JP2002119096A - 電動発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクータ等の二輪車や四輪乗用車等用の電動発
電機の構成を、簡単かつ低コスト化する。 【解決手段】電動発電機５４が電動機として動作中の転
流時にブラシ２０と整流子１４との間で発生しようとす
る火花を防止するために転流する転流手段と、発電機と
しての動作時にコイル１６に誘起する交流電圧を整流す
る整流手段とを、サイリスタ１１２とダイオード１１４
とからなる回路により共用するとともに、コイル１６を
電動機と発電機に共用するようにしている。このため、
構成が簡単で低コスト化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機である電
動発電機に関し、一層詳細には、たとえば内燃機関のス
ターターとオルタネーターとを兼用することの可能な電
動発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関であるエンジンを有する車両用
の電動発電機では、最初に、直流電源としてバッテリが
電動発電機に接続され、該電動発電機が電動機として動
作し前記エンジンが始動する。すなわち、電動発電機は
スターターとして動作する。

【０００３】そして、エンジンが始動された後、電動発
電機は発電機として動作され、前記バッテリの充電およ
び（または）電装品への電気の供給を行う。すなわち、
電動発電機はオルタネータとして動作する。

【０００４】図６は、従来技術にかかる電動発電機シス
テム２の概略的な構成を示している。

【０００５】この電動発電機システム２は、基本的に
は、電動発電機４と、この電動発電機４にリレー接点６
を介して接続されるバッテリ８とから構成されている。
リレー接点６は、スプリングにより自動復帰する自動復
帰接点を有するイグニッションスイッチ１０に直列に接
続されているリレーコイル１２を通じて駆動される（開
閉制御される）。

【０００６】電動発電機４は、整流子１４間にコイル１
６がΔ配線されたステータ１８と、電動発電機４が電動
機として動作するときに、接触して直流電源を供給する
ブラシ２０とコイル励磁用永久磁石（図示していない）
が配されるロータ２２とを有している。なお、ロータ２
２の軸は、図示していないエンジンのクランクシャフト
に係合している。

【０００７】電動発電機４は、電動機としての動作時に
ブラシ２０と整流子１４間での火花の発生を防止する転
流用ダイオード２４と、モータコイル（単に、コイルと
もいう。）１６に発生する電圧を誘起する発電コイル
（単に、コイルともいう。）２６と、この発電コイル２
６に発生する電圧を整流してバッテリ８の充電用の整流
出力電圧を発生する各２個のサイリスタ２７、ダイオー
ド２８から構成される単相全波整流ブリッジ回路３０
と、充電用の過電圧発生時にサイリスタ２７のゲートを
遮断状態としてバッテリ８等を保護する制御回路２９を
有している。

【０００８】なお、単相全波整流ブリッジ回路３０とバ
ッテリ８との間には、過電流保護用のヒューズ３２が挿
入されている。

【０００９】このように構成される電動発電機システム
２は、エンジンの非動作時において、ユーザによりイグ
ニッションスイッチ１０が操作されて閉状態とされてい
る間、リレー接点６が閉状態となり、バッテリ８から電
動発電機４に対して直流電源が供給される。これによ
り、電動発電機４は、ロータ２２が回転し電動機として
動作する。

【００１０】電動機として動作しているときにロータ２
２に係合するクランクシャフトを介して、いわゆるクラ
ンキングがなされエンジンが点火して始動されると、ユ
ーザは、イグニッションスイッチ１０の操作を終了す
る。これにより、イグニッションスイッチ１０が開状態
となり、リレー接点６が開状態となる。

【００１１】一方、このエンジンの動作状態においてク
ランクシャフトを介してロータ２２が回転されると、い
わゆるガバナ機構によりクランキング回転数とアイドリ
ング回転数との間で整流子１４とブラシ２０とが切り離
され非接触状態に至る。

【００１２】そして、永久磁石を有するロータ２２が回
転しているとき、コイル１６に電圧が誘起し、さらに発
電コイル２６に交流電圧が誘起する。発電コイル２６に
誘起した交流電圧は、単相全波整流ブリッジ回路３０に
より直流整流出力電圧とされ、バッテリ８の充電用、お
よび図示していない電装品に供給される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、従来技術に係る電動発電機４は、電動機用のモータ
コイル１６と火花防止用の転流用ダイオード２４から構
成される電動機部分と、発電用の発電コイル２６と単相
全波整流ブリッジ回路３０からなる発電機部分とから構
成されており、電動発電機４の構成部品が多いことから
コストが高くなり、かつ装置自体が大型化するという課
題がある。

【００１４】この発明は、上述した課題を考慮してなさ
れたものであって、簡単な構成であり、低コスト化が可
能で、かつ装置全体の小型化を可能とする電動発電機を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、ステータ側
には整流子間にコイルが配され、ロータ側には永久磁石
が配されるとともに、前記整流子と接触するブラシが配
されたブラシ付き電動発電機において、始動時に、直流
電源により前記電動発電機が電動機として動作するとき
に、前記整流子と前記コイルに接続されて前記コイルに
蓄積された磁気エネルギーを転流する転流手段を備え、
始動後に、前記電動発電機が発電機として動作するとき
には、前記転流手段が、前記コイルに誘起する交流電圧
の整流手段として使用される接続とし、前記電動機用お
よび前記発電機用として、前記コイルおよび前記転流手
段を共用することを特徴とする（請求項１記載の発
明）。

【００１６】この発明によれば、電動機動作時における
コイル（モータコイル）および転流手段を、それぞれ発
電機動作時における発電コイルおよび整流手段として共
用するようにしているので、構成を簡単にでき低コスト
化が図られる。また、装置全体としても小型化を達成す
ることができる。

【００１７】この場合、前記コイルに誘起する交流電圧
の前記整流手段による整流出力電圧を検知する電圧検知
回路と、入力側が前記電圧検知回路の出力側に接続さ
れ、出力側が前記整流手段に接続されるトリガ回路とを
備えることにより、直流電源への過電圧印加を防止する
ことができる（請求項２記載の発明）。なお、直流電源
がバッテリであるとき、そのバッテリへの過電圧を原因
とする過充電を防止することができる。

【００１８】そして、前記トリガ回路は、前記電圧検知
回路により検知される整流出力電圧が所定電圧以下の値
である場合には、前記整流手段を導通可能な状態とし、
前記整流出力電圧が前記所定電圧を超える値である場合
には、前記整流手段を遮断状態とするように構成するこ
とができる（請求項３記載の発明）。このため、電圧検
知回路とトリガ回路とによりバッテリ電圧を前記所定電
圧に定電圧制御することが可能となる。

【００１９】また、前記コイルが三相結線とされ、前記
整流手段が前記コイルと前記直流電源との間で三相ブリ
ッジ接続構成とされているとき、前記三相ブリッジ接続
構成とされている直流電源の＋端子側に接続されている
前記整流手段をサイリスタとし、前記直流電源の−端子
側に接続されている前記整流手段をダイオードまたはサ
イリスタとすることで、簡単な構成で整流作用、過電圧
保護作用および定電圧制御作用を達成することができる
（請求項４記載の発明）。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
つき、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以
下に参照する図面において、上記図６に示したものと対
応するものには同一の符号を付ける。

【００２１】図１は、この発明の一実施の形態が適用さ
れた電動発電機システム５０の模式的な構成を示してい
る。この電動発電機システム５０は、たとえば内燃機関
であるエンジンを有するスクーター等の二輪車や、四輪
乗用車に組み込まれて使用に供される。

【００２２】図２は、図１に示した制御回路５２の詳細
な電気回路構成を含む電動発電機システム５０の構成を
示している。制御回路５２は、後に詳細に説明する電圧
検知回路１００と比較回路１０２とトリガ回路１０４と
から構成されている。

【００２３】図１および図２に示す電動発電機システム
５０は、基本的には、電動発電機５４と、この電動発電
機５４にリレー接点６を介して接続される直流電源であ
るバッテリ８とから構成されている。バッテリ８の端子
間電圧の公称電圧値は１２［Ｖ］である。このバッテリ
８が満充電されたときの端子間電圧の値は、１４．５
［Ｖ］に設定している。

【００２４】リレー接点６は、スプリングにより自動復
帰する自動復帰接点を有するイグニッションスイッチ１
０に直列に接続されているリレーコイル１２を通じて駆
動される（開閉制御される）。実際上、イグニッション
スイッチ１０は、自動復帰接点を有するイグニッション
スイッチ１０と、ラジオやランプ等の電装品に電源を供
給するアクセサリースイッチ１１とから構成されてい
る。なお、四輪乗用車等では、構造上、アクセサリース
イッチ１１が閉状態になっているときにのみ、イグニッ
ションスイッチ１０をオンオフ操作できるように構成さ
れている。

【００２５】電動発電機５４は、整流子１４間にコイル
１６が三相のΔ配線されたステータ１８と、電動発電機
５４が電動機として動作するときに、接触して直流電源
を供給するブラシ２０とコイル励磁用永久磁石（図示し
ていない）とが配されるロータ２２とを有している。な
お、ロータ２２の軸は、図示していないエンジンのクラ
ンクシャフトに係合している。

【００２６】電動発電機５４は、さらに、電動機として
の駆動時において、ブラシ２０と整流子１４間での火花
の発生を防止する火花防止用ダイオードとして機能する
とともに、発電機としての動作時にコイル１６に誘起す
る交流電圧を整流してバッテリ８の充電用の整流出力電
圧を発生する整流手段として機能する三相ブリッジ接続
構成の転流手段１１０と、この転流手段１１０に接続さ
れバッテリ８への充電時の過電圧を監視して保護する制
御回路５２とを有している。

【００２７】ここで転流手段１１０は、電動発電機５４
が電動機として動作するときには、火花防止用転流手段
として機能し、発電機として動作するときには、整流手
段として機能する共用構成とされている。

【００２８】転流手段１１０は、それぞれサイリスタ１
１２とダイオード１１４とが順方向に直列接続された回
路が、３回路並列接続された構成とされ、ダイオード１
１４のアノード側の共通接続点はバッテリ８の負極、こ
の場合アースに接続されている。また、サイリスタ１１
２のカソード側の共通接続点は、制御回路５２に接続さ
れるとともに、過電流保護用のヒューズ３２およびアク
セサリースイッチ１１を介してバッテリ８の正極に接続
されている。また、各サイリスタ１１２のアノードとダ
イオード１１４の接続点は、それぞれ整流子１４に接続
されている。サイリスタ１１２のゲートは、制御回路５
２に接続されている。ここで、ダイオード１１４は、サ
イリスタに代替することが可能である。

【００２９】制御回路５２は、図２に示すように、転流
手段１１０が整流手段として動作しているときに、コイ
ル１６に誘起する交流電圧の該転流手段１１０による三
相全波整流出力等の電圧Ｖａの値を検知する電圧検知回
路１００と、この電圧検知回路１００の出力により整流
手段として動作している転流手段１１０の導通、非導通
（遮断）を制御するトリガ回路１０４とを備えている。

【００３０】電圧検知回路１００は、可変抵抗器１２２
と定電圧ダイオード１２４と抵抗器１２６よりなる分圧
回路とされ、整流出力電圧Ｖａの分圧電圧Ｖｂの値をト
リガ回路１０４に出力する。ここで、可変抵抗器１２２
を調整することにより、分圧比を変えることができる。
換言すれば、可変抵抗器１２２を調整することにより、
バッテリ８の種類や回路全体のばらつきを吸収する分圧
電圧Ｖｂに設定することができる。

【００３１】また、電圧検知回路１００は、三相全波整
流出力電圧としての電圧Ｖａを検出するばかりではな
く、バッテリ８の端子間電圧を検出する。直接的には、
バッテリ８の端子間電圧を電圧Ｖａ（分圧電圧Ｖｂ）と
して検出する。

【００３２】分圧電圧Ｖｂは、トリガ回路１０４を構成
するＮＰＮトランジスタ１２８のベースに接続され、電
圧Ｖａ（分圧電圧Ｖｂ）が、所定の過電圧以上の値にな
っていない場合には、このトランジスタ１２８は、オフ
状態に設計されている。

【００３３】なお、以下の説明において、整流出力電圧
Ｖａが過電圧になっていない状態を通常状態といい、過
電圧になっている状態を過電圧状態という。

【００３４】制御回路５２では、電圧Ｖａに比例した分
圧電圧Ｖｂが、Ｖｂ＞Ｖｂｅ（トランジスタ１２８のベ
ースエミッタ順方向電圧）となったとき、トランジスタ
１２８がオフ状態からオン状態にされるように設計され
ている。

【００３５】トランジスタ１２８のコレクタとエミッタ
間には、定電圧ダイオード１６０が接続され、この定電
圧ダイオード１６０のカソードに抵抗器１３０、ダイオ
ード１６２、および抵抗器１３２が直列に順次接続され
ている。なお、定電圧ダイオード１６０は、その定電圧
値が１６〜２０［Ｖ］に設定され、発電電圧がこの電圧
値を超えた場合、後述するようにＰＮＰトランジスタ１
６８をオフ状態とし、結果としてバッテリ８を過電圧か
ら保護するように動作する。

【００３６】抵抗器１３２には、３個のダイオード１５
０、１５２、１５４のカソード共通接続点と、抵抗器１
３４、１３６の一端が接続されている。

【００３７】３個のダイオード１５０、１５２、１５４
のアノードは、それぞれ、各組のサイリスタ１１２とダ
イオード１１４の共通接続点に接続されている。

【００３８】抵抗器１３４の他端はダイオード１６４の
アノードに接続され、このダイオード１６４のカソード
は、通常状態ではオン状態となっているＰＮＰトランジ
スタ１６８のベースに接続されている。

【００３９】抵抗器１３６の他端はトランジスタ１６８
のエミッタに接続されている。

【００４０】抵抗器１３０とダイオード１６２のカソー
ド間に、通常状態ではオフ状態となっているＰＮＰトラ
ンジスタ１６６のベースが接続され、このＰＮＰトラン
ジスタ１６６のコレクタは、抵抗器１７２を通じて接地
されるとともに、トランジスタ１６８のベースおよびダ
イオード１６４のカソードに接続されている。

【００４１】トランジスタ１６８のコレクタは、ダイオ
ード１７０のアノードに接続され、ダイオード１７０の
カソードは、抵抗器１４０ａと１４２ａ、抵抗器１４０
ｂと１４２ｂおよび抵抗器１４０ｃと１４２ｃの各分圧
回路を介して整流出力電圧Ｖａの検出点に接続されてい
る。抵抗器１４０ａと１４２ａ、抵抗器１４０ｂと１４
２ｂおよび抵抗器１４０ｃと１４２ｃの各分圧回路の分
圧点は、それぞれサイリスタ１１２のゲートに接続され
ている。

【００４２】ここで、トランジスタ１２８のコレクタに
現れる電圧を電圧Ｖｃ、トランジスタ１６６のベースに
現れる電圧を電圧Ｖｄ、ダイオード１５０、１５２、１
５４のカソード共通接続点に現れる電圧をＶｅ、トラン
ジスタ１６８のベースに現れる電圧を電圧Ｖｆと称す
る。

【００４３】この実施の形態に係る電動発電機システム
５０は、以上のように構成されるものであり、次にその
動作についてさらに詳しく説明する。

【００４４】図示していないエンジンの非動作時におい
て、アクセサリースイッチ１１およびイグニッションス
イッチ１０は、ともに開状態（オフ状態）とされてい
る。イグニッションスイッチ１０が開状態とされている
ときに、リレー接点６も開状態となっている。

【００４５】ドライバ等のユーザが、エンジンを始動し
ようとするとき、まず、アクセサリースイッチ１１が開
状態から閉状態に操作される。このとき電圧Ｖａは、整
流出力電圧ではなく、この整流出力電圧値より電圧値の
低いバッテリ８の端子間電圧値とされる。この状態にお
いて、電圧検知回路１００の分圧電圧Ｖｂは、比較回路
１０２のトランジスタ１２８の基準電圧であるベースエ
ミッタ順方向電圧Ｖｂｅより低い電圧（Ｖｂ＜Ｖｂｅ）
となるように設計されているので、トランジスタ１２８
はオフ状態とされている。

【００４６】また、ロータ２２が回転していないので、
コイル１６には誘起電圧が発生していない。このため、
ダイオード１５０、１５２、１５４はオフ状態とされ、
ダイオード１７０がオフ状態とされるのでサイリスタ１
１２もオフ状態とされ、結局、バッテリ８から電流が供
給される定電圧ダイオード１２４を除く全ての能動素子
がオフ状態になっている。

【００４７】次に、アクセサリースイッチ１１が閉じら
れている状態において、ユーザによりイグニッションス
イッチ１０が操作される。上述したようにイグニッショ
ンスイッチ１０は、自己復帰型のスイッチであり操作す
る手を離さない状態でのみ図示していないスプリングの
圧縮力に対抗して閉状態とされている。

【００４８】イグニッションスイッチ１０が閉状態とさ
れたとき、バッテリ８からイグニッションスイッチ１０
を通じてリレーコイル１２に励磁電流が流れ、リレー接
点６が閉状態とされる。

【００４９】これにより、バッテリ８の直流電源が、リ
レー接点６を通じて電動発電機５４のブラシ２０間に供
給され、電動発電機５４は、ロータ２２が回転し電動機
として動作する。電動機として動作しているとき、ロー
タ２２に係合されているエンジンのクランクシャフトが
回転を開始してクランキングが行われる。クランキング
によるクランクシャフトの回転により、エンジンのピス
トンが往復動を開始し、内燃機関としての動作が開始
し、エンジンが始動する。

【００５０】なお、ロータ２２が回転し、電動発電機５
４が電動機として動作しているとき、ロータ２２に取り
付けられているブラシ２０とステータ１８の整流子１４
とが断続的に接続される。

【００５１】このとき、コイル１６に三相の交流電圧が
発生し、発生した交流電圧によりダイオード１５０、１
５２、１５４が順次導通状態とされ、ダイオード１５
０、１５２、１５４の共通カソード点の電圧Ｖｅは、常
時、略ピーク電圧とされる。

【００５２】このとき、抵抗器１３４を通じてダイオー
ド１６４が、常時、導通とされ、トランジスタ１６８が
オン状態とされる。これにより、ダイオード１７０が導
通状態とされることで、サイリスタ１１２のゲートがハ
イレベルとされ、サイリスタ１１２が導通可能な状態と
される。

【００５３】実際上、この電動発電機５４は、電動機と
して動作されたとき、コイル１６に発生した誘起電圧に
より、ただちにサイリスタ１１２が順次導通状態とされ
（ダイオード１１４はそれぞれオフ状態）、電圧Ｖａが
整流出力電圧とされる。

【００５４】ブラシ２０が隣の整流子１４に移るとき、
いわゆる転流するとき、正極側のブラシ２０（図１、図
２中、上側のブラシ）から、逆起電力が発生しているコ
イル１６に接続された整流子１４に対して火花電流が流
れようとし、かつ火花が発生しようとするが、サイリス
タ１１２が導通可能な状態となっているので、例として
図３の矢印経路Ａに示すように、転流しようとしている
コイル１６から整流子１４、サイリスタ１１２、ヒュー
ズ３２、アクセサリースイッチ１１、リレー接点６、お
よび正極側のブラシ２０の経路で電流（火花を発生させ
ようとする電流）が流れる。

【００５５】この場合、正極側のブラシ２０と整流子１
４との間の電圧がサイリスタ１１２の導通時の端子間電
圧である０．５［Ｖ］程度に保持されるので、実際上、
転流時に正極側のブラシ２０と整流子１４との間で火花
が発生することがない。

【００５６】これと同時に、接地されている負極のブラ
シ２０と整流子１４との間でコイル１６の逆起電力に基
づく火花が発生しようとするが、図３の矢印経路Ｂに示
すように、転流しようとしているコイル１６から整流子
１４、負極側のブラシ２０、ダイオード１１４、整流子
１４の経路で電流（火花を発生させようとする電流）が
流れる。

【００５７】この場合にも、負極側のブラシ２０と整流
子１４との間の電圧がダイオード１１４の順方向電圧で
ある０．５［Ｖ］程度に保持されるので、実際に、転流
時に、負極側のブラシ２０と整流子１４との間で火花が
発生することがない。

【００５８】ロータ２２が回転を開始して、エンジンが
始動され所定回転数となったとき、ロータ２２の回転に
係る遠心力を利用して、ロータ２２のブラシ２０と整流
子１４との接続が後述するガバナ機構により開状態とさ
れる。以降、ブラシ２０と整流子１４とは接続されるこ
とがなくロータ２２は、エンジンにより回転され、電動
発電機５４は、発電機として動作する。

【００５９】四輪乗用車の走行中等、電動発電機５４が
発電機として動作しているとき、換言すれば、エンジン
が作動していて永久磁石を有するロータ２２が回転して
いるとき、コイル１６に電圧が誘起する。コイル１６に
誘起した交流電圧は、三相全波整流ブリッジ回路となっ
ている転流手段１１０により直流整流出力としての電圧
Ｖａとされ、バッテリ８の充電用、および図示していな
い電装品に供給される。

【００６０】充電時において、この整流出力値としての
電圧Ｖａの分圧電圧Ｖｂが電圧検知回路１００により常
時検知される。

【００６１】この実施の形態において、電圧Ｖａがバッ
テリ８の過電圧となるＶａ＝＋１４．５［Ｖ］となった
とき、分圧電圧Ｖｂがトランジスタ１２８のベースエミ
ッタ順方向電圧Ｖｂｅ＝０．７［Ｖ］を超える値（Ｖｂ
＞Ｖｂｅ）となるように設計されている。

【００６２】分圧電圧ＶｂがＶｂ＞Ｖｂｅとなったと
き、トランジスタ１２８は、オフ状態からオン状態（飽
和状態）になる。このとき、抵抗器１３２とダイオード
１６２に電流が流れ、トランジスタ１６６がオフ状態か
らオン状態とされ、抵抗器１３４およびダイオード１６
４に電流が流れなくなることから、トランジスタ１６８
およびダイオード１７０がオフ状態とされる。

【００６３】これによりサイリスタ１１２のゲート電圧
は電圧Ｖａとされ、サイリスタ１１２がオフ状態とされ
ることで、バッテリ８が発電機を構成するサイリスタ１
１２から切り離される。そして、電圧Ｖａの値がバッテ
リ８の電圧値になる。

【００６４】バッテリ電圧Ｖａの変動に対応し電圧検知
回路１００を通じてトリガ回路１０４が、サイリスタ１
１２をオンオフ制御することにより、バッテリＶａの端
子電圧が所定の一定電圧に定電圧制御される。

【００６５】なお、発電電圧が、たとえば１６［Ｖ］以
上に上昇した場合には、定電圧ダイオード１６０が定電
圧状態となり、この場合にも、トランジスタ１６６がオ
ン状態となるので、トランジスタ１６８はオフ状態とさ
れ、結果としてサイリスタ１１２がオフ状態とされる。

【００６６】このため、バッテリ８へ過電圧が印加され
ることなく、バッテリ８が保護される。すなわち、バッ
テリ８への過電圧の供給（印加）が未然に防止される。

【００６７】図４、図５は、上述したように構成され、
かつ動作する電動発電機５４の機械的構成の一部省略断
面を表す模式図であり、図４は、電動機としての状態を
示し、図５は、発電機としての状態を示している。な
お、図４、図５において、上述した、図６、図１〜図３
に示したものと対応するものには同一の符号を付け、そ
の詳細な説明は省略する。

【００６８】図４および図５に示すように、電動発電機
５４は、基本的には、整流子１４間にコイル１６が配さ
れるステータ１８と、コイル１６の励磁用の永久磁石２
０４が配されるとともに、電動機としての動作時に整流
子１４と接触するブラシ２０が配されたロータ２２とを
備えている。なお、コイル１６は、理解の便宜上、２つ
のみ描いているが、実際上は３個存在する（図１または
図２参照）。また、ブラシ２０は、それぞれロータ２２
内でスリップリング１５に接続され、始動時（電動機と
しての動作時）には、バッテリ８からの電圧が、端子２
２６、２２７およびスリップリング１５、１５を介して
ブラシ２０に供給される。

【００６９】ロータ２２は、同時に回転する第１回転部
２２ａとこれに係合する第２回転部２２ｂとから構成さ
れている。第２回転部２２ｂは、第１回転部２２ａに対
し、スライド機構２０８を介して矢印Ｐ方向（発電機と
しての動作時）あるいは矢印Ｑ方向（電動機としての動
作時あるいは停止時）に移動可能に構成されている。

【００７０】第２回転部２２ｂのスライド機構２０８
は、ばね２１０、連結ピン２１４、円盤２１２およびウ
エイトローラ２０６とから構成され、いわゆるガバナ機
構を構成している。

【００７１】第１回転部２２ａには、図示していないエ
ンジンのクランクシャフト２０２が固定されるととも
に、永久磁石２０４が固定されている。第２回転部２２
ｂには、ブラシ２０およびスリップリング１５が埋め込
まれている。

【００７２】一方、ステータ１８は、モールド部材８０
を有し、このモールド部材８０にコア２２２と整流子１
４の保持部材が固定されている。上述したように、コア
２２２には、コイル１６が巻かれている。

【００７３】そして、バッテリ８の正端子が、アクセサ
リースイッチ１１およびヒューズ３２を介して図１に示
した制御回路５２と三相全波整流ブリッジ回路を含む電
気回路２２４に接続されるとともに、リレー接点６を通
じて端子２２６に接続されている。バッテリ８の負端子
は、電気回路２２４および端子２２７に接続される。

【００７４】バッテリ８の正端子と負端子間には、イグ
ニッションスイッチ１０とリレーコイル１２の直列回路
が接続されている。

【００７５】そして、図４に示すように、エンジンの停
止時あるいは始動時において、ウエイトローラ２０６が
軸心側にあるときには、スライド機構２０８は、ばね２
１０の圧縮力により第２回転部２２ｂを矢印Ｑ方向端に
スライドさせ、ブラシ２０に対して整流子１４、端子２
２６、２２７が電気的に接続状態とされる。この状態に
おいて、バッテリ８から電源が供給されたとき、電動発
電機５４は、電動機として動作し、ロータ２２が、矢印
方向に回転し、クランクシャフト２０２を介してクラン
キングされエンジンが始動される。

【００７６】また、ロータ２２が回転することによりウ
エイトローラ２０６が、遠心力により図５に示す矢印方
向に移動することで、スライド機構２０８の連結ピン２
０４を介し、第２回転部２２ｂが、ばね２１０の圧縮力
より強い力で矢印Ｐ方向にスライドされる。この結果、
ブラシ２０と整流子１４およびスリップリング１５と端
子２２６、２２７の接続が分離され、以降、電動発電機
５４は、発電機として動作し、バッテリ８への充電が開
始される。

【００７７】上述したように、この実施の形態によれ
ば、ステータ１８側には整流子１４間にコイル１６が配
され、ロータ２２側には前記コイル励磁用の永久磁石２
０４が配されるとともに、整流子１４と接触するブラシ
２０が配されたブラシ付き電動発電機５４において、始
動時に、直流電源であるバッテリ８により電動発電機５
４が電動機として動作するときに、整流子１４とコイル
１６に接続されて該コイル１６に蓄積された磁気エネル
ギーを転流する火花防止用の転流手段１１０としてのサ
イリスタ１１２とダイオード１１４とを備え、始動後
に、電動発電機５４が、少なくともバッテリ８を充電す
る発電機として動作するときには、転流手段１１０が、
コイル１６に誘起する交流電圧の整流手段として使用さ
れる接続とし、電動機用および発電機用として、コイル
１６および転流手段１１０を共用するように構成してい
る。

【００７８】このため、図６を参照して説明した従来技
術に係る電動発電機システム２とは異なり、単独の発電
コイル２６が不要となり、かつ火花防止回路と整流回路
とを共用することができるので、大型の電力用ダイオー
ド２４、２８の個数を減らすことが可能となり、電動発
電機５４の構成を簡単にできる。したがって、低コスト
化が図られる。また、装置全体としても小型化を達成す
ることができる。なお、制御回路５２は、比較的に低消
費電力回路であり、集積回路１個で簡単に構成すること
ができる。

【００７９】この場合、コイル１６に誘起する交流電圧
の整流手段として機能している転流手段１１０による整
流出力電圧Ｖａを検知する電圧検知回路１００と、入力
側が電圧検知回路１００の出力側に接続され、出力側が
転流手段１１０に接続されるトリガ回路１０４とを備え
ることにより、バッテリ８への過電圧印加を防止するこ
とができる。

【００８０】そして、トリガ回路１０４は、電圧検知回
路１００により検知される整流出力電圧Ｖａが、所定電
圧（ここでは、上述したように１４．５［Ｖ］）以下の
値である場合には、転流手段１１０を導通可能な状態と
し、整流出力電圧Ｖａが、所定電圧を超える値である場
合には、転流手段１１０を遮断状態とするように構成し
ているので、電圧検知回路１００とトリガ回路１０４と
によりバッテリ電圧Ｖａを所定電圧に定電圧制御するこ
とが可能となる。

【００８１】この実施の形態においては、コイル１６が
三相結線とされ、転流手段１１０がコイル１６とバッテ
リ８との間で三相ブリッジ接続構成とされているとき、
三相ブリッジ接続構成とされているバッテリ８の＋端子
側に接続されている整流手段をサイリスタ１１２とし、
バッテリ８の−端子側に接続されている整流手段をダイ
オード１１４またはサイリスタとすることで、簡単な構
成で整流作用、定電圧制御作用および過電圧保護作用を
達成している。

【００８２】なお、この発明は、上述の実施の形態に限
らず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を
採りうることができる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電動機動作時におけるコイル（モータコイル）およ
び転流手段を、それぞれ発電機動作時における発電コイ
ルおよび整流手段として共用するようにしているので、
構成を簡単にでき低コスト化が図られる。また、装置全
体としても小型化を達成することができる。また、部品
点数の減少に基づく高信頼化を同時に実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態が適用された電動発電
機システムの構成図である。

【図２】制御回路の構成を詳細に描いた図１例の電動発
電機システムの詳細回路図である。

【図３】火花を防止する転流手段の説明図である。

【図４】この発明の一実施の形態が適用された電動発電
機が電動機として動作時（始動時）の機械的構成の一部
省略縦断面を示す模式図である。

【図５】この発明の一実施の形態が適用された電動発電
機が発電機として動作時（充電時）の機械的構成の一部
省略縦断面を示す模式図である。

【図６】従来技術に係る電動発電機システムの構成図で
ある。

【符号の説明】

６…リレー接点 ８…バッテリ １０…イグニッションスイッチ １１…アクセサリー
スイッチ １２…リレーコイル １４…整流子 １６…コイル １８…ステータ ２０…ブラシ ２２…ロータ ２２ａ…第１回転部 ２２ｂ…第２回転部 ５０…電動発電機システム ５２…制御回路 ５４…電動発電機 １００…電圧検知回
路 １０２…比較回路 １０４…トリガ回路 １１０…転流手段 １１２…サイリスタ １１４…ダイオード １２２…可変抵抗器 ２０２…クランクシャフト ２０４…永久磁石 ２０６…ウエイトローラ ２０８…スライド機
構 ２１０…ばね ２２４…電気回路 ２２６、２２７…端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩澤 克彦 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5H571 AA03 BB03 BB07 CC02 DD01 EE03 GG05 HA08 HA11 HA16 HD03 LL23 MM03 5H590 AA10 CA07 CA23 CC11 CC19 CC25 CD01 CD03 CE05 EA01 EA10 EA13 FA08 FC12 FC15 FC17 GA02 HA02 5H623 AA01 BB01 BB07 GG11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータ側には整流子間にコイルが配さ
   れ、ロータ側には永久磁石が配されるとともに、前記整
   流子と接触するブラシが配されたブラシ付き電動発電機
   において、 始動時に、直流電源により前記電動発電機が電動機とし
   て動作するときに、前記整流子と前記コイルに接続され
   て前記コイルに蓄積された磁気エネルギーを転流する転
   流手段を備え、 始動後に、前記電動発電機が発電機として動作するとき
   には、前記転流手段が、前記コイルに誘起する交流電圧
   の整流手段として使用される接続とし、 前記電動機用および前記発電機用として、前記コイルお
   よび前記転流手段を共用することを特徴とする電動発電
   機。
2. 【請求項２】請求項１記載の電動発電機において、 前記コイルに誘起する交流電圧の前記整流手段による整
   流出力電圧を検知する電圧検知回路と、 入力側が前記電圧検知回路の出力側に接続され、出力側
   が前記整流手段に接続されるトリガ回路とを備えること
   を特徴とする電動発電機。
3. 【請求項３】請求項２記載の電動発電機において、 前記トリガ回路は、 前記電圧検知回路により検知される整流出力電圧が所定
   電圧以下の値である場合には、前記整流手段を導通可能
   な状態として前記整流出力電圧が前記直流電源に印加さ
   れるようにし、 前記整流出力電圧が前記所定電圧を超える値である場合
   には、前記整流手段を遮断状態とすることを特徴とする
   電動発電機。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動
   発電機において、 前記コイルが三相結線とされ、前記整流手段が前記コイ
   ルと前記直流電源との間で三相ブリッジ接続構成とされ
   ているとき、 前記三相ブリッジ接続構成とされている直流電源の＋端
   子側に接続されている前記整流手段をサイリスタとし、
   前記直流電源の−端子側に接続されている前記整流手段
   をダイオードまたはサイリスタとすることを特徴とする
   電動発電機。