JP2003083209A - Starter generator - Google Patents

Starter generator

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JP2003083209A
JP2003083209A JP2001271277A JP2001271277A JP2003083209A JP 2003083209 A JP2003083209 A JP 2003083209A JP 2001271277 A JP2001271277 A JP 2001271277A JP 2001271277 A JP2001271277 A JP 2001271277A JP 2003083209 A JP2003083209 A JP 2003083209A
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JP
Japan
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generator
starter
engine
coil
coils
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Application number
JP2001271277A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Watanabe
仁之 渡辺
Hidekazu Uchiyama
英和 内山
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Mitsuba Corp
Original Assignee
Mitsuba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a starter generator capable of securing motor performance that engine starting needs to have and suppressing excessive charge performance. SOLUTION: This starter generator has function as a starter motor during the starting of the engine and function as a generator after the starting of the engine. A starter generator coil 1d used during the starting of the engine and during the generation, and exclusive coils 1a-1c for stating used only during the starting of the engine are connected in parallel mutually. Relays 4a-4c are arranged between the coils 1a-1d and an inverter 3 of a control system 5. When the engine starts, all relays 4a-4c are turned on, and the starter motor is composed by using the starter generator coil 1d and the exclusive coils 1a-1c for starting. After the engine starts, the relays 4b, 4c are turned off, and the starter motor is composed only of the exclusive starter generator coil 1d. Therefore, the motor performance is secured and generation performance is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、小型二輪車用エン
ジンや汎用エンジン等に使用される始動・発電兼用装置
に関し、特に、モータ性能と充電性能とのバランスを改
善した始動発電機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined starter / generator device for use in a small motorcycle engine or a general-purpose engine, and more particularly to a starter / generator having an improved balance between motor performance and charging performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型二輪車やエンジン発電機等に
おいては、エンジン起動用のスタータモータと、エンジ
ンによって駆動される発電用のジェネレータとを兼用し
た始動・発電兼用機である始動発電機が多く用いられて
きている。従来、モータとジェネレータは、その基本構
成が共通しているにもかかわらず、スタータモータは始
動時にだけ使用され、磁石発電機は始動後に使用されて
おり、類似の構造を持つ2つの装置が併存し無駄が多い
という弊害があった。そこで、スタータモータの界磁子
と電機子を発電装置の回転子と固定子として用いるな
ど、両者を兼ねた始動発電機が提案され、スペース効率
の良さなどから、近年その使用が増大している。
2. Description of the Related Art In recent years, in small motorcycles and engine generators, many starter / generators are starter / generators that also serve as a starter motor for starting the engine and a generator for power generation driven by the engine. Has been used. Conventionally, the motor and the generator have the same basic configuration, but the starter motor is used only at the time of starting and the magnet generator is used after the starting, and two devices having a similar structure coexist. There was a bad effect that there was a lot of waste. Therefore, a starter generator that uses both the fielder and armature of a starter motor as the rotor and stator of a power generator is proposed, and its use is increasing in recent years because of its space efficiency. .

【0003】このような始動発電機では、エンジン排気
量の増大に伴ってスタータモータとしての性能もより高
いものが求められる。すなわち、排気量増大によりエン
ジン始動時のクランキングトルクが大幅に増大するた
め、それに応じてスタータモータの出力も大幅に増大さ
せる必要が生じる。例えば、排気量を50ccから125ccに
増大させると、始動時に必要なモータ出力は約2.2倍と
なる。この場合、モータ出力を増大させるとそれに従っ
て発電能力も増大し、排気量が小さい場合に比して、同
回転数で得られる発電量も大きくなる。
In such a start-up generator, higher performance as a starter motor is required as the engine displacement increases. That is, the cranking torque at the engine start increases significantly due to the increase in displacement, and accordingly, the output of the starter motor also needs to increase significantly. For example, if the displacement is increased from 50cc to 125cc, the motor output required for starting will be about 2.2 times. In this case, when the motor output is increased, the power generation capacity is also increased accordingly, and the power generation amount obtained at the same rotation speed is also increased as compared with the case where the exhaust amount is small.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、始動発電機
に求められる発電性能は、排気量の増加に対し、高回転
域ではさほど増加しない。図5は、発電要求性能の変化
を示すグラフであり、50ccのエンジンと125ccのエンジ
ンにおけるエンジン回転数と要求される発電量との関係
を示したものである。両エンジンでは、モータ出力とし
ては前述のように2.2倍の差があるのに対し、発電要求
量は、図5から分かるように、5000rpmを超える領域で
は排気量やモータ出力ほどは差が大きくない。図6に、
排気量とモータ性能、発電量の関係を表にまとめたもの
を示す。
However, the power generation performance required for the starter generator does not increase so much in the high rotation range with the increase in the displacement. FIG. 5 is a graph showing changes in the required power generation performance, and shows the relationship between the engine speed and the required amount of power generation in a 50 cc engine and a 125 cc engine. As described above, the difference in the motor output between the two engines is 2.2 times, but the required power generation amount is not as large as the displacement or the motor output in the region exceeding 5000 rpm, as shown in FIG. . In Figure 6,
The table below shows the relationship between the displacement, motor performance, and power generation.

【0005】ここで、一般に始動発電機においては、ま
ずエンジンを始動させることが優先される。このため、
始動発電機自体はスタータモータ性能を重視した仕様と
なり、例えばエンジン排気量を50cc→125ccとすると、
モータ出力も2.2倍とせざるを得ない。そして、この場
合もモータ出力の増大に伴い、当然に発電能力も増加す
る。ところが、図6に示すように、10000rpm時では発電
要求性能は1.2倍しか増大せず、発電能力が車両にとっ
て過剰となってしまう。この差は排気量が増大すればす
るほど大きくなり、かかる過剰発電の抑制が求められ
る。
Generally, in a starting generator, the engine is started first. For this reason,
The starter generator itself is a specification that emphasizes starter motor performance, for example, if the engine displacement is 50cc → 125cc,
The motor output has to be 2.2 times. In this case as well, the power generation capacity naturally increases as the motor output increases. However, as shown in FIG. 6, at 10000 rpm, the required power generation performance increases only 1.2 times, and the power generation capacity becomes excessive for the vehicle. This difference increases as the displacement increases, and it is necessary to suppress such excess power generation.

【0006】しかしながら、同一巻線をそのまま使用し
つつそれらの差を減少させ、スタータ性能と発電性能と
を両立させることは困難である。そのため、従来の始動
発電機では、整流回路に大容量FETを用いてショート
制御を行ったり、インバータ回路にリレー若しくは逆流
防止ダイオード等を用いて切り離し、オープン制御した
りするなどして、両者のバランスを図っている。ところ
が、ショート制御を行ってモータ性能を重視すると、銅
損と鉄損による発熱が大きくなるという問題がある。ま
た、オープン制御では、電圧ドロップが大きくなるため
制御回路が複雑になったり、モータ性能を満足できなく
なるおそれがあるという問題がある。
However, it is difficult to reduce the difference between the same windings while keeping the same windings and to achieve both starter performance and power generation performance. Therefore, in the conventional start-up generator, short-circuit control is performed by using a large-capacity FET in the rectifier circuit, or open control is performed by disconnecting the inverter circuit by using a relay or a backflow prevention diode, etc. I am trying to However, if the motor performance is emphasized by performing the short control, there is a problem that the heat generation due to the copper loss and the iron loss becomes large. Further, in the open control, there is a problem that the voltage drop becomes large and the control circuit may be complicated, or the motor performance may not be satisfied.

【0007】一方、発電機においては、発電特性を切り
換えてその発電量の調整を行うものとして、特開昭62-2
838号公報や特開平7-87799号公報のような装置が知られ
ている。前者の装置は、自動車用のオルタネータの発電
コイルに別途コイルを付加し、ブレーキ特性の向上とエ
ンジン出力の補助を図ったものであり、専用コイルとし
てモータコイルと発電コイルが設けられている。また、
後者の装置は、三相交流発電機の1組の三相コイルと整
流回路との間にスイッチング素子を配し、エンジン回転
数に応じて適宜スイッチング素子の開閉制御を行うこと
により発電量の安定化を図ったものである。そこでは、
低速時は三相分、中速時は二相分、高速時は一相分の出
力となるようにスイッチング素子が制御され、エンジン
回転数にかかわらず常に安定した一定の直流出力が得ら
れるようになっている。
On the other hand, in a power generator, the power generation characteristic is switched to adjust the amount of power generation.
Devices such as the 838 and Japanese Patent Laid-Open No. 7-87799 are known. In the former device, a coil is separately added to the generator coil of an alternator for automobiles to improve brake characteristics and assist engine output, and a motor coil and a generator coil are provided as dedicated coils. Also,
In the latter device, a switching element is arranged between a set of three-phase coils of a three-phase AC generator and a rectifier circuit, and the switching amount of the switching element is appropriately controlled according to the engine speed to stabilize the amount of power generation. It is intended to be. Where,
The switching elements are controlled to output three phases at low speed, two phases at medium speed, and one phase at high speed, so that a stable and constant DC output can always be obtained regardless of the engine speed. It has become.

【0008】しかしながら、特開昭62-2838号公報の装
置は、モータコイルは通常発電時には使用されず、ドラ
イバや整流回路も各々のコイルごとに必要となり、構成
が複雑となる。加えて、ここで言うモータコイルは、専
らブレーキ力を強化するために使用されるものであり、
正回転による場合もエンジン出力の補助に使用され、ス
タータモータとしての使用は想定されていない。
However, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-2838, the motor coil is not normally used during power generation, and a driver and a rectifier circuit are required for each coil, which complicates the configuration. In addition, the motor coil mentioned here is used exclusively to enhance the braking force,
Even in the case of forward rotation, it is used to assist the engine output and is not expected to be used as a starter motor.

【0009】本発明の目的は、エンジン始動に必要なモ
ータ性能を確保しつつ、過剰な充電性能を抑えることが
可能な始動発電機を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a starting generator capable of suppressing excessive charging performance while ensuring the motor performance required for engine starting.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の始動発電機は、
エンジンのクランクシャフトに接続され、前記エンジン
の始動時にはスタータモータとして機能し、前記エンジ
ンの始動後は発電機として機能する始動発電機であっ
て、互いに並列に接続された複数組の多相コイルを備え
た巻線部と、前記巻線部と接続され、半導体素子を用い
たインバータ回路を備えた制御手段と、前記巻線部と前
記インバータ回路との間に介設され、前記各多相コイル
と前記インバータ回路との間の導通状態を制御するスイ
ッチ手段とを有することを特徴とする。
The starting generator of the present invention comprises:
A starting generator that is connected to a crankshaft of an engine, functions as a starter motor when the engine is started, and functions as a generator after the engine is started, and includes a plurality of sets of multiphase coils connected in parallel with each other. A winding unit provided with the winding unit; a control unit that is connected to the winding unit and that includes an inverter circuit using a semiconductor element; and the multi-phase coil that is interposed between the winding unit and the inverter circuit. And switch means for controlling a conduction state between the inverter circuit and the inverter circuit.

【0011】本発明の始動発電機にあっては、前記スイ
ッチ手段を制御することにより、インバータ回路と多相
コイルとの間の接続を、当該始動発電機がスタータモー
タとして機能する場合と発電機として機能する場合とで
適宜切り換えることができる。従って、モータ性能を満
たしつつ発電性能を抑制させることができ、両性能のバ
ランスのとれた始動発電機を提供できる。また、当該始
動発電機によれば、必要十分な量の発電量を確保しつつ
過剰電流が減少するので、過剰電流を消費するための抵
抗等が不要となり、損失や発熱を低減できると共に、電
流量の制御も容易となる。
In the starting generator of the present invention, by controlling the switch means, the connection between the inverter circuit and the polyphase coil is such that the starting generator functions as a starter motor. It can be appropriately switched depending on whether it functions as. Therefore, it is possible to suppress the power generation performance while satisfying the motor performance, and it is possible to provide a starting generator in which both performances are well balanced. Further, according to the starting generator, the excess current is reduced while securing a necessary and sufficient amount of power generation, so that a resistor or the like for consuming the excess current is not necessary, and loss and heat generation can be reduced and the current can be reduced. The amount can be easily controlled.

【0012】また、前記始動発電機において、前記エン
ジン始動時は、全ての前記スイッチ手段をONさせるこ
とにより全ての前記多相コイルを使用してスタータモー
タを構成し、前記エンジン始動後は、何れかの前記スイ
ッチ手段をOFFさせることにより一部の前記多相コイ
ルによって発電機を構成するようにしても良い。
In the starting generator, when the engine is started, all the multi-phase coils are used to form a starter motor by turning on all the switch means. Alternatively, the generator may be configured by a part of the multiphase coils by turning off the switch means.

【0013】さらに、前記始動発電機において、前記多
相コイルをエンジン始動時と発電時の双方にて使用され
る始動発電コイルと、エンジン始動時のみ使用される始
動専用コイルとから構成し、前記スイッチ手段を前記始
動発電コイルと前記インバータ回路との間および前記始
動専用コイルと前記インバータ回路との間にそれぞれ介
設するようにしても良い。この場合、前記エンジン始動
時は、全ての前記スイッチ手段をONさせることにより
前記始動発電コイルおよび前記始動専用コイルを使用し
てスタータモータを構成し、前記エンジン始動後は、前
記始動専用コイルと前記インバータ回路との間に介設さ
れた前記スイッチ手段をOFFさせることにより前記始
動発電コイルによって発電機を構成するようにしても良
い。
Further, in the starter / generator, the multi-phase coil is composed of a starter / generator coil used at both engine start and power generation, and a start-only coil used only at engine start, The switch means may be provided between the starting power generation coil and the inverter circuit and between the starting coil and the inverter circuit, respectively. In this case, at the time of starting the engine, a starter motor is configured by using all of the start generating coils and the start-dedicated coils by turning on all the switch means, and after the engine is started, the start-dedicated coil and the start-dedicated coil are connected. A generator may be configured by the starting power generation coil by turning off the switch means provided between the inverter circuit and the inverter circuit.

【0014】加えて、前記始動発電機において、前記ス
イッチ手段としてリレーを用いても良く、これにより、
多相コイルをインバータ回路から物理的に完全に切り離
すことが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能と
なる。
In addition, in the starting generator, a relay may be used as the switch means, whereby
The polyphase coil can be physically separated completely from the inverter circuit, and the reliability can be improved.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。本実施の形態における始動
発電機は、エンジン始動装置(スタータ)と発電装置
(ACG)とを兼ねた構成となっており、エンジンと一
体的に組み合わされ、二輪車やエンジン発電機などに使
用される。当該始動発電機は、コイルが巻装された固定
子の周囲に永久磁石を有する回転子が配設された構成と
なっており、回転子はエンジンのクランクシャフトに直
結されている。そして、エンジン始動時には固定子側の
コイルに通電することによりスタータモータとして機能
し、エンジン始動後は永久磁石の回転によりコイルに起
電力が生じ発電機として機能するようになっている。な
お、始動発電機は、回転子と固定子の何れを外側に配す
るかによって、装置形式がインナロータ形とアウタロー
タ形に分類されるが、本発明の始動発電機は何れの形式
にも適用可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The starter / generator according to the present embodiment has a structure that also serves as an engine starter (starter) and a generator (ACG), and is used integrally with an engine to be used in a motorcycle, an engine generator, or the like. . The starting generator has a structure in which a rotor having a permanent magnet is arranged around a stator around which a coil is wound, and the rotor is directly connected to a crankshaft of an engine. When the engine is started, the coil on the stator side is energized to function as a starter motor, and after the engine is started, an electromotive force is generated in the coil due to the rotation of the permanent magnet to function as a generator. The starter generator is classified into an inner rotor type and an outer rotor type depending on whether the rotor or the stator is arranged outside, but the starter generator of the present invention can be applied to any type. Is.

【0016】図1は、本発明の一実施の形態である始動
発電機の回路構成を示す説明図である。ここでは、固定
子側に、U,V,Wの三相巻線が星形に結線されたコイル
(多相コイル)1a〜1dを備えた巻線部1が設けられ
ている。この巻線部1では、各コイル1a〜1dは互い
に並列に接続されている。当該実施の形態では、巻線部
1のコイルのうち、コイル1dは、始動時と発電時の両
方において使用される始動発電コイルとなっている。こ
れに対し、残りのコイル1a〜1cは、始動時のみ使用
される始動専用コイルとなっている。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of a starting generator which is an embodiment of the present invention. Here, the stator side is provided with a winding portion 1 including coils (polyphase coils) 1a to 1d in which three-phase windings of U, V, and W are connected in a star shape. In the winding unit 1, the coils 1a to 1d are connected in parallel with each other. In the present embodiment, of the coils of the winding unit 1, the coil 1d is a starting power generation coil used both during startup and during power generation. On the other hand, the remaining coils 1a to 1c are start-up coils that are used only at the start.

【0017】巻線部1は、図1に示すように、FET
(半導体素子)2a〜2fを用いて形成したブリッジ回
路からなるインバータ(インバータ回路)3を備えた制
御システム(制御手段)5に接続されている。インバー
タ3は、図示しないロータ位置センサの検出結果に基づ
いて回転磁界を形成するような電流をコイル1a〜1d
に通電する通電制御機能と、コイル1a〜1dによる発
電電流を整流する整流機能とを兼ね備えており、6個の
電界効果トランジスタFET2a〜2fと、それらに並
列に接続された6個の寄生ダイオード6a〜6fを備え
た構成となっている。
As shown in FIG. 1, the winding portion 1 is an FET.
It is connected to a control system (control means) 5 including an inverter (inverter circuit) 3 including a bridge circuit formed by using (semiconductor elements) 2a to 2f. The inverter 3 supplies a current that forms a rotating magnetic field based on the detection result of a rotor position sensor (not shown) to the coils 1a to 1d.
6 field effect transistors FETs 2a to 2f and six parasitic diodes 6a connected in parallel to them, which have both the energization control function of energizing the coils 1a to 1d and the rectification function of rectifying the generated current by the coils 1a to 1d. It is configured to have ~ 6f.

【0018】このインバータ3では、3列の各ブリッジ
列はHighサイドの各FET2a,2c,2eと、Lowサイ
ドの各FET2b,2d,2fとがそれぞれ直列に接続さ
れている。この場合、FET2a,2c,2eは共通に、
バッテリ7に接続された電源電位に接続されている。ま
た、FET2b,2d,2fは共通に接地電位に接続され
ている。各ブリッジ列の各FET2a,2c,2eと各F
ET2b,2d,2fとの各接続ノードには、コイル1a
〜1dの各相がそれぞれ接続されている。すなわち、F
ET2a,2bの間にはU相、FET2c,2dの間には
V相、FET2e,2fの間にはW相のコイルが接続さ
れている。また、FET2a〜2fの各ゲートは、3相
ブリッジドライバ8に接続されている。
In this inverter 3, each bridge row of three rows is connected in series with each FET 2a, 2c, 2e on the high side and each FET 2b, 2d, 2f on the low side. In this case, the FETs 2a, 2c, 2e are common,
It is connected to the power supply potential connected to the battery 7. The FETs 2b, 2d, 2f are commonly connected to the ground potential. Each FET 2a, 2c, 2e and each F of each bridge row
At each connection node with ET 2b, 2d, 2f, coil 1a
Each of the phases 1d to 1d is connected. That is, F
A U-phase coil is connected between the ETs 2a and 2b, a V-phase coil is connected between the FETs 2c and 2d, and a W-phase coil is connected between the FETs 2e and 2f. The gates of the FETs 2a to 2f are connected to the three-phase bridge driver 8.

【0019】制御システム5においては、インバータ3
のHighサイド側に、整流された出力電圧を監視する出力
監視回路9が設けられている。また、この出力監視回路
9の後段には、その監視結果に基づいて3相ブリッジド
ライバ8等の制御を行うCPU10が設けられている。
そして、FET2a〜2fは、CPU10の指令に基づ
き、3相ブリッジドライバ8によってゲート制御され
る。
In the control system 5, the inverter 3
An output monitoring circuit 9 for monitoring the rectified output voltage is provided on the High side of the. Further, a CPU 10 that controls the three-phase bridge driver 8 and the like based on the monitoring result is provided in the subsequent stage of the output monitoring circuit 9.
The FETs 2a to 2f are gate-controlled by the three-phase bridge driver 8 based on the command from the CPU 10.

【0020】一方、巻線部1とインバータ3との間に
は、リレー(スイッチ手段)4a〜4cが介設されてい
る。図1に示すように、リレー4a,4bはFET2c,
2dの間とコイル1a〜1dのV相コイルとの間に配設
され、リレー4cは、FET2e,2fの間とコイル1
a〜1dのW相コイルとの間に配設される。この場合、
リレー4aはコイル1dのV相コイルとFET2c,2
dの間に、リレー4bはコイル1dのV相コイルの後段
側にてコイル1a〜1cのV相コイルと接続されてい
る。なお、リレー4a〜4cは、ノーマルオープンの状
態で配設されている。
On the other hand, relays (switch means) 4a-4c are provided between the winding unit 1 and the inverter 3. As shown in FIG. 1, the relays 4a and 4b are FET2c,
The relay 4c is provided between the FETs 2e and 2f and between the coils 1a to 1d and the V-phase coils of the coils 1a to 1d.
It is disposed between the a- to 1-d W-phase coils. in this case,
The relay 4a is composed of the V-phase coil of the coil 1d and the FETs 2c, 2
During d, the relay 4b is connected to the V-phase coils of the coils 1a to 1c on the rear side of the V-phase coil of the coil 1d. The relays 4a to 4c are arranged in a normally open state.

【0021】ところで、コイル1a〜1dは、通常、図
2(a)のように結線されることが多い。しかしなが
ら、かかる配置の場合、発電時には黒く塗りつぶされた
コイル1dのみが機能していることになり、磁気バラン
スが悪くなり磁気音や回転子の偏心といった騒音・振動
問題が発生する。そこで、当該始動発電機では、磁気バ
ランスの均等化のため、図2(b)のようにコイル1d
の結線をコイル1a〜1cの間に3等分して配置してい
る。これにより、発電時においても磁気バランスの偏り
がなくなり、バランス悪化に起因する磁気音や振動の低
減が図られる。
By the way, the coils 1a to 1d are usually connected as shown in FIG. 2 (a). However, in the case of such an arrangement, only the black-painted coil 1d is functioning at the time of power generation, the magnetic balance becomes poor, and noise and vibration problems such as magnetic noise and eccentricity of the rotor occur. Therefore, in the starting generator, in order to equalize the magnetic balance, as shown in FIG.
The wirings are arranged in three equal parts between the coils 1a to 1c. As a result, the bias of the magnetic balance is eliminated even during power generation, and the magnetic noise and vibration caused by the deterioration of the balance can be reduced.

【0022】また、当該実施の形態では、図3に示すよ
うに、コイル1a〜1cとコイル1dとで巻線が巻装さ
れるコアのティース形状を異ならせている。この場合、
全てのコイルにおいて同形状のティースを用いることは
勿論可能ではあるが、モータ機能を重視しつつ発電性能
を考慮すると、発電出力を多少抑える方向に形状を設定
しがちである。かかる設定では十分な発電性能を得るこ
とが難しくなるおそれがあり、これはエンジン排気量が
大きくなり、モータ性能と発電要求性能との間の差が大
きくなるにつれてそのバランスを取ることはさらに難し
くなる。そこで、当該始動発電機では、発電に使用され
るコイル1dのコアティースを発電性能重視の形状・巻
線仕様とし、他のコイル1a〜1cのコアティースはモ
ータ性能に最適な形状・巻線仕様として、モータ・発電
両性能のバランスを図っている。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the teeth shape of the core around which the winding is wound is different between the coils 1a to 1c and the coil 1d. in this case,
Of course, it is possible to use teeth of the same shape in all the coils, but if the power generation performance is taken into consideration while giving importance to the motor function, the shape tends to be set so as to suppress the power generation output to some extent. Such a setting may make it difficult to obtain sufficient power generation performance, which becomes more difficult to balance as engine displacement increases and the difference between motor performance and power generation required performance increases. . Therefore, in the starting generator, the core teeth of the coil 1d used for power generation have a shape / winding specification that emphasizes power generation performance, and the core teeth of the other coils 1a to 1c have the optimum shape / winding specification for motor performance. As a result, we are trying to balance the performance of both motor and power generation.

【0023】図3に示すように、コイル1dが巻装され
るティース11は、他のコイル1a〜1cが巻装される
ティース12よりも、ティース幅Xとポール幅Yが大き
くなっている。この場合、ティース幅Xを大きくする
と、隣接するティースへ磁気が漏れ易くなり、その分、
発電量が抑制される。また、ポール幅Yを大きくする
と、発電時の有効磁束量が減少し、その分、発電量が抑
制される。これにより、コイル1dによる発電量が抑え
られ、他のコイルをモータ仕様重視の設定とすることに
より、モータ性能と発電性能のバランスが取り易くな
る。なお、X,Yの設定は、エンジン排気量等を考慮し
て適宜決定されるが、必ずしも両方を共に他のティース
と異ならせなくとも良い。すなわち、ティース幅Xとポ
ール幅Yの何れか一方のみを他のティース12と異なら
せるようにしても良い。
As shown in FIG. 3, the tooth 11 around which the coil 1d is wound has a larger tooth width X and pole width Y than the tooth 12 around which the other coils 1a to 1c are wound. In this case, if the teeth width X is increased, the magnetism easily leaks to the adjacent teeth, and
The amount of power generation is suppressed. Further, when the pole width Y is increased, the amount of effective magnetic flux during power generation is reduced, and the amount of power generation is suppressed accordingly. As a result, the amount of power generated by the coil 1d is suppressed, and by setting the other coils with emphasis on the motor specifications, it becomes easy to balance the motor performance and the power generation performance. The setting of X and Y is appropriately determined in consideration of the engine displacement and the like, but it is not always necessary to make both different from other teeth. That is, only one of the tooth width X and the pole width Y may be different from the other teeth 12.

【0024】次に、このような始動発電機の動作につい
て説明する。まず、エンジンを始動させる場合には、初
めにリレー4a〜4cを全てONとし、巻線部1とイン
バータ3とを接続させる。その後、図示しない始動スイ
ッチをONさせる。このとき始動発電機はブラシレスモ
ータとして構成され、3相ブリッジドライバ8によっ
て、コイル1a〜1dのU,V,Wの各相にバッテリ7か
ら電力が供給され、これらが順に励磁される。これによ
り、回転子が駆動され、クランクシャフトが回転しエン
ジンが始動する。すなわち、エンジン始動時には、全て
のコイル1a〜1dを使用してスタータモータを構成
し、モータ性能を満足させる。
Next, the operation of such a starting generator will be described. First, when starting the engine, first, all the relays 4a to 4c are turned on, and the winding unit 1 and the inverter 3 are connected. Then, a start switch (not shown) is turned on. At this time, the starter generator is configured as a brushless motor, and the three-phase bridge driver 8 supplies electric power from the battery 7 to the U, V, and W phases of the coils 1a to 1d, and these are sequentially excited. As a result, the rotor is driven, the crankshaft rotates, and the engine starts. That is, when the engine is started, the starter motor is configured by using all the coils 1a to 1d to satisfy the motor performance.

【0025】一方、エンジン始動後は、リレー4b,4
cをOFFさせ、リレー4aのみをONさせる。これに
より、コイル1a〜1cはインバータ3から切り離さ
れ、始動発電機はコイル1dによる発電装置として構成
される。この場合、当該始動発電機では、コイル1a〜
1cをOFFさせるスイッチ手段としてリレーを用いて
いるため、コイル1a〜1cはインバータ3から物理的
に完全に切り離される。勿論、スイッチ手段であるFE
T2a〜2fを使用してコイル1a〜1cを切り離すこ
とも可能である。しかしながら、コイル1a〜1cとイ
ンバータ3の間では比較的大きな電流を遮断する必要が
あるため、本実施の形態のようにスイッチ手段としてリ
レーを用いることにより、より確実にコイル1a〜1c
を切り離すことができ、信頼性の向上を図ることが可能
となる。
On the other hand, after the engine is started, the relays 4b, 4
c is turned off and only the relay 4a is turned on. As a result, the coils 1a to 1c are separated from the inverter 3, and the starter generator is configured as a power generator using the coil 1d. In this case, in the starting generator, the coils 1a to
Since the relay is used as a switch means for turning off 1c, the coils 1a to 1c are physically completely disconnected from the inverter 3. Of course, the FE that is the switch means
It is also possible to disconnect the coils 1a-1c using T2a-2f. However, since it is necessary to interrupt a relatively large current between the coils 1a to 1c and the inverter 3, it is more reliable to use the relays as the switch means as in the present embodiment.
Can be separated, and reliability can be improved.

【0026】このように当該始動発電機ではコイル1d
のみによる発電のため、図4に示すように発電量が抑制
される。この場合、全てのコイル1a〜1dを用いて発
電を行うと、図4に示すように発電量が極めて大きくな
り発電過剰となるが、当該始動発電機では発電過剰の問
題は生じない。すなわち、始動時は三相4組のコイルに
て十分な出力を発揮してモータ性能を満足させる一方、
発電時には3組の始動専用コイルをOFFし、1組の始
動発電コイルにて必要にして十分な発電量を得ており、
モータ・発電両性能のバランスが良好に維持される。従
って、発電能力が車両にとって過剰となるのを防止で
き、エンジン排気量が大きくなった場合でもモータ性能
とのバランスを容易に取ることができる。また、過剰電
流を消費するための抵抗等が不要となるため、損失や発
熱を低減できると共に、電流量の制御も容易となる。
Thus, in the starting generator, the coil 1d
Since only the power is generated, the amount of power generation is suppressed as shown in FIG. In this case, if power is generated using all the coils 1a to 1d, the power generation amount becomes extremely large and excessive power generation occurs as shown in FIG. 4, but the problem of excessive power generation does not occur in the starting generator. That is, at the time of start-up, the three-phase four-coil coil provides sufficient output to satisfy the motor performance, while
At the time of power generation, three sets of start-up coils are turned off, and one set of starter-generation coils is needed to obtain a sufficient amount of power generation.
A good balance of both motor and power generation performance is maintained. Therefore, it is possible to prevent the power generation capacity from becoming excessive for the vehicle, and it is possible to easily balance with the motor performance even when the engine displacement becomes large. Further, since a resistor or the like for consuming the excess current is unnecessary, loss and heat generation can be reduced, and the current amount can be easily controlled.

【0027】また、前述のように、発電時のコイル1d
は、図2(b)のように他のコイル1a〜1cの間に等
分に配設されていることから、発電時の磁気バランスも
良好に保たれる。さらに、コイル1dが巻装されるティ
ースが、他のコイル1a〜1cが巻装されるティースに
比して発電性能を重視した設定となっているため、発電
性能をより的確に調整することができる。
Further, as described above, the coil 1d at the time of power generation
2 is equally distributed between the other coils 1a to 1c as shown in FIG. 2B, so that the magnetic balance during power generation can be maintained well. Furthermore, since the teeth on which the coil 1d is wound are set so that the power generation performance is more important than the teeth on which the other coils 1a to 1c are wound, the power generation performance can be adjusted more accurately. it can.

【0028】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることは言うまでもない。例えば、前述の実施の形態
では、コイル1dのみを始動発電コイルとした例を示し
たが、発電必要量に応じて他のコイルを適宜始動発電コ
イルとしても良い。この場合、各コイル1a〜1dとイ
ンバータ3との間に各コイル毎に別個にスイッチ手段を
設け、発電時には何れかのスイッチ手段を適宜OFFさ
せるようにしても良く、この際のスイッチングを発電量
をモニタしつつ自動制御するようにしても良い。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be variously modified without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, the example in which only the coil 1d is used as the starting power generation coil is shown, but other coils may be appropriately used as the starting power generation coil in accordance with the required power generation amount. In this case, a switch means may be separately provided between the coils 1a to 1d and the inverter 3 for each coil, and any switch means may be appropriately turned off at the time of power generation. It is also possible to automatically control while monitoring.

【0029】また、発電時にリレー4aをON、リレー
4b,4cをOFFとしてコイル1dにより3相の発電
を行う例を示したが、発電時に全てのリレー4a〜4c
をOFFさせて単相の発電を行っても良い。さらに、リ
レー4a〜4cをエンジン始動スイッチと連動させてO
Nするようにしても良く、リレー4a〜4cのOFFを
エンジン回転数と連動させても良い。
Also, an example has been shown in which the relay 4a is turned on and the relays 4b and 4c are turned off during power generation, and three-phase power is generated by the coil 1d, but all the relays 4a to 4c are generated during power generation.
May be turned off to generate single-phase power. Further, the relays 4a to 4c are interlocked with the engine start switch, and
Alternatively, the relays 4a to 4c may be turned off in conjunction with the engine speed.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の始動発電機によれば、巻線部と
制御手段のインバータ回路との間に各多相コイルとイン
バータ回路との間の導通状態を制御するスイッチ手段を
設けたので、インバータ回路と多相コイルとの間の接続
を当該始動発電機がスタータモータとして機能する場合
と発電機として機能する場合とで適宜切り換えることが
できる。従って、モータ性能を満たしつつ、発電性能を
抑制させることができ、両者のバランスを容易に取るこ
とが可能となる。また、当該始動発電機によれば、必要
十分な量の発電量を確保しつつ過剰電流が減少するの
で、過剰電流を消費するための抵抗等が不要となり、損
失や発熱を低減できると共に、電流量の制御も容易とな
る。
According to the starter / generator of the present invention, the switch means for controlling the conduction state between each multiphase coil and the inverter circuit is provided between the winding portion and the inverter circuit of the control means. The connection between the inverter circuit and the polyphase coil can be appropriately switched depending on whether the starting generator functions as a starter motor or the generator. Therefore, it is possible to suppress the power generation performance while satisfying the motor performance, and it is possible to easily balance the two. Further, according to the starting generator, the excess current is reduced while securing a necessary and sufficient amount of power generation, so that a resistor or the like for consuming the excess current is not necessary, and loss and heat generation can be reduced and the current can be reduced. The amount can be easily controlled.

【0031】また、スイッチ手段としてリレーを用いた
ことにより、多相コイルをインバータ回路から物理的に
完全に切り離すことが可能となり、信頼性の向上を図る
ことが可能となる。
Further, since the relay is used as the switch means, the polyphase coil can be physically separated completely from the inverter circuit, and the reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施の形態である始動発電機の回路
構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of a starter-generator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の始動発電機におけるコイルの結線状態を
示す説明図であり、(a)は通常の巻線スタイル、
(b)は当該始動発電機における巻線スタイルを示す。
FIG. 2 is an explanatory view showing a connection state of coils in the starter / generator of FIG. 1, (a) is a normal winding style,
(B) shows a winding style in the starting generator.

【図3】図1の始動発電機におけるコアティース形状を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the shape of core teeth in the starting generator of FIG. 1.

【図4】図1の始動発電機における発電性能を示すグラ
フである。
FIG. 4 is a graph showing power generation performance in the starting generator of FIG.

【図5】発電要求性能の変化を示すグラフであり、50cc
のエンジンと125ccのエンジンにおけるエンジン回転数
と要求される発電量との関係を示したものである。
FIG. 5 is a graph showing changes in required power generation performance, 50cc
It shows the relationship between the engine speed and the required amount of power generation for the No. engine and the 125cc engine.

【図6】排気量とモータ性能、発電量の関係をまとめた
表である。
FIG. 6 is a table summarizing the relationship between the exhaust amount, motor performance, and power generation amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 巻線部 1a〜1d コイル 2a〜2f FET(半導体素子) 3 インバータ(インバータ回路) 4a〜4c リレー 5 制御システム(制御手段) 6a〜6f 寄生ダイオード 7 バッテリ 8 3相ブリッジドライバ 9 出力監視回路 10 CPU 11 ティース 12 ティース X ティース幅 Y ポール幅 1 winding part 1a-1d coil 2a to 2f FET (semiconductor element) 3 Inverter (inverter circuit) 4a-4c relay 5 Control system (control means) 6a-6f Parasitic diode 7 battery 8 3-phase bridge driver 9 Output monitoring circuit 10 CPU 11 Teeth 12 Teeth X teeth width Y pole width

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 3/18 H02K 3/18 P 19/34 19/34 19/36 19/36 D H02P 9/04 H02P 9/04 L // H02K 1/16 H02K 1/16 C Fターム(参考) 5H002 AA04 AB05 AE07 5H590 AA01 AA04 AA05 AA06 CA07 CA23 CC02 CC18 CC24 CC34 CD01 CD03 CE05 EA01 EA10 EB12 EB14 FA05 FC14 FC26 GA02 GA06 GB05 5H603 BB02 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB02 CB16 CC11 CC17 5H619 AA01 AA10 BB01 BB03 BB06 BB15 PP01 PP04 PP14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) H02K 3/18 H02K 3/18 P 19/34 19/34 19/36 19/36 D H02P 9/04 H02P 9/04 L // H02K 1/16 H02K 1/16 CF Term (reference) 5H002 AA04 AB05 AE07 5H590 AA01 AA04 AA05 AA06 CA07 CA23 CC02 CC18 CC24 CC34 CD01 CD03 CE05 EA01 EA10 EB12 EB14 FA05 FC14 FC26 GA02 GA06 GB05 5H603 BB02 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB02 CB16 CC11 CC17 5H619 AA01 AA10 BB01 BB03 BB06 BB15 PP01 PP04 PP14

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンのクランクシャフトに接続さ
れ、前記エンジンの始動時にはスタータモータとして機
能し、前記エンジンの始動後は発電機として機能する始
動発電機であって、 互いに並列に接続された複数組の多相コイルを備えた巻
線部と、 前記巻線部と接続され、半導体素子を用いたインバータ
回路を備えた制御手段と、 前記巻線部と前記インバータ回路との間に介設され、前
記各多相コイルと前記インバータ回路との間の導通状態
を制御するスイッチ手段とを有することを特徴とする始
動発電機。
1. A start-up generator connected to a crankshaft of an engine, which functions as a starter motor when the engine is started, and functions as a generator after the engine is started, and a plurality of sets connected in parallel with each other. A winding unit having a multi-phase coil, a control unit connected to the winding unit, and having an inverter circuit using a semiconductor element, and interposed between the winding unit and the inverter circuit, A start-up generator comprising: switch means for controlling a conduction state between each of the multiphase coils and the inverter circuit.
【請求項2】 請求項1記載の始動発電機において、前
記エンジン始動時は、全ての前記スイッチ手段をONさ
せることにより全ての前記多相コイルを使用してスター
タモータを構成し、前記エンジン始動後は、何れかの前
記スイッチ手段をOFFさせることにより一部の前記多
相コイルによって発電機を構成することを特徴とする始
動発電機。
2. The starter / generator according to claim 1, wherein when the engine is started, all of the switch means are turned on to form a starter motor using all of the polyphase coils. After that, by turning off any of the switch means, a part of the multiphase coils constitutes a generator, and a starting generator is characterized.
【請求項3】 請求項1記載の始動発電機において、前
記多相コイルは、エンジン始動時と発電時の双方にて使
用される始動発電コイルと、エンジン始動時のみ使用さ
れる始動専用コイルとからなり、前記スイッチ手段は、
前記始動発電コイルと前記インバータ回路との間および
前記始動専用コイルと前記インバータ回路との間にそれ
ぞれ介設されることを特徴とする始動発電機。
3. The starter / generator according to claim 1, wherein the multi-phase coil includes a starter / generator coil used at both engine start and power generation, and a start-only coil used only at engine start. And the switch means comprises:
A starter / generator is provided between the starter / generator coil and the inverter circuit and between the starter-only coil and the inverter circuit, respectively.
【請求項4】 請求項3記載の始動発電機において、前
記エンジン始動時は、全ての前記スイッチ手段をONさ
せることにより前記始動発電コイルおよび前記始動専用
コイルを使用してスタータモータを構成し、前記エンジ
ン始動後は、前記始動専用コイルと前記インバータ回路
との間に介設された前記スイッチ手段をOFFさせるこ
とにより前記始動発電コイルによって発電機を構成する
ことを特徴とする始動発電機。
4. The starter / generator according to claim 3, wherein when the engine is started, all of the switch means are turned on to form a starter motor by using the starter generator coil and the starter-dedicated coil. After the engine is started, the starter generator is configured by turning off the switch means interposed between the start-up coil and the inverter circuit, thereby forming a generator with the starter generator coil.
【請求項5】 請求項1〜4の何れか1項に記載の始動
発電機において、前記スイッチ手段がリレーであること
を特徴とする始動発電機。
5. The starting generator according to claim 1, wherein the switch means is a relay.
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