
るためのロジック回路が配置されている。界磁巻線４は
Ｈ型に構成されるトランジスタ等のスイッチング素子に
接続され界磁巻線電流をどちらの方向にも流せるように
構成されている。よって、界磁巻線４に流す電流方向を
永久磁石５に対して増磁又は減磁のどちらの方向にも起
磁力を発生させることができるようにした。次に動作に
ついて説明する。電圧調整器１３はＢ端子１４とアース
端子１５間に発生する直流発電電圧がバッテリ１６を充
電するための充電電圧になるように界磁巻線４に流れる
界磁巻線電流を調整する役割を持っている。そのために
実際の発電電圧を発電電圧検出信号１７としてフィード
バックして基準電圧と比べて発電電圧が高い場合には界
磁巻線電流を減少させるように制御する。しかし、永久
磁石５を爪形磁極間に配置した場合、永久磁石５の漏れ
磁束によって界磁巻線電流を零にしても発電電圧が発生
してしまう。よって、従来のように一方向にのみ電流を
流す構成では高速回転時や低負荷時に発電電圧が上昇し
整流ダイオードやバッテリ１６を壊す危険がある。そこ
で、高速回転時や低負荷時には永久磁石５の磁束を打ち
消すように界磁巻線４に電流を流す必要がある。つま
り、永久磁石５をロータ２に設けたことで自動車用交流
発電機２０の回転数が高速になったときにもバッテリの
充電電圧以上に直流発電電圧がならないように逆方向に
界磁巻線電流を流すように制御し保護できるようにした
ものである。次に他の回路構成による実施例を図３を用
いて説明する。図２では界磁巻線４に流す電流をＨ型に
構成したスイッチング素子により切り換えて制御する方
法について説明したが、他の方法は界磁巻線を別々に２
巻線設けて、それぞれの界磁巻線に流す電流方向を逆に
した構造に於いても同様の機能を実現することができ
る。ただし、この場合には、スイッチング素子は２個で
済むが、界磁巻線４に給電するためのスリップリングは
３個になってしまう。しかし、ブラシレスタイプの交流
発電機ではスリップリングは不要なためスイッチング素
子は低減できる効果がある。また、各々の界磁巻線４
ａ，４ｂの巻数を個別に決定できるために増磁用と減磁
用で発生する起磁力を単独で決定できる。よって、界磁
巻線電流と巻数で最適な起磁力を調整することができ
る。また、図示しないが他の実施例としてそれぞれの界
磁巻線４ａ及び４ｂに接続されるトランジスタを図２で
示したように独立したＨ型ブリッジで構成することで、
界磁巻線４ａ，４ｂのどちらかが断線した場合にも制御
不能になることはない。よって、信頼性向上の効果があ
る。ただし、電圧調整器１３に内蔵されるトランジスタ
の数は８個になるが、両方の界磁巻線を増磁又は減磁の
同じモードにすることができ幅広い制御が可能になる。
このように、永久磁石を内蔵した交流発電機に於いて、
永久磁石の発生する磁束を、増磁または減磁制御できる
構成を持つものを用いて、以下本発明の増磁と減磁の制
御方法について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、
発電機の回転数と発電電圧の関係について示したもので
ある。まず車速と、エンジン回転数と発電機回転数の関
係について説明する。一般的にはエンジン回転数と発電
機回転数は一定のプーリ比で連結され、発電機回転数は
エンジン回転数の２〜３倍で使用されているものが多く
ある。そして、エンジン回転数と車速とは変速機を介す
ために減速比によって変化する。そして、定常時には車
速が５０ｋｍ／ｈではエンジン回転数が約１６００rpm
程度となり発電機回転数がプーリ比３なら５０００rpm
程度となる。一般的な車両用交流発電機（永久磁石を搭
載せず界磁巻線電流のみで制御している交流発電機）で
は、この図４（ａ）のＴ曲線に示すように発電機の回転
数に係わらず常にバッテリを充電する必要があるために
発電電圧を、一定の電圧に保つ制御を電圧調整器は行っ
ている。よって、斜線で示したようにバッテリ充電電圧
以上の発電電圧ではバッテリの耐圧や負荷に用いられて
いるランプ類の寿命を短くしてしまう。よって、従来の
交流発電機に永久磁石を配置した場合には、一点鎖線及
び二点鎖線に示すＢ曲線のように使用される交流発電機
の最高回転数で界磁巻線電流が零の状態で発電する直流
発電電圧がバッテリを充電するための充電電圧以下にす
る必要がある。よって、Ａ曲線の様な傾きを持つもので
は、発電機の回転数が高くなったときには発電電圧を低
下させるような逆励磁の手段を持っていないために先に
述べたようにバッテリを壊す危険やランプ類のランプ切
れを発生する危険がある。図４（ｂ）は本発明を説明す
る制御方法について示した。（ａ）の図と同様に横軸に
発電機の回転数を、縦軸に発電電圧をとった場合、
（ａ）の図のＡ曲線では先に述べたような不具合を発生
してしまうが、本発明では逆方向に（減磁電流）界磁巻
線電流を流すことができるために、図に示すように発電
機の回転数が通常走行回転数の時に（エンジン回転数で
１６００rpm 程度、車速では５０ｋｍ／ｈ程度）では通
常負荷電流時において、発電電圧がバッテリ充電電圧に
なるように爪磁極間に配置する永久磁石を選択した。そ
して、これ以下の回転数では界磁巻線電流を増磁するよ
うに制御し、この回転数以上になった場合には界磁巻線
電流を逆方向に流し減磁制御し、発電電圧を一定値に制
御するようにした。よって、最も使用頻度の高い車速で
４０ｋｍ／ｈから６０ｋｍ／ｈ程度の中速領域に、通常
負荷時でバッテリ充電電圧になるように設定すること
で、通常はこの範囲で多く使用されることになり界磁巻
線電流をほとんど流さなくても発電制御できるようにし
た。Ｃ曲線もＡ曲線と同じ意味を持つもので、用途によ
って傾きを変えた。このＣ曲線は高速走行を常にしてい
る高速トラックや高速バス等に対応できるように高速領
域で発電電圧がバッテリの充電電圧になるようにした。
効果等は同様なので省略する。よって、本発明の自動車
用交流発電機の搭載された車両では最も使用頻度の高い
中速領域で界磁巻線電流を流さないために界磁巻線で発
生する銅損を低減することができ効率が向上する。ま
た、銅損を発生しないために温度上昇を低減できる。以
上の説明では車速についてのみ本発明の増磁制御から減
磁制御の切り替えを説明したが、先にも述べたように車
速とエンジン回転数，発電機回転数は一定の関係がある
ためにあえて説明はしないが車速が時速４０ｋｍ／ｈ〜
６０ｋｍ／ｈの中速領域ではエンジン回転数は、1300rp
m〜2000rpm程度の中速回転数に対応し、このとき発電機
回転数は最終ギアでは４０００rpm 〜６０００rpm 程度
の中速回転数に対応する。
【発明の効果】本発明によれば最も使用頻度の高い発電
機回転数に於いて、界磁巻線電流が零の状態でも補助励
磁用に設けた永久磁石の磁束により直流発電電圧がバッ
テリの充電電圧（公称電圧より少し高い電圧）になるよ
うに永久磁石の種類と個数を設定することで、通常走行
で界磁巻線電流を余り流さなくて良いことから効率向上
の効果がある。また、比較的強力な永久磁石を用いるこ
とから発電電流の増加の効果もある。そして、比較的強
い永久磁石を内蔵することで、特に低速領域での発電電
流の増加が望め、低速で大電流を必要とするＥＨＣ(Ele
ctrically HeatedCatalysts ）システム等において非常
に有効である。
機回転数に於いて、界磁巻線電流が零の状態でも補助励
磁用に設けた永久磁石の磁束により直流発電電圧がバッ
テリの充電電圧（公称電圧より少し高い電圧）になるよ
うに永久磁石の種類と個数を設定することで、通常走行
で界磁巻線電流を余り流さなくて良いことから効率向上
の効果がある。また、比較的強力な永久磁石を用いるこ
とから発電電流の増加の効果もある。そして、比較的強
い永久磁石を内蔵することで、特に低速領域での発電電
流の増加が望め、低速で大電流を必要とするＥＨＣ(Ele
ctrically HeatedCatalysts ）システム等において非常
に有効である。
【図１】本発明の自動車用交流発電機の説明図。
【図２】電圧調整器の動作を説明する回路図。
【図３】電圧調整器の他の動作の様子を説明する回路
図。
図。
【図４】電圧調整器の制御の特性図。
１Ｆ，１Ｂ…エンドブラケット、２…ロータ、３…爪形
磁極、４…界磁巻線、５…永久磁石、６…保護カバー、
７…固定子、８…固定子鉄心、９…固定子巻線、１０…
スリップリング、１１…ブラシ、１２…整流回路、１３
…電圧調整器、１４…Ｂ端子、１５…アース端子。
磁極、４…界磁巻線、５…永久磁石、６…保護カバー、
７…固定子、８…固定子鉄心、９…固定子巻線、１０…
スリップリング、１１…ブラシ、１２…整流回路、１３
…電圧調整器、１４…Ｂ端子、１５…アース端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増野 敬一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内
Claims (6)
- 【請求項１】複数個の爪形磁極を形成した爪形磁極ロー
タの爪形磁極間に、補助励磁用の永久磁石を配置したロ
ータと、発電用の固定子巻線と、発電電圧を界磁巻線電
流の大きさによって調整するための電圧調整器とからな
る車両用交流発電機に於いて、前記ロータの使用回転数
範囲内で、界磁巻線電流が零の状態で回転させた場合に
前記補助励磁用に設けた永久磁石の磁束によって発生す
る直流発電電圧が、交流発電機の接続されているバッテ
リの充電電圧以上になるように永久磁石を配置したこと
を特徴とする車両用交流発電機の充電システム。 - 【請求項２】複数個の爪形磁極を形成した爪形磁極ロー
タの爪形磁極間に、補助励磁用の永久磁石を配置したロ
ータと、発電用の固定子巻線と、発電電圧を界磁巻線電
流の大きさによって調整するための電圧調整器とからな
る車両用交流発電機に於いて、前記補助励磁用永久磁石
の磁束を増減磁できるように界磁巻線電流を調整できる
手段を前記電圧調整器の内部に設け、前記補助励磁用の
永久磁石の磁束を界磁巻線電流により増磁から減磁する
ためのモード切り替えを交流発電機が取り付けられた自
動車の速度の中速領域で切り替えることを特徴とする車
両用交流発電機の充電システム。 - 【請求項３】請求項２に於いて、前記補助励磁用の永久
磁石の磁束を界磁巻線電流により増磁から減磁するため
のモード切り替えを交流発電機が取り付けられた自動車
のエンジン回転数の中速回転数で切り替える車両用交流
発電機の充電システム。 - 【請求項４】請求項３に於いて、前記補助励磁用の永久
磁石の磁束を界磁巻線電流により増磁から減磁するため
のモード切り替えを交流発電機の使用される回転数の中
速回転数で切り替える車両用交流発電機の充電システ
ム。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４に於いて、前記
界磁巻線は増磁用の界磁巻線と減磁用の界磁巻線がそれ
ぞれ独立して配置された車両用交流発電機の充電システ
ム。 - 【請求項６】請求項５に於いて、独立して配置される界
磁巻線の駆動回路を独立した２組のＨ型のスイッチング
素子で構成した車両用交流発電機の充電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7261201A JPH09107697A (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 車両用交流発電機の充電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7261201A JPH09107697A (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 車両用交流発電機の充電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09107697A true JPH09107697A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17358554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7261201A Pending JPH09107697A (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 車両用交流発電機の充電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09107697A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6281613B1 (en) | 1998-09-16 | 2001-08-28 | Denso Corporation | AC generator having speed limit means |
| JP2010178541A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 回転電機システム |
| EP2139099A3 (en) * | 2008-06-27 | 2013-02-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Regulated hybrid permanent magnet generator |
| CN109716618A (zh) * | 2016-09-15 | 2019-05-03 | 株式会社电装 | 旋转电机 |
| CN114206653A (zh) * | 2019-07-19 | 2022-03-18 | 翰昂汽车零部件加拿大有限公司 | 带轮辅助的电磁水泵 |
-
1995
- 1995-10-09 JP JP7261201A patent/JPH09107697A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6281613B1 (en) | 1998-09-16 | 2001-08-28 | Denso Corporation | AC generator having speed limit means |
| EP2139099A3 (en) * | 2008-06-27 | 2013-02-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Regulated hybrid permanent magnet generator |
| JP2010178541A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 回転電機システム |
| CN109716618A (zh) * | 2016-09-15 | 2019-05-03 | 株式会社电装 | 旋转电机 |
| CN114206653A (zh) * | 2019-07-19 | 2022-03-18 | 翰昂汽车零部件加拿大有限公司 | 带轮辅助的电磁水泵 |
| CN114206653B (zh) * | 2019-07-19 | 2024-05-24 | 翰昂汽车零部件加拿大有限公司 | 带轮辅助的电磁水泵 |
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