JP2002369593A - 永久磁石式発電機を搭載した車両の停止時の電力供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この電力供給装置は，車両やエンジンが停止
した時に，発電機を利用してバッテリの電力で高圧交流
電力を発生させ，モータを駆動する。 【解決手段】 この電力供給装置は，低電圧用巻線グル
ープ５５に設けられた高周波で電流を断続させるスイッ
チング装置６０と磁束密度を加減調整する磁束制御リン
グ７とを備えている発電機５０，及び発電機５０で発電
された電力で駆動されるモータ２５を備えている。車両
やエンジンの停止時に，発電機５０で発電された電力を
蓄電したバッテリ５６からの電流をスイッチング装置６
０によって高周波パルス電流を発生させて低電圧用巻線
グループ５５に流し，高周波パルス電流によって高電圧
用巻線グループ５４に巻線比に対応した高い電圧を発生
させ，該高い交流電圧によってモータ２５を駆動させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，ハウジングに回
転可能に支持された回転軸に取り付けられた永久磁石板
材から成るロータと該ロータの外周に配置されたステー
タとから成る永久磁石式発電機を搭載した車両の停止時
の電力供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年，永久磁石の性能が向上するに従っ
て永久磁石を発電・電動機の回転子即ちロータとして使
用される機会が増加してきた。また，永久磁石をロータ
とした発電・電動機は，高い発電効率又は電動効率が得
られることと，簡単な構造で構成できるということか
ら，最近，工業用機器に多く使用されるようになった。
そこで，発電・電動機についてコンパクト化したり，高
性能化，高出力化する技術の開発が盛んになり，それに
伴って構成部品の多様化が必要となっている。

【０００３】また，特開平７−２３６２６０号公報に開
示された高出力交流発電・電動機は，回転速度に応じて
磁束密度を制御して発電量を適正に制御するものであ
り，ロータとステータとの間に制御リングを相対回転可
能に配置し，制御リングに接離可能な透磁性体を設けた
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで，自動車用発
電機では，その電力発電特性は，通常，１２Ｖと２４Ｖ
が用いられているので，この電力に合致した電力を供給
する必要がある。しかしながら，自動車に用いられてい
る他の動力を必要とする補機類は，１２Ｖや２４Ｖでは
電圧が低過ぎて配線の途中でロスが生じたり，巻線等の
配線の線径が太過ぎたりする問題が発生する。発電機に
ついて，自動車等の車両に合致する電力と，補機類や補
助機械を駆動させるには，配線の途中でロスを低減して
巻線等の配線の線径を細く構成してコンパクトに構成さ
れる補機類や補助機械に用いられる電力とを発電する構
造のものが望まれている。

【０００５】また，永久磁石を用いた高出力の発電・電
動機では，永久磁石の磁束が決まっているので，低速ト
ルクを大きくするためには，永久磁石を大きくするか又
は電流を大きくし，巻線の巻き数を増加させ，ステータ
側の磁力を増し，そのトルクを大きくしなければならな
い。また，発電・電動機でトルクを大きくするために
は，ステータコアへの巻線の線材の線径を太くし，大電
流を流し，ステータの磁力を増加させる必要がある。ま
た，ステータコアのスロット内への巻線の線径を余り大
きくすると，ステータのステータコア間の櫛部間のスロ
ットに線材を通し，線材をステータコアのスロット内に
巻き込むことが困難になる。

【０００６】本発明者は，複数系統の電力発電特性を持
つ発電装置を開発して先に特許出願した（特願２０００
−２９３６５０号）。該発電装置は，巻線グループの結
線を変更することによって複数系統の電力発電を達成す
るものであり，ステータは，スロット部を形成するよう
に櫛部を立設したステータコアと，櫛部に巻き上げられ
た複数個の巻線から構成されている。巻線は，スロット
部を周方向に分けた巻線グループに区画され，周方向に
電気角１２０°ずらして三相に巻き上げられている。１
つの巻線グループは，車両用の低電圧に使用される。コ
ントローラは，他の巻線グループ毎の巻線の端子のそれ
ぞれの結線を直列及び／又は並列に切り換え制御し，種
類の異なる電圧の電力を発電させる。また，ステータコ
アは，ロータ側の内側円筒部と櫛部とを設けた円形外開
き型櫛状部材，及び櫛状部材と別体に形成され該櫛状部
材に嵌合された外側円筒部から形成することができる。

【０００７】上記のように，永久磁石式発電機につい
は，永久磁石をロータの外側に取り付け，ステータの内
側で回転させる方式では，ステータコアに巻線を二種類
巻き込み，二種類の電圧を発生させることができる。例
えば，発電機の発電出力を用いて高出力の電動機を駆動
する電源，及び車両用の低電圧の直流電力を作る電源を
同時に発生させることができる。この場合に，高出力の
交流電源は，１００Ｖ〜２００Ｖとして使用され，ま
た，直流電源は，１２Ｖ〜２８Ｖ程度で使用され，両者
の電圧レベルには，大きな差がある。二種類の電圧を得
るためには，低電圧側の巻線をＴターンとすると，高電
圧側の巻線は，５Ｔ〜１０Ｔターン程度に巻線比を変え
なければならない。

【０００８】上記のような出力電圧を持つ発電機を，車
両のエンジンに取り付けて発電させる場合に，エンジン
が回転している間では，常に発電を行うことができるの
で，問題は起こらないが，エンジンが停止すると，エン
ジンの設けられた発電機の駆動によって発電される電力
を用いて駆動されているモータも停止することになるの
で，種々の問題が発生する。例えば，モータによって冷
凍庫や冷蔵庫のコンプレッサ等を駆動している場合に
は，コンプレッサの駆動がエンジンの停止と共に停止
し，冷凍庫や冷蔵庫の温度が上昇し，冷凍庫や冷蔵庫に
収容されている食品等の品質が劣化が生じることにな
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決することであり，永久磁石式発電機として
ステータに分巻き又は集中巻きで複数種の巻線を巻き上
げ，得られた異なった電圧を異なった目的の電圧，例え
ば，１２Ｖ〜２４Ｖの車両用電圧，１００Ｖ〜２００Ｖ
のモータやヒータ用電圧等の補機類等の産業機械に使用
する複数系統の電力発電特性を持たせ，車両が停止した
時，或いは車両に搭載したエンジンが停止した時に，コ
ントローラがバッテリの電力を用いて低電圧側の巻線群
に高周波パルス電流を発生させ，高周波パルス電流によ
って高電圧側の巻線群へ電流を流し，その時，巻線比に
応じた高い電圧の電流を発生させ，その電流をモータの
巻線群に直接送り込み，モータを駆動したり，高電圧直
流電力としてモータ駆動インバータを用いた駆動電源と
して利用することができる永久磁石式発電機を搭載した
車両の停止時の電力供給装置を提供することである。

【００１０】この発明は，ハウジングに回転可能に支持
された多極の永久磁石を備えたロータ，前記ロータの外
周で前記ハウジングに固定され且つステータコアに巻き
上げられた低電圧用巻線グループと該低電圧用巻線グル
ープと同位相に巻き上げられた高電圧用巻線グループが
設けられたステータ，前記低電圧用巻線グループには高
周波で電流を断続させて高周波パルスを発生させるスイ
ッチング装置，及び前記ロータから前記ステータへの磁
束密度を変換する前記ステータに対して相対移動可能な
磁束制御リングから成る車両のエンジンに連結駆動して
搭載された永久磁石式発電機，並びに前記発電機で発電
された電力で駆動されるモータ等の電力消費装置を有
し，前記車両の停止時に，前記発電機で発電された電力
を蓄電したバッテリからの電流で前記スイッチング装置
で高周波パルス電流を発生させて前記低電圧用巻線グル
ープに流し，前記高周波パルス電流によって前記高電圧
用巻線グループに巻線比に対応して発生した高い電圧の
電流を前記電力消費装置に供給することから成る車両の
停止時の電力供給装置に関する。

【００１１】この電力供給装置は，前記ロータの回転速
度に応答して前記スイッチング装置による高周波パルス
の発生制御と前記磁束制御リングの前記相対移動によっ
て磁束通路内の空隙を増減させる磁束密度加減制御とを
行って予め決められた所定の二種類の電圧を発電させる
制御を行うコントローラを有するものである。

【００１２】前記低電圧用巻線グループは前記ステータ
コアに少巻線が三相に巻き上げられており，前記高電圧
用巻線グループは前記ステータコアに多巻線が三相に巻
き上げられており，前記ロータの回転によって三相交流
がそれぞれ出力され，多用途電圧を得ることができるも
のである。

【００１３】前記低電圧用巻線グループで発生した電力
は，前記バッテリに充電できるように前記バッテリの電
圧よりも高い一定電圧の三相交流が得られ，整流器によ
って直流を常に得るように前記磁束制御リングを回転制
御するものである。

【００１４】前記高電圧用巻線グループで発生した出力
電流は，整流器によって流れ方向が同一にされ，前記巻
線によって電圧変動に対する調整がなされ，コンデンサ
によって電流変動が調整され，所定の電圧を持つ直流電
力がインバータに供給され，前記インバータの出力によ
って必要な周波数の交流を持つ前記モータが駆動される
ものである。

【００１５】前記車両に搭載したエンジンの停止の信号
に応答して，前記バッテリから前記低電圧用巻線グルー
プに高周波パルス電流を供給し，前記高周波パルス電流
に応答して前記ステータに磁界の強弱波を発生させ，前
記磁界の変化によって前記高電圧用巻線グループに電流
が流れ，前記高電圧用巻線グループに巻線比に対応して
発生した高い電圧の電流を前記電力消費装置に供給する
ものである。

【００１６】前記高電圧用巻線グループは，必要とされ
る電圧の電力が発電され，産業機械を駆動するために必
要な高い電圧の交流を得る交流電源発生装置に接続さ
れ，また，前記低電圧用巻線グループは直流を得る直流
電源装置と直流電力をチョッピングするスイッチ装置を
構成するものである。

【００１７】二系統の電圧を供給する電源装置によって
得られる直流電力は，前記高電圧用巻線グループで発電
された交流電力を前記磁束制御リングによる磁束密度変
更によって予め決められた一定電圧にすることを優先さ
せ，電圧測定器によって一定の直流電力に変換されるも
のである。

【００１８】この電力供給装置は，上記のように構成さ
れているので，車両が停止した時，車両に搭載したエン
ジンが停止した時に，車両に搭載したバッテリの電源を
用いて永久磁石式発電機の低電圧側の巻線群と高電圧側
の巻線群とを利用して三相交流を発生させることができ
る。例えば，車両用として必要な電力が低電圧側の巻線
群で発電される電圧が１３〜２８Ｖであり，車両に設け
られたモータ等の補機類用又は補助機械用としては高電
圧側の巻線群で発電された１００〜２００Ｖの電圧であ
る。これらの電源は，車両やエンジンが停止した時に
は，発電できなくなるが，コントローラの指令によって
低電圧側の巻線群であるＵ−Ｖ−Ｗの巻線にバッテリか
らの電力を利用して高周波パルス電流を流し，それに同
位相に巻き上げられた高電圧側の巻線群に巻線比に応じ
た高い電圧の電流を生じさせ，その高い電圧の電流をモ
ータの巻線に流してモータを駆動したり，高圧電流の電
力としてモータ駆動インバータを用いて駆動電源として
消費させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による永久磁石式発電機を搭載した車両の停止時の電力
供給装置の一実施例を説明する。この発明による電力供
給装置を備えた発電機５０は，例えば，回転軸２をコー
ジェネレーションシステムのエンジンに適用して発電さ
せたり，発電された電力を車両に搭載した車両に冷蔵や
冷凍庫を駆動したり，ＤＰＦのヒータを駆動する電源と
して利用したり，発電・電動機とエンジンを併設したハ
イブリット自動車のエンジンに回転軸２を連結すること
によってエンジンの回転力で電動又は発電したり，又
は，工作機械等の機械装置にコントローラの指令で作動
させる小型の電動機として適用できる。

【００２０】この車両の停止時の電力供給装置は，車両
のエンジンの駆動連結された永久磁石式の発電機５０を
有し，ロータ３の外周に配置されたステータ４のステー
タコア１５には低電圧用巻線グループ５５と，低電圧用
巻線グループ５５と同位相に巻き上げられた高電圧用巻
線グループ５４が巻き上げられている。低電圧用巻線グ
ループ５５には，高周波で電流を断続させて高周波パル
ス電流を発生させるスイッチング装置６０が設けられて
いる。発電機５０には，ロータ３からステータ４への磁
束密度を変換するステータ４に対して相対移動可能な磁
束制御リング７を有している。また，発電機５０には，
高電圧用巻線グループ５４によって発電された電力で駆
動される電力消費装置のモータ２５が設けられている。

【００２１】コントローラ１０は，車両の停止時に，発
電機５０で発電された電力を蓄電したバッテリ５６から
の電流を低電圧用巻線グループ５５に流してスイッチン
グ装置６０によって高周波パルス電流を発生させ，該高
周波パルス電流によって高電圧用巻線グループ５４に巻
線比に対応して発生した高い電圧の電流をモータ２５に
供給するように制御する。コントローラ１０は，ロータ
３の回転速度に応答してスイッチング装置６０による高
周波パルスの発生制御と，磁束制御リング７の相対移動
によって磁束密度変換制御とを行って予め決められた所
定の二種類の電圧を発電させる制御を行う。

【００２２】発電機５０において，低電圧用巻線グルー
プ５５は，ステータコア１５に少巻線が三相に巻き上げ
られており，また，高電圧用巻線グループ５４は，ステ
ータコア１５に多巻線が三相に巻き上げられており，ロ
ータ３の回転によって三相交流がそれぞれ出力されるよ
うに構成され，多用途電圧を得ることができる。低電圧
用巻線グループ５５で発生した電力は，バッテリ５６に
充電できるようにバッテリ５６の電圧よりも高い一定電
圧の三相交流が得られ，整流器４２を通して直流を常に
得るように磁束制御リング７を回転制御するように構成
されている。また，高電圧用巻線グループ５４で発生し
た出力電流は，整流器４２によって流れ方向が同一にさ
れ，巻線１４によって電圧変動に対する調整がなされ，
電流が調整され，コンデンサ５９によって電流変動が調
整され，所定の電圧を持つ直流電力がインバータ５７に
供給され，インバータ５７の出力によって必要な周波数
の交流を持つモータ２５が駆動されるように構成されて
いる。

【００２３】発電機５０については，車両に搭載したエ
ンジンの停止の信号に応答して，バッテリ５６から低電
圧用巻線グループ５５に高周波パルス電流を供給し，高
周波パルス電流に応答してステータ４に磁界を発生さ
せ，磁界の発生によって高電圧用巻線グループ５４に電
流が流れ，高電圧用巻線グループ５４に巻線比に対応し
て発生した高い電圧の電流を電力消費装置のモータ２５
に供給するように構成されている。

【００２４】高電圧用巻線グループ５４は，必要とされ
る電圧の電力が発電され，産業機械とうの電動装置を駆
動するために必要な高い電圧の交流を得る交流電源発生
装置に接続され，また，低電圧用巻線グループ５５は，
直流を得る直流電源装置５１と直流電力をチョッピング
するスイッチ装置とを構成する。二系統の電圧を供給す
る電源装置によって得られる直流電力は，高電圧用巻線
グループ５４で発電された交流電力を磁束制御リング７
による磁束密度加減によって予め決められた一定電圧に
制御することを優先させ，電圧測定器５８によって一定
の直流電力に変換される。

【００２５】発電機５０には，上記のように，パワー用
と車両用の二種類の発電出力が得られるように多巻線群
即ち高電圧用巻線グループ５４と，少巻線群即ち低電圧
用巻線グループ５５が巻き上げられ，これらの巻線群は
三相に巻き上げられ，三相交流を出力するように構成さ
れている。低電圧用巻線グループ５５は，バッテリ５６
に充電できるようにバッテリ電圧より高い電圧２７〜２
８Ｖの三相交流が得られ，整流器４２を通して直流が常
に得られるように電圧計，比較器から成る電圧測定器５
８の出力により磁束制御リング７を回転揺動させ，予め
決められた一定電圧が得られるように構成されている。
高電圧用巻線グループ５４は，モータ２５に出力する大
電流を供給するように，低電圧用巻線グループ５５と同
一側に巻数を多くして巻き上げられている。高電圧用巻
線グループ５４の出力は，整流器４２によって流れ方向
を同一にし，コイル４６によって電流を調整し，コンデ
ンサ５９によって電圧を調整しながら直流大電力をイン
バータ５７に送り，インバータ５７の出力によりモータ
２５を駆動する。また，バッテリ５６側の電源によっ
て，定電圧用に磁束制御リング７が制御されるので，そ
れに伴って多巻線群側の高電圧用巻線グループ５４が出
力できることになる。

【００２６】この電力供給装置は，上記のように構成さ
れ，例えば，エンジンが停止すると，クランク軸に取り
付けられたプーリによる回転伝達力が無くなるので，当
然に発電機５０による発電も停止する。そこで，コント
ローラ１０は，エンジン停止の信号を受けてスイッチン
グ装置６０を作動し，コイル４６や整流器４２を通じて
少巻線群側の低電圧用巻線グループ５５のコイルにバッ
テリ５６からの電力によって高周波パルス電流を発生さ
せて送ると，発電機５０のステータ４側に磁界の強弱波
が発生し，その磁界変化の発生により多巻線群側の高電
圧用巻線グループ５４のコイルに電流が流れることにな
る。そこで，少巻線群の低電圧用巻線グループ５５と多
巻線群の高電圧用巻線グループ５４では，巻線比に応じ
た高周波パルス電流が流れ，その電圧が巻線比に応じて
増加する。例えば，少巻線群と多巻線群とが巻線比が５
倍とすると，少巻線群の出力が２８Ｖであるとすると，
多巻線群の出力は１４０Ｖになる。高電圧用巻線グルー
プ５４によって高くなった高電圧電力をモータ駆動側の
整流器４２に送ると，インバータ５７が作動してモータ
２５が運転されることになる。バッテリ５６の電圧が，
例えば，５５Ｖならば，２７５Ｖに昇圧され，２００Ｖ
のモータ２５を駆動することができるようになる。通
常，変圧器が必要になるが，この電力供給装置に設けた
発電機５０を利用すると，シンプルな構造の電力供給装
置によって高圧電力を作り出すことができる。勿論，発
生した高圧電力を整流器４２やコントローラ１０を通じ
てインバータ５７を駆動したものを説明したが，誘導電
力を多巻線群によって作ると，その電力をモータ２５に
直接送り込み，モータ２５を駆動させることができる。
この時には，スイッチング装置６０により回転周波数を
決定し，出力させれば，誘導電力を作ることができる。

【００２７】発電機５０は，例えば，図２〜図５に示す
ように，回転子のロータ３と固定子のステータ４とを収
容すると共に磁力通路を構成するハウジング１，ハウジ
ング１に一対の軸受１３を介して回転可能にそれぞれ支
持されている回転軸２，回転軸２に固定されている永久
磁石部材５から成るロータ３，ロータ３の外周から隔置
してハウジング１に固定されているステータ４，ステー
タ４の内周側にステータ４に対して相対回転可能にハウ
ジング１に軸受１９を介して回転可能に取り付けられた
磁束制御リング７，及び磁束制御リング７をロータ３の
駆動状態に応じてステータ４に対して相対移動させるア
クチュエータ９から構成されている。ハウジング１は，
図２では，一対の本体部１Ａと両側の本体部１Ａ間を連
結するボルト等の中間部１Ｂとから構成されている。

【００２８】ステータ４は，積層された薄板のステータ
コア１５のスロット２２に巻線１４が巻き付けられてい
る。ステータ４は，内周部に櫛歯状に周方向に隔置状態
で位置する櫛部２０，櫛部２０間の切欠き部であるスロ
ット２２が形成され且つハウジング１に固定されたステ
ータコア１５，及びステータコア１５のスロット２２を
通って櫛部２０に巻き上げられた巻線１４から構成され
ている。ステータコア１５におけるスロット２２と櫛部
２０との内周側には，磁束制御リング７が接触状態に且
つステータ４に対して相対揺動可能に配置されている。
磁束制御リング７は，例えば，軸受１９を介してハウジ
ング１に回転自在に取り付けられているが，場合によっ
ては，軸受１９を使用することなく，ステータ４のステ
ータコア１５に回転自在に接触状態に嵌合させることに
よってステータコア１５に相対回転可能に構成できる。

【００２９】ロータ３は，回転軸２の外周に配置された
磁路部材６，磁路部材６の外周面に配置された透磁部材
８，透磁部材８の外周面に配置された永久磁石部材５と
永久磁石部材５間の非磁性部材２１，及び永久磁石部材
５の外周面に固定された非磁性の補強部材１６を備えて
いる。永久磁石部材５は，周方向に隔置状態に配置され
且つ軸方向に延びる永久磁石片３５と，隣接する永久磁
石部材５の永久磁石片３５間に介在された非磁性部材２
１とから構成されている。また，磁路部材６は，透磁材
と非磁性材が周方向に交互に配置されて円筒状に形成さ
れている。ロータ３の一端には，回転軸２に設けられた
雄ねじ３６に押さえ板３７を介して固定ナット３８が螺
入され，他端にはスペーサ３９が介在され，固定ナット
３８を締め付けることによってロータ３が回転軸２の所
定位置に固定されている。回転軸２には，図示していな
いが，回転軸２の端部に入力となるベルトプーリが固定
され，ベルトプーリにエンジンの出力軸に取り付けたベ
ルトが掛けられている。磁束制御リング７とロータ３と
の間には，クリアランス２３が形成されている。

【００３０】発電機５０は，ステータ４に内周側に隣接
して周方向に隔置状態で回転可能に配置された透磁部材
１７と，透磁部材１７間の非透磁部材１８とが交互に積
層された磁束制御リング７，及び磁束制御リング７に設
けたロッド３１を介して磁束制御リング７を周方向に揺
動可能に作動するアクチュエータ９を有する。磁束制御
リング７とステータコア１５との関係は，図５の（Ａ）
と（Ｂ）に示すように，磁束制御リング７の透磁部材１
７の幅はステータコア１５の櫛部２０の幅よりも僅かに
小さく形成されている。コントローラ１０は，磁束制御
リング７を回動制御し，透磁部材１７の櫛部２０に対す
る対向領域が変更され，磁束の絞り程度を制御する。磁
束制御リング７は，図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に，透磁部材１７がステータ４の櫛部２０間の前記スロ
ットの幅又は櫛部２０の幅より小さい幅を有し，透磁部
材１７間には非透磁部材１８が交互に積層されて全体と
して円筒状に形成されている。非透磁部材１８は，図示
していないが，空隙又はアルミニウム，樹脂等の非磁性
材から成る強度材を埋設形成されている。磁束制御リン
グ７は，図示していないが，透磁部材１７と非磁性部材
１８とが積層されたリング部材を長手方向に複数個積層
して形成されている。

【００３１】ステータ４に巻き上げられた巻線１４は，
図１に示すように，複数の巻線群から成る高電圧を持つ
三相から成る高電圧用巻線グループ５４，及び低電圧を
持つ三相から成る低電圧用巻線グループ５５から構成さ
れている。コントローラ１０は，スイッチング装置６０
により低電圧用巻線グループには高周波で電流を断続さ
せて高周波パルスを発生させる制御とアクチュエータ９
によってロータ３の回転数に応答して磁束制御リング７
のステータ４に対する位置制御とを行なう。発電機５０
は，例えば，主電源用の高電圧巻線グループ５４，及び
車両用の低電圧巻線グループ５５の二種類がステータ４
に巻き込まれている。発電機５０では，例えば，高電圧
巻線グループ５４は，１００Ｖ（実効値）の三相交流の
発電を行う。また，低電圧巻線グループ５５は，２７Ｖ
（実効値）の三相交流（場合によっては，単相交流）の
発電を行い。これらの三相交流は，例えば，使用時に単
相の直流１００Ｖに変換され，また，車両用の低電圧は
使用時に直流２７Ｖに変換される。

【００３２】コントローラ１０は，アクチュエータ９に
よる磁束制御リング７を回転移動させ，磁束制御リング
７の透磁部材１７とステータ４の櫛部２０との間の空隙
即ちクリアランスが小さくなる磁束制御リング７の移動
位置では磁束の抑制が小さく，また，クリアランスが大
きくなる磁束制御リング７の移動位置では磁束が抑制さ
れて出力電圧が低下する制御を行なうことができる。

【００３３】アクチュエータ９は，例えば，磁束制御リ
ング７の端部に固定されたロッド３１を備えたソレノイ
ド式の電磁弁から構成され，コントローラ１０はポジシ
ョンセンサによって磁束制御リング７の複数位置を選定
し，電磁弁のロッド３１を移動させて磁束制御リング７
を僅かな回転移動させる制御をすることから構成されて
いる。アクチュエータ９は，磁束制御リング７に一端を
固定したロッド３１は，他端が電磁弁に挿通されている
ので，電磁弁のコイルへの電流を制御することによって
ロッド３１が出入し，磁束制御リング７が僅かな正転又
は逆転をし，透磁部材１７と非透磁部材１８との位置が
ステータ４の櫛部２０に対して揺動移動する。アクチュ
エータ９は，例えば，ポジションセンサによってロッド
３１の位置を確かめ，電磁弁に負荷する電圧を変化させ
る。例えば，電磁弁に大きな電圧を加えると，移動が進
み駆動力が増加するので，電圧を小さくするというよう
な電圧制御を行なうことによって，磁束制御リング７を
所望の位置に停止させることができる。また，磁束制御
リング７には，例えば，戻りスプリングが設けられてい
るので，磁束制御リング７の位置が常に定まる状態にな
る。また，磁束制御リング７は，両端に端部から磁力が
外部へ漏洩するのを防止するため，磁力漏洩防止外筒を
配置することもできる。

【００３４】例えば，永久磁石部材５から磁束制御リン
グ７の非透磁部材１８を通ってステータコア１５の櫛部
２０へ抜ける磁束と，永久磁石部材５の透磁部材１７を
通ってステータコア１５の櫛部２０へ抜ける磁束とがほ
ぼ同一の磁束密度になるように，磁束制御リング７の透
磁部材１７と非透磁部材１８とのサイズは，ステータコ
ア１５の間隙に対して設定することができる。従って，
アクチュエータ９によって磁束制御リング７の透磁部材
１７がステータコア１５の櫛部２０と整合状態になる位
置まで相対回転させることによって，永久磁石部材５か
ら磁束制御リング７の透磁部材１７を通って櫛部２０へ
抜ける磁力線が周方向に均一に移動することができる。
また，ロータ３が回転して運転されている時に，図４及
び図５の（Ｂ）に示すように，磁束制御リング７の透磁
部材１７がステータコア１５の櫛部２０に対応する位置
に位置決めされる。また，ロータ３が停止する時に，図
４及び図５の（Ａ）に示すように，磁束制御リング７の
透磁部材１７はステータコア１５の隣接する櫛部２０間
のクリアランスが形成される位置（スロット２２）に位
置決めされ，永久磁石部材５からステータコア１５の櫛
部２０への磁束が絞られて磁束制御リング７の周方向に
均一に分散して流れる。

【００３５】また，永久磁石部材５は，複数の永久磁石
片３５がほぼ筒形状に配置され，永久磁石片３５と永久
磁石片３５と間の境界領域に非磁性部材２１を構成する
ガラス材を充填し，永久磁石片３５とガラス材とから成
る全体の外形形状を，ほぼ円筒状の永久磁石部材５を構
成する。永久磁石片３５は，内周側に一方の磁極（Ｎ極
又はＳ極）が位置し，外周側に他方の磁極（Ｓ極又はＮ
極）が位置するように配置され，周方向において隣接す
る永久磁石片３５の磁極（Ｎ極とＳ極）は互いに相違す
るように配置されている。また，補強部材１６は，例え
ば，磁性を持たないカーボン繊維やセラミック繊維を樹
脂材で固めて作製したり，ガラス材で被覆されたセラミ
ックス及び／又は合金等の金属から成る補強線或いはア
モルファス合金の補強筒状体から成り，補強線を永久磁
石部材５の外周面に加熱状態で巻き上げることによって
補強線がガラス材で互いに固着されている。

【００３６】

【発明の効果】この車両の停止時の電力供給装置は，上
記のように構成したので，コントローラは車両が停止し
た時，或いは車両に搭載したエンジンが停止した時で，
モータ等を駆動する必要がある時には，バッテリの電力
を利用して，低電圧用巻線グループにスイッチング装置
によって高周波パルス電流を発生させ，高電圧用巻線グ
ループに高周波パルス電流を発生させ，交流の高電力を
発生させ，モータを駆動することができる。従って，冷
凍庫や冷蔵庫を搭載した車両では，車両が停止したり或
いはエンジンが停止した時でも，バッテリを利用して高
圧交流電流を発生でき，モータを駆動できるので，コン
プレッサを駆動することができ，冷凍庫や冷蔵庫の運転
を継続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による永久磁石式発電機を搭載した車
両の停止時の電力供給装置の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】この電力供給装置に設けられた発電機を示す断
面図である。

【図３】図２の発電機におけるＩ−Ｉ断面における断面
を示し，磁束を絞る位置に磁束制御リングが移動した場
合を示す断面図である。

【図４】図２の発電機におけるＩ−Ｉ断面における断面
を示し，磁束を絞らない位置に磁束制御リングが移動し
た場合を示す断面図である。

【図５】（Ａ）は図３における磁束制御リングとステー
タとの関係を，また（Ｂ）は図４における磁束制御リン
グとステータとの関係を一部を拡大して説明した断面図
である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 回転軸 ３ ロータ ４ ステータ ５ 永久磁石部材 ７ 磁束制御リング ８，１７ 透磁部材 ９ アクチュエータ １０ コントローラ １４ 巻線 １５ ステータコア ２０ 櫛部 ２２ スロット ２５ モータ ４２ 整流器 ５０ 発電機 ５１ 直流電源装置 ５４ 高電圧用巻線グループ ５５ 低電圧用巻線グループ ５６ バッテリ ５７ インバータ ５９ コンデンサ ６０ スイッチング装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転可能に支持された多極
   の永久磁石を備えたロータ，前記ロータの外周で前記ハ
   ウジングに固定され且つステータコアに巻き上げられた
   低電圧用巻線グループと該低電圧用巻線グループと同位
   相に巻き上げられた高電圧用巻線グループが設けられた
   ステータ，前記低電圧用巻線グループには高周波で電流
   を断続させて高周波パルスを発生させるスイッチング装
   置，及び前記ロータから前記ステータへの磁束密度を変
   換する前記ステータに対して相対移動可能な磁束制御リ
   ングから成る車両のエンジンに連結駆動して搭載された
   永久磁石式発電機，並びに前記発電機で発電された電力
   で駆動されるモータ等の電力消費装置を有し，前記車両
   の停止時に，前記発電機で発電された電力を蓄電したバ
   ッテリからの電流で前記スイッチング装置で高周波パル
   ス電流を発生させて前記低電圧用巻線グループに流し，
   前記高周波パルス電流によって前記高電圧用巻線グルー
   プに巻線比に対応して発生した高い電圧の電流を前記電
   力消費装置に供給することから成る車両の停止時の電力
   供給装置。
2. 【請求項２】 前記ロータの回転速度に応答して前記ス
   イッチング装置による高周波パルスの発生制御と前記磁
   束制御リングの前記相対移動によって磁束通路内の空隙
   を増減させる磁束密度加減制御とを行って予め決められ
   た所定の二種類の電圧を発電させる制御を行うコントロ
   ーラを有することから成る請求項１に記載の車両の停止
   時の電力供給装置。
3. 【請求項３】 前記低電圧用巻線グループは前記ステー
   タコアに少巻線が三相に巻き上げられており，前記高電
   圧用巻線グループは前記ステータコアに多巻線が三相に
   巻き上げられており，前記ロータの回転によって三相交
   流がそれぞれ出力され，多用途電圧を得ることができる
   ことから成る請求項１に記載の車両の停止時の電力供給
   装置。
4. 【請求項４】 前記低電圧用巻線グループで発生した電
   力は，前記バッテリに充電できるように前記バッテリの
   電圧よりも高い一定電圧の三相交流が得られ，整流器に
   よって直流を常に得るように前記磁束制御リングを回転
   制御することから成る請求項１に記載の車両の停止時の
   電力供給装置。
5. 【請求項５】 前記高電圧用巻線グループで発生した出
   力電流は，整流器によって流れ方向が同一にされ，前記
   巻線によって電圧変動に対する調整がなされ，コンデン
   サによって電流変動が調整され，所定の電圧を持つ直流
   電力がインバータに供給され，前記インバータの出力に
   よって必要な周波数の交流を持つ前記モータが駆動され
   ることから成る請求項１に記載の車両の停止時の電力供
   給装置。
6. 【請求項６】 前記車両に搭載したエンジンの停止の信
   号に応答して，前記バッテリから前記低電圧用巻線グル
   ープに高周波パルス電流を供給し，前記高周波パルス電
   流に応答して前記ステータに磁界の強弱波を発生させ，
   前記磁界の変化によって前記高電圧用巻線グループに電
   流が流れ，前記高電圧用巻線グループに巻線比に対応し
   て発生した高い電圧の電流を前記電力消費装置に供給す
   ることから成る請求項１に記載の永久磁石式発電機を搭
   載した車両の停止時の電力供給装置。
7. 【請求項７】 前記高電圧用巻線グループは，必要とさ
   れる電圧の電力が発電され，産業機械を駆動するために
   必要な高い電圧の交流を得る交流電源発生装置に接続さ
   れ，また，前記低電圧用巻線グループは直流を得る直流
   電源装置と直流電力をチョッピングするスイッチ装置を
   構成することから成る請求項１に記載の車両の停止時の
   電力供給装置。
8. 【請求項８】 二系統の電圧を供給する電源装置によっ
   て得られる直流電力は，前記高電圧用巻線グループで発
   電された交流電力を前記磁束制御リングによる磁束密度
   変更によって予め決められた一定電圧にすることを優先
   させ，電圧測定器によって一定の直流電力に変換される
   ことから成る請求項１に記載の車両の停止時の電力供給
   装置。