JP2001103763A - エンジン駆動インバータ発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コストの上昇を招くことなく高出力化を図るこ
とができるエンジン駆動インバータ発電装置を提供す
る。 【解決手段】負荷駆動用発電コイル２Ａ，２Ｂと制御電
源用発電コイル３とを備えて共通のエンジンにより駆動
される発電部１と、発電コイル２Ａ，２Ｂの出力を直流
出力に変換する整流電源部７Ａ，７Ｂと、整流電源部７
Ａ，７Ｂの直流出力を交流出力に変換するインバータ回
路８Ａ，８Ｂと、コントローラ９と、コントローラ９の
出力に応じてインバータ回路８Ａ，８Ｂに駆動信号を与
えるドライバ１０Ａ，１０Ｂと、発電コイル３を電源と
して制御用の電源電圧を発生する制御用電源回路１１
Ａ，１１Ｂとを設け、インバータ回路８Ａ，８Ｂの出力
をフィルタ１２Ａ，１２Ｂを通して共通の負荷接続端子
６ａ，６ｂ間に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにより駆
動される発電機の出力を一旦直流電力に変換した後、イ
ンバータ回路により所定の周波数の交流電力に変換して
負荷に供給するエンジン駆動インバータ発電装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン（内燃機関）により駆動される
発電装置として、エンジンにより高速駆動される発電機
の出力を一旦直流電力に変換した後、インバータ回路に
より一定の周波数の交流電力に変換して負荷に供給する
ようにしたインバータ発電装置が多く用いられている。

【０００３】インバータ発電装置は、エンジンにより駆
動される交流発電機と、該交流発電機の出力を整流して
直流電力に変換する整流電源部と、該整流電源部から得
られる直流電力を交流電力に変換するブリッジ形のイン
バータ回路と、インバータ回路からＰＷＭ制御された一
定の周波数の交流電流を出力させるべくインバータ回路
のスイッチ素子の駆動パターンと駆動されるスイッチ素
子のオンデューティ比とを定めるための制御信号を発生
するコントローラと、コントローラから与えられる制御
信号に応じてインバータ回路を構成するスイッチ素子に
駆動信号を与えるドライバと、ドライバ及びコントロー
ラに電源電圧を与える電源回路と、インバータ回路から
得られる出力から高調波成分を除去する低域通過フィル
タとにより構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、この種の発電装
置に対して、その高出力化を図ることが要求されるよう
になっている。インバータ発電装置の高出力化を図るた
めには、整流電源部を構成するダイオードや、インバー
タ回路を構成するスイッチ素子として電流容量が大きい
素子を用いることが必要になる。またインバータ回路を
構成するスイッチ素子として大電流容量の素子を用いる
ためには、それを駆動するドライバに用いるトランジス
タ等の素子としても電流容量が大きいものを用いる必要
があり、更には、該ドライバ回路に電源電圧を供給する
電源回路としても高出力のものを用いる必要がある。

【０００５】また低域通過フィルタとしては、コイル及
びコンデンサからなるＬＣフィルタが用いられている
が、発電装置の高出力化を図る場合には、該フィルタを
構成するコイルとして、太い導体を用いて巻回した大形
で高価なものを用いる必要がある。

【０００６】このように、インバータ発電装置の高出力
化を図るためには、整流電源部及びインバータ回路を含
むパワー回路の構成素子及びドライバの素子として大形
で高価な大電流容量の素子を用いることが必要になる上
に、フィルタ回路のコイルとしても大形で高価なものを
用いる必要があるため、発電装置のコストが高くなるの
を避けられなかった。

【０００７】本発明の目的は、コストの上昇を伴うこと
なく、高出力を得ることができるエンジン駆動発電装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、多相星形結線
された複数の負荷駆動用発電コイルと１つの制御電源用
発電コイルとを備えていて共通のエンジンにより駆動さ
れる発電部と、該発電部に設けられた複数の負荷駆動用
発電コイルの出力をそれぞれ直流出力に変換する複数の
整流電源部と、該複数の整流電源部の直流出力がそれぞ
れ入力された複数のブリッジ形のインバータ回路と、複
数のインバータ回路に対して共通に設けられて複数のイ
ンバータ回路からそれぞれ一定の周波数のＰＷＭ制御さ
れた交流出力を得るように複数のインバータ回路をそれ
ぞれ構成するスイッチ素子の駆動パターンと駆動される
スイッチ素子のオンデューティ比とを定めるための制御
信号を発生するコントローラと、コントローラから与え
られる制御信号に応じて複数のインバータ回路のそれぞ
れのスイッチ素子に駆動信号を与える複数のドライバ
と、制御電源用発電コイルの出力を入力として少なくと
も複数のドライバにそれぞれ与える電源電圧を発生する
複数の制御用電源回路と、複数のインバータ回路に対し
て共通に設けられた負荷接続端子とを備えている。

【０００９】そして、本発明においては、複数のインバ
ータ回路に対して少なくとも１つの低域通過形フィルタ
が設けられて、各インバータ回路の出力端子が該フィル
タを通して共通の負荷接続端子に接続されている。

【００１０】整流電源部及びインバータ回路を１つだけ
設けて、高出力化を図ろうとすると、それぞれを構成す
るダイオードやスイッチ素子及びインバータを駆動する
ドライバに設ける半導体素子等として電流容量が大きい
高価なものを用いる必要がある。また素子からの発熱は
通電電流の二乗に比例して増加するため、単一の整流電
源部及びインバータ回路を用いて高出力化を図ろうとす
ると、整流電源部及びインバータをそれぞれ構成する電
力用の半導体スイッチ素子に対して設けるヒートシンク
が大形になるのを避けられない。

【００１１】これに対し、本発明のように、発電部に設
ける負荷駆動用の発電コイルを複数に分けて、それぞれ
の負荷駆動用発電コイルの出力を別の整流電源部及びイ
ンバータ回路により一定周波数の電力に変換した後に共
通の負荷駆動用出力端子に与えて加算するようにする
と、各整流電源部及びインバータ回路を構成する電力用
の半導体素子として電流容量が小さいものを用いること
ができ、また半導体素子に対して設けるヒートシンクと
しても大形のものを必要としないので、コストの上昇を
招くことなく、高出力化を図ることができる。

【００１２】本発明においては、上記整流電源部、イン
バータ回路、ドライバ、及び制御用電源回路を１つずつ
組み合わせて、複数の変換ユニットを構成するのが好ま
しい。

【００１３】なお本明細書においては、「ユニット」と
いう語を、特定の機能を果す１つのまとまった構成部分
としてとらえることができる部分を指す広義の言葉とし
て用いている。したがって、各ユニットは、必ずしも、
同一の基板に部品を実装することにより構成したり、同
一のケース内に部品を収納することにより構成したりす
る必要はない。各ユニットは、その部品を独立のケース
または外装内に収納して構成してもよく、同一のケース
内に複数のユニットを構成してもよい。

【００１４】上記のように、発電装置の電力を変換する
部分を複数の変換ユニットにより構成しておくと、発電
装置の出力に応じて変換ユニットを組み合わせて装置を
構成できるので、発電装置の製造を容易にすることがで
きる。

【００１５】上記コントローラは、複数の変換ユニット
とは別個のユニットを構成するように設けることもでき
るが、装置をコンパクトに構成するためには、上記コン
トローラを、複数の変換ユニットのうちのいずれか１つ
のユニット内に設けるのが好ましい。その場合、コント
ローラが設けられた変換ユニットの制御用電源回路は、
コントローラにも電源電圧を与えるように構成する。

【００１６】上記フィルタは、複数の変換ユニットのそ
れぞれに対して１つずつ設けるようにしてもよく、複数
の変換ユニットに対して共通に１つだけ設けるようにし
てもよい。

【００１７】複数の変換ユニットのそれぞれに対して１
つずつフィルタを設ける場合には、各変換ユニット内に
対応するフィルタを配置して、各変換ユニットのインバ
ータ回路の出力端子を、各変換ユニット内に設けられた
フィルタを通して負荷接続端子に接続するようにするの
が好ましい。

【００１８】フィルタを複数の変換ユニットに対して共
通に１つだけ設ける場合、該フィルタは、いずれか１つ
の変換ユニット内に配置するようにしてもよく、複数の
変換ユニットの外部に配置するようにしてもよい。

【００１９】上記発電部の多相星形結線された複数の負
荷駆動用発電コイルはそれぞれの中性点を接地回路から
切り離した状態で、かつ互いの中性点を切り離した状態
で（中性点を電気的にフローティング状態にして）設け
るのが好ましく、また各変換ユニットの整流電源部の負
極側直流出力端子とインバータ回路の負極側直流入力端
子との間を接続する共通ラインは、他の変換ユニットの
共通ラインから電気的に切り離しておく（負荷接続端子
以外の部分を通して各変換ユニットが他の変換ユニット
に結合されることがないようにしておく）のが好まし
い。

【００２０】複数の負荷駆動用発電コイルの中性点が相
互に接続されていたり、各変換ユニットの整流電源部の
負極側直流出力端子とインバータ回路の負極側直流入力
端子との間を接続する共通ラインが、他の変換ユニット
の共通ラインに接続されていたりすると、複数の負荷駆
動用発電コイルのそれぞれの出力電圧が不平衡であった
り、インバータ回路のスイッチ素子の特性にばらつきが
あったりした場合に、一方の変換ユニット側から負荷に
流れる電流の一部が共通ラインや中性点を通して他の変
換ユニット側に流れて半導体素子に異常電流が流れ、半
導体素子が破損するおそれがある。これに対し、上記の
ように、各変換ユニットの共通ラインを他の変換ユニッ
トの共通ラインから切り離すとともに、複数の負荷駆動
用発電コイルの中性点を電気的に浮かせておくようにす
れば、上記のような異常電流が流れるのを防ぐことがで
きる。

【００２１】上記発電部は、エンジンにより駆動される
単一の交流発電機により構成してもよく、１つのエンジ
ンにより駆動される複数の交流発電機により構成しても
よい。

【００２２】発電部を単一の交流発電機により構成する
場合には、該発電機の電機子鉄心を多極に構成して、該
発電機内に、複数の負荷駆動用発電コイルを設ける。こ
の場合、当然のことながら、複数の負荷駆動用発電コイ
ルのそれぞれの同一相のコイルが同一位相の出力を発生
するようにしておく。

【００２３】また上記発電部を、１つのエンジンにより
駆動される複数の交流発電機により構成する場合には、
該複数の交流発電機にそれぞれ負荷駆動用発電コイルを
設ける。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるエンジン駆
動インバータ発電装置の構成例を示したもので、同図に
おいて、１は３相星形結線された第１及び第２の負荷駆
動用発電コイル２Ａ及び２Ｂと、１つの制御電源用発電
コイル３とを備えていて共通のエンジン（図示せず。）
により駆動される発電部、４は発電コイル３の出力を入
力として一定の大きさの交流出力電圧を発生するレギュ
レータ、５Ａ及び５Ｂは第１の変換ユニット及び第２の
変換ユニット、６ａ及び６ｂは第１の変換ユニット及び
第２の変換ユニットに対して共通に設けられた負荷接続
端子であり、第１及び第２の変換ユニット５Ａ及び５Ｂ
の出力が負荷接続端子６ａ，６ｂ間に印加されている。

【００２５】第１の変換ユニット５Ａは、第１の負荷駆
動用発電コイル２Ａの出力を直流出力に変換する第１の
整流電源部７Ａと、第１の整流電源部７Ａの直流出力が
入力されたブリッジ形の第１のインバータ回路８Ａと、
マイクロコンピュータを備えたコントローラ９と、第１
のインバータ回路８Ａのスイッチ素子に駆動信号（スイ
ッチ素子をオン状態にするために該スイッチ素子の制御
端子に与える信号）を発生する第１のドライバ１０Ａ
と、レギュレータ４により調整された制御電源用発電コ
イル３の出力電圧を入力として第１のドライバ１０Ａに
与える電源電圧とコントローラ９に与える電源電圧とを
発生する第１の制御用電源回路１１Ａと、第１のインバ
ータ回路８Ａの出力から高調波成分を除去する低域通過
形の第１のフィルタ１２Ａとからなっている。

【００２６】第２の変換ユニット５Ｂは、第２の負荷駆
動用発電コイル２Ｂの出力を直流出力に変換する第２の
整流電源部７Ｂと、第２の整流電源部７Ｂの直流出力が
入力されたブリッジ形の第２のインバータ回路８Ｂと、
第２のインバータ回路８Ｂのスイッチ素子に駆動信号を
与えるドライバ１０Ｂと、レギュレータ４により調整さ
れた制御電源用発電コイル３の出力電圧を入力として第
２のドライバ１０Ｂに与える電源電圧を発生する制御用
電源回路１１Ｂと、インバータ回路８Ｂの出力から高調
波成分を除去する低域通過形の第２のフィルタ１２Ｂと
からなっている。

【００２７】コントローラ９は、第１の変換ユニット５
Ａ及び第２の変換ユニット５Ｂに対して共通に設けられ
たもので、第１及び第２のインバータ回路８Ａ及び８Ｂ
から一定の周波数のＰＷＭ制御された交流出力を得るよ
うにインバータ回路８Ａ及び８Ｂをそれぞれ構成するス
イッチ素子の駆動パターンと駆動されるスイッチ素子の
オンデューティ比とを定めるための制御信号を発生す
る。第１及び第２のドライバ１０Ａ及び１０Ｂは、コン
トローラ９から与えられる制御信号に応じて、第１及び
第２のインバータ回路８Ａ及び８Ｂをそれぞれ構成する
スイッチ素子に駆動信号を与える。

【００２８】図１のエンジン駆動インバータ発電装置に
おいては、第１の負荷駆動用発電コイル２Ａから第１の
変換ユニット５Ａを通して出力される電流ＩA と、第２
の負荷駆動用発電コイル２Ｂから第２の変換ユニット５
Ｂを通して出力される電流ＩB とが加算されて負荷接続
端子６ａ，６ｂ間に接続された負荷１３に供給される。

【００２９】図１に示した例において、３相の負荷駆動
用発電コイル２Ａ及び２Ｂの出力を直流に変換する整流
電源部７Ａ及び７Ｂは、発電コイルの３相交流出力を全
波整流する全波整流器７０１と、該整流器７０１の出力
により充電される電源コンデンサ７０２とにより構成で
きる。

【００３０】またインバータ回路８Ａ及び８Ｂとして
は、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）、絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ（Ｉ
ＧＢＴ）等のオンオフ制御が可能な電力用の半導体スイ
ッチ素子を３相ブリッジ接続して構成したスイッチング
回路と、該スイッチング回路の各スイッチ素子に対して
逆並列接続された帰還用のダイオードとからなる周知の
ブリッジ形のインバータ回路を用いることができる。

【００３１】図２は、図１に示したエンジン駆動インバ
ータ発電装置の各部の更に具体的な構成例を示したもの
である。図２に示した例においては、全波整流器７０１
が、ダイオードＤｕ〜ＤｗとＤｘ〜Ｄｚとを３相ブリッ
ジ接続したものからなっていて、ブリッジ回路の上辺を
構成するダイオードＤｕ〜Ｄｗのアノードとブリッジの
下辺を構成するダイオードＤｘ〜Ｄｚのカソードとの接
続点（交流入力端子）にそれぞれ負荷駆動用発電コイル
２Ａまたは２Ｂの３相の出力端子が接続されている。

【００３２】インバータ回路８Ａ及び８Ｂは、スイッチ
素子としてＮＰＮトランジスタＴＲｕ，ＴＲｖとＴＲ
ｘ，ＴＲｙとを用いて、これらのトランジスタをブリッ
ジ接続して構成したスイッチング回路と、トランジスタ
ＴＲｕ，ＴＲｖ，ＴＲｘ及びＴＲｙのコレクタエミッタ
間にそれぞれ逆並列接続された帰還用ダイオードＤfu，
Ｄfv，Ｄfx及びＤfyとからなっている。

【００３３】ドライバ１０Ａ及び１０Ｂは、トランジス
タＴＲｕ，ＴＲｖ，ＴＲｘ及びＴＲｙのそれぞれのベー
スに出力端子が接続されたフォトカプラＱｕ，Ｑｖ，Ｑ
ｘ及びＱｙからなっていて、これらのフォトカプラＱ
ｕ，Ｑｖ，Ｑｘ及びＱｙの入力端子にはそれぞれコント
ローラ９から制御信号Ｕ，Ｖ，Ｘ及びＹが与えられてい
る。フォトカプラＱｕ，Ｑｖ，Ｑｘ及びＱｙは、それぞ
れの入力端子に与えられる制御信号Ｕ，Ｖ，Ｘ及びＹが
高レベルになったときにトランジスタＴＲｕ，ＴＲｖ，
ＴＲｘ及びＴＲｙにベース電流を流す（駆動信号を与え
る）。

【００３４】図示のインバータ回路８Ａ及び８Ｂにおい
ては、対角位置にある対のトランジスタ（ＴＲｕ，ＴＲ
ｙ）及び（ＴＲｖ，ＴＲｘ）が負荷に与える交流出力の
１／２周期に等しい時間間隔で、交流出力の半波に相当
する期間交互にオン状態にされる。これにより、整流電
源部７Ａ及び７Ｂから与えられる直流電圧が交流電圧に
変換される。またトランジスタ（ＴＲｕ，ＴＲｙ）及び
（ＴＲｖ，ＴＲｘ）のそれぞれの少なくとも一方が所定
のオンデューティ比（オンオフの周期Ｔに対するオン時
間Ｔonの割合Ｔon／Ｔ）でオンオフさせられることによ
り、負荷１３に与えられる出力電流がＰＷＭ制御され
る。

【００３５】図示のコントローラ９は、マイクロコンピ
ュータからなっていて、インバータ回路８Ａ及び８Ｂを
それぞれ駆動するドライバ１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれ
に制御信号Ｕ，Ｖ，Ｘ及びＹを与える。制御信号Ｕ，
Ｖ，Ｘ及びＹは、それぞれ各インバータ回路のトランジ
スタＴＲｕ，ＴＲｖ，ＴＲｘ及びＴＲｙに対して発生さ
せられる信号で、対応するトランジスタをオン状態にす
る期間高レベルの状態に保持される。出力をＰＷＭ制御
する場合には、オンオフさせるトランジスタに対応する
制御信号が所定のデューティ比で断続させられる。

【００３６】フィルタ１２Ａ及び１２Ｂは、コイルＬ1
及びＬ2 とコンデンサＣとからなっていて、インバータ
回路８Ａ及び８Ｂの出力に含まれる高調波成分の通過を
コイルＬ1 及びＬ2 により抑制するとともに、コイルＬ
1 及びＬ2 を通過した高調波成分をコンデンサＣにより
負荷から側路して、インバータ回路の出力電圧及び出力
電流から高調波成分を除去する。

【００３７】また図２に示した例で用いられている第１
の制御用電源回路１１Ａは、１つの一次コイル１４ａ
と、５つの二次コイル１４b1〜１４b5とを有して一次コ
イル１４ａがレギュレータ４の出力端子間に接続された
トランス１４と、トランス１４の二次コイル１４b1〜１
４b5の出力でダイオードＤ1 〜Ｄ5 を通して充電される
コンデンサＣ1 〜Ｃ5 とからなっている。コンデンサＣ
1 〜Ｃ4 の両端にそれぞれ出力される一定の直流電圧Ｅ
1 〜Ｅ4 はドライバ１０Ａを構成するフォトカプラーＱ
ｕ，Ｑｘ，Ｑｙ，Ｑｖの電源端子に与えられている。コ
ンデンサＣ5 の両端に得られる電圧Ｅ5 はコントローラ
９の電源端子に与えられている。

【００３８】第２の制御用電源回路１１Ｂは、１つの一
次コイル１４ａと、４つの二次コイル１４b1〜１４b4と
を有して一次コイル１４ａがレギュレータ４の出力端子
間に接続されたトランス１４´と、トランス１４´の二
次コイル１４b1〜１４b4の出力でダイオードＤ1 〜Ｄ4
を通して充電されるコンデンサＣ1 〜Ｃ4 とからなって
いる。電源回路１１ＢのコンデンサＣ1 〜Ｃ4 の両端に
それぞれ出力される一定の直流電圧Ｅ1 ´〜Ｅ4 ´はド
ライバ１０Ｂを構成するフォトカプラーＱｕ，Ｑｘ，Ｑ
ｙ，Ｑｖの電源端子に与えられている。

【００３９】図３の直線ａは、変換ユニット４Ａ及び４
Ｂがそれぞれ出力する電流ＩA 及びＩB と負荷の大きさ
との関係を示したもので、変換ユニット４Ａ及び４Ｂが
それぞれ出力する電流ＩA 及びＩB は、負荷の増大に伴
って直線的に増加する。実際に負荷１２に供給される電
流ＩL は、図３の直線ｂのように、変換ユニット４Ａ及
び４Ｂの出力電流ＩA 及びＩB を加算したものになる。

【００４０】上記のように、負荷駆動用の発電コイルを
２つの発電コイル２Ａ及び２Ｂに分け、これらの負荷駆
動用発電コイル２Ａ及び２Ｂの出力をそれぞれ変換ユニ
ット４Ａ及び４Ｂに入力して一定の周波数の交流電圧に
変換した後に、両変換ユニットの出力を加算するように
すると、整流電源部７Ａ，７Ｂを構成するダイオード及
びインバータ回路８Ａ，８Ｂを構成するスイッチ素子に
必要とされる電流容量を、同じ出力を単独の変換ユニッ
トにより得る場合の１／２とすることができる。素子の
通電電流が１／２になると、素子からの発熱は１／４に
なるため、ダイオード及びスイッチ素子として小形で安
価なものを用いることができ、また各素子から放熱を行
わせるためのヒートシンクとして小形のものを用いるこ
とができる。

【００４１】図４は、図１の発電部１を構成する交流発
電機２０の一例を示したもので、この発電機は、図示し
ないエンジンの出力軸に取り付けられた磁石回転子２１
と、エンジンのケース等に固定された固定子２２とから
なっている。

【００４２】磁石回転子２１は、カップ状に形成されて
ボス部２３ａがエンジンの出力軸に取り付けられたフラ
イホイール２３と、該フライホイールの周壁部の内周に
固定された環状の永久磁石２４とを備えたもので、フラ
イホイールの周方向に交互に異なる磁極（Ｎ極またはＳ
極）が等角度間隔で並ぶように永久磁石２４が着磁され
て、１６極の磁石界磁が構成されている。

【００４３】また図示の例では、フライホイール２３の
外周の一部に凹部２３ｂが設けられて、この凹部内に永
久磁石２５が磁極片２６とともに固定されている。永久
磁石２５はフライホイールの径方向に着磁されていて、
該永久磁石２５の外周側に固定された磁極片と、凹部２
３ａの両側の領域とにより３極（図示の例ではＳ，Ｎ，
Ｓの３極）の点火用磁石界磁が構成されている。

【００４４】固定子２２は、環状の継鉄部４０ａの外周
部から２４個の突極部Ｐ1 〜Ｐ24を放射状に突出させた
構造を有する環状多極鉄心４０と、鉄心４０の突極部Ｐ
1 〜Ｐ24にそれぞれ巻回されたコイルとからなってい
る。図５に示したように、３つの隣り合う突極部（Ｐ1
，Ｐ2 ，Ｐ3 ），（Ｐ4 ，Ｐ5 ，Ｐ6 ），（Ｐ7 ，Ｐ
8，Ｐ9 ），（Ｐ10，Ｐ11，Ｐ12），（Ｐ13，Ｐ14，Ｐ1
5），（Ｐ16，Ｐ17，Ｐ18），（Ｐ19，Ｐ20，Ｐ21）及
び（Ｐ22，Ｐ23，Ｐ24）にそれぞれＵ，Ｖ，Ｗ３相のコ
イル（Ｌ1u，Ｌ1v，Ｌ1w），（Ｌ3u，Ｌ3V，Ｌ3w），
（Ｌ5u，Ｌ5v, Ｌ5w，（Ｌ7u，Ｌ7v，Ｌ7w），（Ｌ2u，
Ｌ2v，Ｌ2w），（Ｌ4u，Ｌ4v，Ｌ4w），（Ｌ6u，Ｌ6v，
Ｌ6w）及び（Ｌ8u，Ｌ8v，Ｌ8w）が巻回されている。そ
して、これらのコイルのうち、各相の同位相のコイルど
うしが直列に接続されて、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す
ように、第１の負荷駆動用発電コイル２Ａ及び２Ｂが構
成されている。また図示の例では、コイルＬ7uが制御電
源用発電コイル３として用いられている。他のコイルＬ
7v及びＬ7wは、必要に応じて他の負荷を駆動するために
用いることができる。

【００４５】図４に示した例では、磁石回転子２１の外
側に点火用発電子２７が配置されている。図示の点火用
発電子２７は、Ｉ字形のコイル巻装部２８ａと該コイル
巻装部の両端に固定された１対の腕部２８ｂ，２８ｃと
を有するコの字形の鉄心２８と、鉄心２８のコイル巻装
部２８ａに巻回された点火コイル２９とからなってい
て、エンジンのケース等に設けられた取り付け部に固定
されている。点火コイル２９は樹脂モールド部３０によ
り被覆されていて、該モールド部３０内で、点火コイル
の二次コイルの一端と高圧コード３１の一端とが接続さ
れている。高圧コード３１の他端には図示しないエンジ
ンの気筒に取り付けられた点火プラグに接続される端子
部３２が設けられていて、点火コイルの二次コイルに誘
起する高電圧が、高圧コード３１を通して点火プラグに
印加される。点火コイル２９の一次コイルは、機関の点
火時期に該点火コイルの一次電流に急激な変化を生じさ
せてその二次コイルに点火用の高電圧を誘起させる図示
しない点火回路に接続されている。

【００４６】図４に示した磁石式交流発電機において、
図示しないエンジンにより磁石回転子２１が回転させら
れると、第１の負荷駆動用発電コイル２Ａ及び第２の負
荷駆動用発電コイル２Ｂにそれぞれ同位相の３相交流電
圧が誘起する。また制御用電源コイル３に単相交流電圧
が誘起する。第１及び第２の負荷駆動用発電コイル２Ａ
及び２Ｂにそれぞれ誘起する３相交流電圧は、第１及び
第２の変換ユニット５Ａ及び５Ｂの整流電源部７Ａ及び
７Ｂにより、直流電圧に変換された後、インバータ回路
８Ａ及び８Ｂにより交流電圧に変換される。インバータ
回路８Ａ及び８Ｂから得られる交流電圧は、フィルタ１
２Ａ及び１２Ｂにより高調波成分が除去された後加算さ
れて負荷接続端子６ａ，６ｂ間に接続された負荷１３に
印加される。

【００４７】上記の発電装置において、負荷駆動用発電
コイル２Ａ及び２Ｂは同一の発電機内に設けられてい
て、各相に同位相の電圧を誘起するので、コントロール
ユニット９からドライバ１０Ａ及び１０Ｂにそれぞれ与
える制御信号Ｕ，Ｖ，Ｘ，Ｙは同じものでよい。

【００４８】図１に示した例では、第１の変換ユニット
５Ａ及び第２の変換ユニット５Ｂのそれぞれにフィルタ
１２Ａ及び１２Ｂを設けたが、複数の変換ユニットに対
して共通に１つのフィルタを設けて、フィルタの入力側
で複数の変換ユニットの出力を加算するようにしてもよ
い。図７はその一例を示したもので、この例では、第１
の変換ユニット５Ａ内にのみフィルタ１２が設けられ、
第２の変換ユニット５Ｂの出力がフィルタ１２の入力側
で第１の変換ユニット５Ａの出力に加算されている。

【００４９】図７に示した例ではまた、コントローラ９
やドライバ１０Ａ，１０Ｂに与える電源電圧を一定に保
つためのレギュレータが制御用電源回路１１Ａ，１１Ｂ
内に設けられている。

【００５０】図７に示した発電装置の変換ユニット５Ａ
及び５Ｂのそれぞれの出力電流ＩA，ＩB と負荷との関
係を図８の直線ａに示し、発電装置全体の出力電流ＩL
と負荷との関係を図８の直線ｂに示した。

【００５１】図７に示したように、複数の変換ユニット
５Ａ，５Ｂに対して共通に１つのフィルタ１２を設ける
場合、該フィルタ１２は複数の変換ユニットの外部に設
けるようにしてもよい。

【００５２】本発明においては、図２に示した具体例か
ら明らかなように、発電部１の多相星形結線された複数
の負荷駆動用発電コイル２Ａ及び２Ｂのそれぞれの中性
点を接地回路から切り離した状態で（フローティング状
態にして）、かつ互いの中性点を相互に接続しない状態
で設けるとともに、各変換ユニットの整流電源部の負極
側直流出力端子とインバータ回路の負極側直流入力端子
との間を接続する共通ラインＧＬを、他の変換ユニット
の共通ラインＧＬから電気的に切り離した状態にしてお
くのが好ましい。

【００５３】上記の発電装置においては、各変換ユニッ
トから出力されて負荷に流れた電流を同じ変換ユニット
側にのみ帰還させるようにするのが好ましい。ところ
が、図９に示したように、変換ユニット５Ａ及び５Ｂの
共通ラインＧＬを相互に接続した場合には、負荷駆動用
発電コイル２Ａ，２Ｂのそれぞれの出力電圧が不平衡で
あったり、インバータ回路８Ａ及び８Ｂのトランジスタ
（スイッチ素子）の特性にばらつきがあったりした場合
に、一方の変換ユニット５Ａの整流電源部７Ａからイン
バータ回路８ＡのトランジスタＴＲｕ及びＴＲｙを通し
て負荷１３に流れる電流の一部が共通ラインＧＬと他の
変換ユニット５ＢのトランジスタＴＲｙとを通して異常
電流Ｉg として流れたり、他方の変換ユニット５Ｂの整
流電源部７Ｂからインバータ回路８ＢのトランジスタＴ
Ｒｕ及びＴＲｙを通して流れる電流の一部が共通ライン
ＧＬと一方の変換ユニット５ＡのトランジスタＴＲｙと
を通して異常電流Ｉg ´として流れたりして、これらの
異常電流がインバータ回路８Ａ及び８Ｂのトランジスタ
ＴＲｙを流れる正規の負荷電流に重畳されるため、トラ
ンジスタＴＲｙが破損するおそれがある。同様に、イン
バータ回路８Ａ及び８ＢのトランジスタＴＲｖ，ＴＲｘ
が導通する際には、トランジスタＴＲｘが破損するおそ
れがある。

【００５４】また図１０に示すように負荷駆動用発電コ
イル２Ａ及び２Ｂの中性点を相互に接続した場合には、
負荷駆動用発電コイル２Ａ，２Ｂのそれぞれの出力電圧
が不平衡であったり、インバータ回路８Ａ及び８Ｂのス
イッチ素子の特性にばらつきがあったりした場合に、例
えば一方の負荷駆動用発電コイル２Ａから一方の変換ユ
ニット５Ａの整流電源部７Ａとインバータ回路８Ａのト
ランジスタＴＲｕ及びＴＲｙを通して負荷１３に流れる
電流の一部が他方の変換ユニット５Ｂの共通ラインＧＬ
とインバータ回路８ＢのトランジスタＴＲｙと整流電源
部７Ｂと負荷駆動用発電コイル２Ｂとを通して異常電流
Ｉｎとして流れ、この異常電流がトランジスタＴＲｙを
通して流れる正規の負荷電流に重畳されるため、トラン
ジスタＴＲｙが破損するおそれがある。同様の理由で、
インバータ回路８Ａ及び８ＢのトランジスタＴＲｘが破
損するおそれがある。

【００５５】これに対し、本発明のように、発電部１の
負荷駆動用発電コイル２Ａ及び２Ｂのそれぞれの中性点
をフローティング状態にするとともに、各変換ユニット
の整流電源部の負極側直流出力端子とインバータ回路の
負極側直流入力端子との間を接続する共通ラインＧＬ
を、他の変換ユニットの共通ラインＧＬから電気的に切
り離した状態にしておくと、上記のような異常電流が流
れないため、インバータ回路を構成するスイッチ素子が
破損するのを防いで、常に安定な動作を行わせることが
できる。

【００５６】本発明においては、コントローラ９による
各インバータ回路の制御を簡単にするため、発電部に設
ける複数の負荷駆動用発電コイルは、各相の誘起電圧の
位相が同一であることが望ましい。

【００５７】上記の例では、複数の負荷駆動用発電コイ
ルを単一の交流発電機内に設けているが、複数の負荷駆
動用発電コイルを共通のエンジンにより駆動される複数
の交流発電機内にそれぞれ設けるようにしてもよい。

【００５８】本発明においては、複数の負荷駆動用発電
コイルを同一の発電機内に設けるか、または同じエンジ
ンにより駆動される複数の発電機内に設けることによ
り、複数の負荷駆動用発電コイルから得られる多相交流
出力の位相を容易に揃えることができるようにしている
ため、ほとんどの場合、コントローラ９は複数のインバ
ータ回路を同じ制御信号で制御することができる。しか
しながら、本発明においては、複数の負荷駆動用発電コ
イルからそれぞれ得られる多相交流出力の位相にある程
度のずれが生じる可能性がある場合に、複数の負駆動用
発電コイルが発生する多相交流出力の間の位相差を是正
するための制御をコントローラに行わせることを何等妨
げない。

【００５９】上記の例では、発電部に２つの負荷駆動用
発電コイル２Ａ及び２Ｂを設けているが、必要に応じ
て、発電部に３以上の負荷駆動用発電コイルを設けるよ
うにしてもよい。

【００６０】上記の例では、各負荷駆動用発電コイルが
３相交流出力を発生するようにしているが、各負荷駆動
用発電コイルが更に多相の交流出力を発生する場合にも
本発明を適用することができる。

【００６１】上記の例では、コントローラ９を１つの変
換ユニット（図示の例では第１の変換ユニット５Ａ）内
に設けたが、コントローラ９を独立のユニットとして設
けることもできる。

【００６２】また上記の例では、複数の負荷駆動用発電
コイルの出力をそれぞれ一定周波数の交流出力に変換す
る回路の部分を複数のユニットに分けているが、発電部
１を除く部分の全体を１つのユニットとして構成するよ
うにしてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発電部
に設ける負荷駆動用の発電コイルを複数に分けて、それ
ぞれの負荷駆動用発電コイルの出力を別のインバータ回
路により一定周波数の交流電力に変換した後に共通の負
荷駆動用出力端子に与えて加算するようにしたので、電
力用の半導体素子として電流容量が小さいものを用いる
とともに、各半導体素子に対して設けるヒートシンクと
しても小形のものを用いて、コストの上昇を招くことな
く、発電装置の高出力化を図ることができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるエンジン駆動発電装置の構成例
を示したブロック図である。

【図２】図１の各部の具体的な構成例を示した回路図で
ある。

【図３】図１の発電装置を構成する変換ユニットから得
られる出力電流と負荷との関係及び発電装置全体から得
られる出力電流と負荷との関係を示した線図である。

【図４】図１の発電装置で用いる交流発電機の構成例を
示した正面図である。

【図５】図４の発電機で用いる固定子の正面図である。

【図６】（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、図４の発電機
に設けられた負荷駆動用発電コイル２Ａ及び２Ｂと制御
用電源コイル３の構成を示した巻線構成図である。

【図７】本発明に係わる発電装置の他の構成例を示した
ブロック図である。

【図８】図７の発電装置を構成する変換ユニットから得
られる出力電流と負荷との関係及び発電装置全体から得
られる出力電流と負荷との関係を示した線図である。

【図９】図２の発電装置において変換ユニットの共通ラ
インを相互に接続した場合の不具合を説明するための回
路図である。

【図１０】図２の発電装置において負荷駆動用発電コイ
ルの中性点どうしを相互に接続した場合の不具合を説明
するための回路図である。

【符号の説明】

１…発電部、２Ａ…第１の負荷駆動用発電コイル、２Ｂ
…第２の負荷駆動用発電コイル、３…制御電源用発電コ
イル、４…レギュレータ、５Ａ…第１の変換ユニット、
５Ｂ…第２の変換ユニット、６ａ，６ｂ…負荷接続端
子、７Ａ…第１の整流電源部、７Ｂ…第２の整流電源
部、８Ａ…第１のインバータ回路、８Ｂ…第２のインバ
ータ回路、９…コントローラ、１０Ａ…第１のドライ
バ、１０Ｂ…第２のドライバ、１１Ａ…第１の制御用電
源回路、１１Ｂ…第２の制御用電源回路、１２，１２
Ａ，１２Ｂ…フィルタ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 AA00 CA01 CB05 CC05 DB01 DB03 DB07 EA02 5H590 AA04 AA30 CA07 CC02 CC18 CC24 CC34 CD01 CD03 EA14 FA08 FB03 FC12 FC14 FC17 FC30 JA02 5H607 AA00 BB02 BB07 CC05 FF22 5H621 BB07 BB08 BB10 GA01 GA04 JK13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多相星形結線された複数の負荷駆動用発
   電コイルと１つの制御電源用発電コイルとを備えていて
   共通のエンジンにより駆動される発電部と、 前記発電部に設けられた複数の負荷駆動用発電コイルの
   出力をそれぞれ直流出力に変換する複数の整流電源部
   と、 前記複数の整流電源部の直流出力がそれぞれ入力された
   複数のブリッジ形のインバータ回路と、 前記複数のインバータ回路に対して共通に設けられて前
   記複数のインバータ回路からそれぞれ一定の周波数のＰ
   ＷＭ制御された交流出力を得るように前記複数のインバ
   ータ回路をそれぞれ構成するスイッチ素子の駆動パター
   ンと駆動されるスイッチ素子のオンデューティ比とを定
   めるための制御信号を発生するコントローラと、 前記コントローラから与えられる制御信号に応じて前記
   複数のインバータ回路のそれぞれのスイッチ素子に駆動
   信号を与える複数のドライバと、 前記制御電源用発電コイルの出力を入力として少なくと
   も前記複数のドライバにそれぞれ与える電源電圧を発生
   する複数の制御用電源回路と、 前記複数のインバータ回路に対して共通に設けられた負
   荷接続端子とを具備し、 前記複数のインバータ回路に対して少なくとも１つの低
   域通過形フィルタが設けられて、各インバータ回路の出
   力端子が前記フィルタを通して前記共通の負荷接続端子
   に接続されているエンジン駆動インバータ発電装置。
2. 【請求項２】 前記整流電源部、インバータ回路、ドラ
   イバ、及び制御用電源回路が１つずつ組み合わされて、
   複数の変換ユニットが構成されている請求項１に記載の
   エンジン駆動インバータ発電装置。
3. 【請求項３】 前記コントローラは前記複数の変換ユニ
   ットのうちのいずれか１つのユニット内に設けられ、 前記コントローラが設けられた変換ユニットの制御用電
   源回路は前記コントローラにも電源電圧を与えるように
   構成されている請求項１または２に記載のエンジン駆動
   インバータ発電装置。
4. 【請求項４】 前記コントローラは前記複数の変換ユニ
   ットとは別個のユニットを構成するように設けられてい
   る請求項１または２に記載のエンジン駆動インバータ発
   電装置。
5. 【請求項５】 前記フィルタは前記複数の変換ユニット
   のそれぞれに対して１つずつ設けられていて、各変換ユ
   ニット内に対応するフィルタがけられ、 各変換ユニットのインバータ回路の出力端子は、各変換
   ユニット内に設けられたフィルタを通して前記負荷接続
   端子に接続されている請求項１ないし４のいずれか１つ
   に記載のエンジン駆動インバータ発電装置。
6. 【請求項６】 前記フィルタは、前記複数の変換ユニッ
   トに対して共通に１つだけ設けられている請求項１ない
   し４のいずれか１つに記載のエンジン駆動インバータ発
   電装置。
7. 【請求項７】 前記フィルタは前記複数の変換ユニット
   に対して共通に１つだけ設けられていて、該フィルタが
   いずれか１つの変換ユニット内に配置されている請求項
   １ないし４のいずれか１つに記載のエンジン駆動インバ
   ータ発電装置。
8. 【請求項８】 前記発電部の多相星形結線された複数の
   負荷駆動用発電コイルはそれぞれの中性点を接地回路か
   ら切り離した状態で、かつ互いの中性点を切り離した状
   態で設けられ、 各変換ユニットの整流電源部の負極側直流出力端子とイ
   ンバータ回路の負極側直流入力端子との間を接続する共
   通ラインは、他の変換ユニットの共通ラインから電気的
   に切り離されている請求項１ないし７のいずれか１つに
   記載のエンジン駆動インバータ発電装置。
9. 【請求項９】 前記発電部は前記エンジンにより駆動さ
   れる単一の交流発電機からなっていて、該単一の交流発
   電機内に前記複数の負荷駆動用発電コイルが設けられて
   いる請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエンジン
   駆動インバータ発電装置。
10. 【請求項１０】 前記発電部は前記エンジンにより駆動
    される複数の交流発電機からなっていて、該複数の交流
    発電機にそれぞれ前記複数の負荷駆動用発電コイルが設
    けられている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の
    エンジン駆動インバータ発電装置。