JP2003134767A - Ac generator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車やトラック
等に搭載される交流発電機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC generator mounted on a passenger car, a truck or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】車両に搭載される交流発電機では、低回
転でなるべく高い電圧を発生できることが重要であり、
そのために磁束を増すための磁気回路の改良や、巻線回
数を増やすなど、これまで様々な技術改良努力がなされ
てきた。特に、磁気回路を改良する改良は、現在も不断
の課題として取り組まれている。また、巻線回数を増や
す改良は、抵抗値やインダクタンスが増すために低速回
転でも巻線量を増やして電圧を高めた割には出力が出
ず、しかも、高速回転での出力が低下するという致命的
な問題があった。2. Description of the Related Art It is important for an alternator mounted on a vehicle to generate as high a voltage as possible at a low rotation speed.
Therefore, various technical improvement efforts have been made so far, such as improving the magnetic circuit for increasing the magnetic flux and increasing the number of windings. In particular, improvements to improve magnetic circuits are still being addressed as constant challenges. In addition, the improvement in increasing the number of windings is fatal that the output does not appear even if the winding amount is increased and the voltage is increased even at low speed rotation because the resistance value and inductance increase, and the output at high speed rotation decreases. There was a problem.
【0003】さらに、最近では、本来は誘起電圧が定格
値に達しない少ない巻線回数にすることにより、抵抗値
やインダクタンスを低く保ちつつ、低速から高速回転で
のインピーダンス降下による出力低下要素は抑制してお
いて、低速回転での電圧の確保については半導体チョッ
パ回路を用いて昇圧することにより、低速回転から発電
できるようにした技術も公知となっている。Furthermore, recently, by reducing the number of windings that the induced voltage originally does not reach the rated value, the resistance value and the inductance are kept low, and the output reduction factor due to the impedance drop from low speed to high speed is suppressed. In order to secure the voltage at the low speed rotation, a technique is known in which the semiconductor chopper circuit is used to boost the voltage so that the power can be generated from the low speed rotation.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体チョ
ッパ回路を用いる上述した従来技術は、高価な制御装置
やスイッチ装置を必要とするため、例えば車両用などの
比較的廉価な発電機では採用しがたい面があり、さらに
は、チョッパ回路によるノイズの発生が著しいという問
題や、チョッパ回路による短絡の際の半導体素子による
通電損失や、大電流によるジュール損失が増えて出力は
出せても効率が悪くなるという問題もあった。そこで、
半導体チョッパ回路のような複雑でノイズや効率の面で
欠点を有する方式でなく、より簡素な構成で、高効率、
低ノイズで高出力を得ることができる交流発電機が望ま
れている。By the way, the above-mentioned conventional technique using the semiconductor chopper circuit requires an expensive control device and a switch device, and therefore cannot be adopted in a relatively inexpensive generator such as for a vehicle. In addition, there is a problem that noise is significantly generated by the chopper circuit, conduction loss by the semiconductor element at the time of a short circuit by the chopper circuit, and Joule loss due to a large current increase, but the output is inefficient even if it can output. There was also the problem of becoming. Therefore,
It is not a complicated method such as a semiconductor chopper circuit that has drawbacks in terms of noise and efficiency, but with a simpler configuration, high efficiency,
An AC generator that can obtain high output with low noise is desired.
【0005】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、構成を複雑化することな
く、高効率、低ノイズで高出力を得ることができる交流
発電機を提供することにある。The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide an AC generator capable of obtaining high output with high efficiency and low noise without complicating the structure. To provide.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】従来のチョッパ回路を用
いた方式は多相巻線を短絡してインダクタンスエネルギ
を蓄積し、次にこれを開放して発生するフライバック電
圧を、本来の発電電圧に加えて高い電圧を発生させるも
のである。すなわち、電圧を高める手段としてエネルギ
蓄積要素を活用している。本発明者は、この点に着眼し
て、インダクタンスの代わりにキャパシタンスを活用し
ようとするものである。すなわち、コンデンサを一旦充
電して、次にこの充電電圧を本来の発電電圧に加えて高
い電圧を発生するものである。In the conventional method using a chopper circuit, a multi-phase winding is short-circuited to store inductance energy, and then the flyback voltage generated by opening this is used as the original generated voltage. In addition to that, a high voltage is generated. That is, the energy storage element is used as a means for increasing the voltage. The present inventor pays attention to this point and tries to utilize capacitance instead of inductance. That is, the capacitor is once charged, and then this charging voltage is added to the original generated voltage to generate a high voltage.
【0007】上述した課題を解決するために、本発明の
交流発電機は、固定子鉄心に巻装された多相巻線と、多
相巻線の各端子に接続されて多相巻線に誘起される交流
電圧を整流する全波整流器と、多相巻線の各端子と全波
整流器の正極あるいは負極との間に接続された複数の第
1のコンデンサとを備えている。In order to solve the above-mentioned problems, the AC generator of the present invention has a multi-phase winding wound around a stator core and a multi-phase winding connected to each terminal of the multi-phase winding. A full-wave rectifier that rectifies the induced AC voltage and a plurality of first capacitors that are connected between each terminal of the multiphase winding and the positive electrode or the negative electrode of the full-wave rectifier are provided.
【0008】例えば、全波整流器に含まれる正ダイオー
ドに並列に第1のコンデンサが接続されている場合を考
えると、負ダイオードが導通して電流が流れているとき
に第1のコンデンサが充電される。次に、正ダイオード
が導通するタイミングで、多相巻線の出力電圧にこの第
1のコンデンサの放電電圧が加算されるため、第1のコ
ンデンサを用いない場合に比べて、約2倍の電圧を発生
することができる。また、全波整流器に含まれる負ダイ
オードに並列に第1のコンデンサが接続されている場合
を考えると、正ダイオードが導通して電流が流れている
ときに第1のコンデンサが充電される。次に、負ダイオ
ードが導通するタイミングで、多相巻線の出力電圧にこ
の第1のコンデンサの放電電圧が加算されるため、第1
のコンデンサを用いない場合に比べて、約2倍の電圧を
発生することができる。For example, considering the case where the first capacitor is connected in parallel with the positive diode included in the full-wave rectifier, the first capacitor is charged while the negative diode is conducting and current is flowing. It Next, since the discharge voltage of the first capacitor is added to the output voltage of the multi-phase winding at the timing when the positive diode conducts, the voltage is about twice as high as that when the first capacitor is not used. Can occur. Considering the case where the first capacitor is connected in parallel with the negative diode included in the full-wave rectifier, the first capacitor is charged when the positive diode is conducting and current is flowing. Next, since the discharge voltage of the first capacitor is added to the output voltage of the multi-phase winding at the timing when the negative diode conducts,
It is possible to generate a voltage that is about twice as high as that in the case where the above capacitor is not used.
【0009】このように、第1のコンデンサを追加する
ことにより、構成を複雑化することなく高出力を得るこ
とができる。また、チョッパ回路を用いた場合のよう
に、半導体素子による通電損失やジュール損失が増加す
ることもないため、高効率の維持、向上を図ることが可
能になる。さらに、スイッチング素子による強制的な断
続制御を行うこともなく、しかも追加したコンデンサに
よる平滑作用もあるため、低ノイズ化を図ることができ
る。As described above, by adding the first capacitor, high output can be obtained without complicating the structure. Further, unlike the case where the chopper circuit is used, the conduction loss and the Joule loss due to the semiconductor element do not increase, so that it is possible to maintain and improve the high efficiency. Further, since no compulsory intermittent control is performed by the switching element and the smoothing action is performed by the added capacitor, noise reduction can be achieved.
【0010】また、上述した第1のコンデンサは、全波
整流器の正極側あるいは負極側のいずれか一方のみに接
続する場合の他、両方に接続するようにしてもよい。こ
れにより、交互に現れる正ダイオードが導通するタイミ
ングと負ダイオードが導通するタイミングに同期して、
全波整流器の正極側に接続された第1のコンデンサと負
極側に接続された第1のコンデンサは、交互に充電およ
び放電を繰り返すことになるため、第1のコンデンサを
用いない場合に比べて、約3倍の電圧を発生させること
ができる。Further, the above-mentioned first capacitor may be connected not only to the positive side or the negative side of the full-wave rectifier but also to both of them. As a result, in synchronization with the timing at which the positive diodes appear alternately and the timing at which the negative diodes conduct,
Since the first capacitor connected to the positive side of the full-wave rectifier and the first capacitor connected to the negative side of the full-wave rectifier alternately repeat charging and discharging, compared to the case where the first capacitor is not used. , It is possible to generate a voltage of about three times.
【0011】また、上述した全波整流器の出力電圧は、
第1のコンデンサが接続されていない状態で定格の充電
電圧よりも低く、第1のコンデンサが接続された状態で
定格の充電電圧となるように設定されていることが望ま
しい。第1のコンデンサを用いて出力電圧を高くするこ
とができるので、出力電圧の上昇倍率の逆比で多相巻線
の巻線回数を少なくすることができる。多相巻線の抵抗
やインダクタンスは、巻線回数の2乗に比例することか
ら、第1のコンデンサを用いて出力電圧を2倍あるいは
3倍にする場合には多相巻線の巻線回数を1/2あるい
は1/3にすることが可能となる。したがって、多相巻
線の抵抗やインダクタンスは1/4あるいは1/9と著
しく小さくすることができ、これによりインピーダンス
降下も著しく小さくなるため、高出力化、高効率化を図
ることができる。The output voltage of the above-mentioned full-wave rectifier is
It is desirable that the charging voltage be lower than the rated charging voltage when the first capacitor is not connected, and that the charging voltage be the rated charging voltage when the first capacitor is connected. Since the output voltage can be increased by using the first capacitor, the number of windings of the multiphase winding can be reduced by the inverse ratio of the increase ratio of the output voltage. Since the resistance and inductance of the multi-phase winding are proportional to the square of the number of windings, if the output voltage is doubled or tripled using the first capacitor, the number of windings of the multi-phase winding Can be reduced to 1/2 or 1/3. Therefore, the resistance and inductance of the multi-phase winding can be significantly reduced to 1/4 or 1/9, and the impedance drop can be significantly reduced. Therefore, high output and high efficiency can be achieved.
【0012】また、Δ結線された状態で全波整流器の各
端子に接続された複数の第2のコンデンサをさらに備え
るようにしてもよい。このような接続形態の第2のコン
デンサを用いることにより、多相巻線に進相電流を流し
て電機子反作用を低減することができるため、さらに出
力電圧を高くすることができるとともに、発電効率を向
上させることが可能になる。Further, a plurality of second capacitors connected to each terminal of the full-wave rectifier in a Δ-connected state may be further provided. By using the second capacitor having such a connection configuration, a phase advance current can be passed through the multiphase winding to reduce the armature reaction, so that the output voltage can be further increased and the power generation efficiency can be increased. It becomes possible to improve.
【0013】また、本発明の交流発電機は、固定子鉄心
に巻装された多相巻線と、多相巻線の各端子に接続され
て多相巻線に誘起される交流電圧を整流する全波整流器
と、Δ結線された状態で全波整流器の各端子に接続され
た複数の第2のコンデンサとを備えている。上述した第
1のコンデンサと組み合わせることなく、単独に第2の
コンデンサを用いる場合にも、多相巻線に対して進相電
流を流して電機子反作用を低減することによる高出力
化、高効率化が可能になる。Further, the AC generator of the present invention rectifies a polyphase winding wound around a stator core and an AC voltage induced in the polyphase winding by being connected to each terminal of the polyphase winding. And a plurality of second capacitors connected to each terminal of the full-wave rectifier in a Δ-connected state. Even when the second capacitor is used independently without combining with the above-mentioned first capacitor, a phase-advancing current is caused to flow through the multiphase winding to reduce armature reaction, resulting in high output and high efficiency. Becomes possible.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳
細に説明する。
〔第1の実施形態〕図1は、第1の実施形態の車両用交
流発電機の結線図である。図1に示すように、本実施形
態の車両用交流発電機は、電機子(図示せず)に含まれ
る多相巻線としての三相巻線1、回転子(図示せず)に
含まれる界磁巻線2、三相全波整流器3、電圧制御装置
4、コンデンサ51、52、53を含んで構成されてい
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A vehicle alternator according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a connection diagram of a vehicle AC generator according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the vehicle AC generator of this embodiment is included in a three-phase winding 1 as a multi-phase winding included in an armature (not shown) and a rotor (not shown). The field winding 2, the three-phase full-wave rectifier 3, the voltage control device 4, and the capacitors 51, 52, 53 are included.
【0015】三相全波整流器3は、正極が出力端子(+
B)に接続されているとともに、負極が接地されてい
る。この三相全波整流器3は、カソード側が正極に共通
に接続されているとともにアノード側が個別に三相巻線
1のX、Y、Z相の各端子に接続されている3個の正ダ
イオード31、32、33と、アノード側が負極に共通
に接続されているとともにカソード側が個別に三相巻線
1のX、Y、Z相の各端子に接続されている3個の負ダ
イオード34、35、36とを備える。The positive electrode of the three-phase full-wave rectifier 3 has an output terminal (+
B) and the negative electrode is grounded. In this three-phase full-wave rectifier 3, the cathode side is commonly connected to the positive electrode, and the anode side is individually connected to the X-, Y-, and Z-phase terminals of the three-phase winding 1 respectively. , 32, 33, and three negative diodes 34, 35 whose anode side is commonly connected to the negative electrode and whose cathode side is individually connected to each of the X-, Y-, and Z-phase terminals of the three-phase winding 1. And 36.
【0016】また、コンデンサ51は、三相巻線1のX
相の端子と三相全波整流器3の正極との間に、すなわち
正ダイオード31と並列に接続されている。コンデンサ
52は、三相巻線1のY相の端子と三相全波整流器3の
正極との間に、すなわち正ダイオード32と並列に接続
されている。コンデンサ53は、三相巻線1のZ相の端
子と三相全波整流器3の正極との間に、すなわち正ダイ
オード33と並列に接続されている。The capacitor 51 is connected to the X of the three-phase winding 1.
It is connected between the phase terminal and the positive electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, that is, in parallel with the positive diode 31. The capacitor 52 is connected between the Y-phase terminal of the three-phase winding 1 and the positive electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, that is, in parallel with the positive diode 32. The capacitor 53 is connected between the Z-phase terminal of the three-phase winding 1 and the positive electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, that is, in parallel with the positive diode 33.
【0017】また、上述した三相巻線1の各相は、例え
ばコンデンサ51、52、53を設けない場合に定格回
転数で14Vの電圧を発生するために8ターン(巻線回
数「8」)必要であるものとすると、本実施形態ではそ
の半分の4ターンに設定されている。また、コンデンサ
51、52、53は、800μFの容量を有するものと
する。なお、このような大容量の場合には電解コンデン
サが用いられるが、車両用交流発電機はリップル成分が
多いため、高リップル用の電解コンデンサを用いること
が望ましい。Further, each phase of the above-described three-phase winding 1 has 8 turns (number of windings "8") to generate a voltage of 14 V at the rated speed when the capacitors 51, 52 and 53 are not provided. ) Assuming that it is necessary, in the present embodiment, the number of turns is set to half, that is, four turns. Further, the capacitors 51, 52 and 53 have a capacitance of 800 μF. An electrolytic capacitor is used in the case of such a large capacity, but since an AC generator for a vehicle has many ripple components, it is desirable to use an electrolytic capacitor for high ripple.
【0018】本実施形態の車両用交流発電機はこのよう
な構成を有しており、次にその動作を説明する。例え
ば、三相巻線1のX相とY相に着目して、以下の説明を
行う。三相巻線1のX相に正電位が、Y相に負電位が現
れているタイミングでは、X相に接続された正ダイオー
ド31は導通状態になり、X相に接続された負ダイオー
ド34は非導通状態になる。また、Y相に接続された正
ダイオード32は非導通状態になり、Y相に接続された
負ダイオード35は導通状態になる。したがって、三相
巻線1のX相に接続されたコンデンサ51とY相に接続
されたコンデンサ52について考えると、両端電圧が大
きくなる一方のコンデンサ52に充電電流が流れてこの
コンデンサ52が充電される。The vehicular AC generator of this embodiment has such a structure, and its operation will be described below. For example, the following description will be made focusing on the X phase and the Y phase of the three-phase winding 1. At the timing when the positive potential appears in the X phase and the negative potential appears in the Y phase of the three-phase winding 1, the positive diode 31 connected to the X phase becomes conductive and the negative diode 34 connected to the X phase becomes It becomes non-conductive. Further, the positive diode 32 connected to the Y phase becomes non-conductive, and the negative diode 35 connected to the Y phase becomes conductive. Therefore, considering the capacitor 51 connected to the X-phase and the capacitor 52 connected to the Y-phase of the three-phase winding 1, a charging current flows through one of the capacitors 52 whose voltage becomes large and the capacitor 52 is charged. It
【0019】次のタイミングで、三相巻線1のX相が負
電位に、Y相が正電位に推移すると、X相に接続された
正ダイオード31は非導通状態になり、X相に接続され
た負ダイオード34は導通状態になる。また、Y相に接
続された正ダイオード32は導通状態になり、Y相に接
続された負ダイオード35は非導通状態になる。したが
って、両端電圧が大きくなる一方のコンデンサ51に充
電電流が流れてこのコンデンサ51が充電される。ま
た、一つ前のタイミングで充電された他方のコンデンサ
52は、このタイミングで放電する。このため、三相巻
線1のY相の端子電圧に、この端子に直列に接続された
コンデンサ52の端子電圧(蓄電電圧)が加算され、コ
ンデンサ52等を用いない場合の約2倍の出力電圧を出
力端子に発生することができる。At the next timing, when the X phase of the three-phase winding 1 shifts to a negative potential and the Y phase shifts to a positive potential, the positive diode 31 connected to the X phase becomes non-conductive and connected to the X phase. The charged negative diode 34 becomes conductive. Further, the positive diode 32 connected to the Y phase becomes conductive, and the negative diode 35 connected to the Y phase becomes non-conductive. Therefore, a charging current flows through one of the capacitors 51 whose voltage becomes large, and the capacitors 51 are charged. Further, the other capacitor 52 charged at the immediately preceding timing is discharged at this timing. Therefore, the terminal voltage (stored voltage) of the capacitor 52 connected in series to this terminal is added to the Y-phase terminal voltage of the three-phase winding 1, and the output is about twice as high as when the capacitor 52 or the like is not used. A voltage can be generated at the output terminal.
【0020】なお、上述した説明では、三相巻線1のX
相とY相に着目したが、他の相との関係についても同様
であり、結局、各コンデンサ51、52、53は、三相
巻線1の各相に発生する交流電圧に同期して充電と放電
を繰り返すことになり、車両用交流発電機として約2倍
の出力電圧を得ることができる。In the above description, the X of the three-phase winding 1 is
Focusing on the phase and the Y phase, the same applies to the relationship with other phases, and as a result, the capacitors 51, 52, and 53 are charged in synchronization with the AC voltage generated in each phase of the three-phase winding 1. The discharge is repeated, and an output voltage about twice as high as that of a vehicle AC generator can be obtained.
【0021】このように、コンデンサ51、52、53
を用いない場合に比べて約2倍の出力電圧を発生するこ
とができるため、三相巻線1の巻線回数を半分にしても
同じ定格電圧を発生することが可能になる。このため、
巻線回数の増加倍率の2乗に反比例する巻線インピーダ
ンスを大幅に下げることができ、車両用交流発電機の発
電効率の向上および高出力化が可能になる。Thus, the capacitors 51, 52, 53
Since it is possible to generate an output voltage about twice as high as that in the case of not using, the same rated voltage can be generated even if the number of windings of the three-phase winding 1 is halved. For this reason,
The winding impedance, which is inversely proportional to the square of the increase ratio of the number of windings, can be significantly reduced, and the power generation efficiency and the output of the vehicle alternator can be improved.
【0022】例えば、実際に本実施形態の車両用交流発
電機を試作して特性を測定したところ、電機子の外径が
110mmで、定格電圧14V、定格電流80Aの場合
に、従来構造の車両用交流発電機ではアイドリング回転
数での出力電流が40Aで発電効率が60%であったも
のが、出力電流が60Aで、発電効率が73%となり、
著しい発電効率の向上および高出力化に著しい効果が得
られた。For example, when the vehicle AC generator of this embodiment was actually prototyped and its characteristics were measured, a vehicle having a conventional structure when the outer diameter of the armature was 110 mm, the rated voltage was 14 V, and the rated current was 80 A. In the AC alternator for use, the output current at idling speed was 40A and the power generation efficiency was 60%, but the output current was 60A and the power generation efficiency was 73%.
Significant effects were obtained in the remarkable improvement of power generation efficiency and high output.
【0023】〔第2の実施形態〕図2は、第2の実施形
態の車両用交流発電機の結線図である。図2に示すよう
に、本実施形態の車両用交流発電機は、三相巻線1、回
転子(図示せず)に含まれる界磁巻線2、三相全波整流
器3、電圧制御装置4、コンデンサ51、52、53を
含んで構成されている。この車両用交流発電機は、図1
に示した第1の実施形態の車両用交流発電機に含まれる
正極側の3個のコンデンサ51、52、53を負極側の
3個のコンデンサ54、55、56に置き換えた点が異
なっている。すなわち、コンデンサ54は、三相巻線1
のX相の端子と三相全波整流器3の負極との間に、すな
わち負ダイオード34と並列に接続されている。コンデ
ンサ55は、三相巻線1のY相の端子と三相全波整流器
3の負極との間に、すなわち負ダイオード35と並列に
接続されている。コンデンサ56は、三相巻線1のZ相
の端子と三相全波整流器3の負極との間に、すなわち負
ダイオード36と並列に接続されている。[Second Embodiment] FIG. 2 is a wiring diagram of a vehicle AC generator according to a second embodiment. As shown in FIG. 2, the vehicle alternator of the present embodiment includes a three-phase winding 1, a field winding 2 included in a rotor (not shown), a three-phase full-wave rectifier 3, and a voltage control device. 4, and includes capacitors 51, 52 and 53. This vehicle alternator is shown in Fig. 1.
The difference is that the three positive-electrode-side capacitors 51, 52, 53 included in the vehicle alternator of the first embodiment shown in FIG. 3 are replaced with the three negative-electrode-side capacitors 54, 55, 56. . That is, the capacitor 54 is the three-phase winding 1
Is connected between the X-phase terminal and the negative electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, that is, in parallel with the negative diode 34. The capacitor 55 is connected between the Y-phase terminal of the three-phase winding 1 and the negative electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, that is, in parallel with the negative diode 35. The capacitor 56 is connected between the Z-phase terminal of the three-phase winding 1 and the negative electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, that is, in parallel with the negative diode 36.
【0024】本実施形態の車両用交流発電機の基本動作
は第1の実施形態の車両用交流発電機と同じであり、3
個のコンデンサ54、55、56のそれぞれが充放電さ
れるタイミングが異なるだけである。このため、これら
のコンデンサ54、55、56がない場合に比べて車両
用交流発電機の出力電圧を約2倍にすることができる。
これにより、三相巻線1の巻線回数を半分にしても同じ
定格電圧を発生することが可能になり、巻線インピーダ
ンスを大幅な低減に伴って車両用交流発電機の発電効率
の向上および高出力化が可能になる。The basic operation of the vehicle alternator of this embodiment is the same as that of the vehicle alternator of the first embodiment.
Only the timing at which each of the capacitors 54, 55, 56 is charged and discharged is different. Therefore, the output voltage of the vehicular AC generator can be approximately doubled as compared with the case where these capacitors 54, 55 and 56 are not provided.
As a result, the same rated voltage can be generated even if the number of turns of the three-phase winding 1 is reduced to half, and the winding impedance is greatly reduced, and the power generation efficiency of the vehicle alternator is improved. Higher output is possible.
【0025】また、本実施形態では、各コンデンサ5
4、55、56のそれぞれの一方端が接地されているた
め、ハウジングやリアカバー等との間の絶縁対策が不要
になり、設計の容易化、耐環境性の向上が可能になっ
て、その分コストの低減が可能になる。Further, in this embodiment, each capacitor 5
Since one end of each of 4, 55, and 56 is grounded, it is not necessary to take measures for insulation between the housing, the rear cover, and the like, which facilitates design and improves environmental resistance. The cost can be reduced.
【0026】〔第3の実施形態〕図3は、第3の実施形
態の車両用交流発電機の結線図である。図3に示す車両
用交流発電機は、図1および図2のそれぞれに示した車
両用交流発電機の特徴を組み合わせたものであり、三相
全波整流器3の正極あるいは負極に接続された6個のダ
イオード31〜36を備えている。[Third Embodiment] FIG. 3 is a connection diagram of a vehicle AC generator according to a third embodiment. The vehicle alternator shown in FIG. 3 is a combination of the features of the vehicle alternators shown in FIGS. 1 and 2, and is connected to the positive or negative electrode of the three-phase full-wave rectifier 3. It is provided with individual diodes 31 to 36.
【0027】例えば、三相巻線1のX相とY相に着目し
て、以下の説明を行う。三相巻線1のX相に正電位が、
Y相に負電位が現れているタイミングでは、X相に接続
された正ダイオード31は導通状態になり、X相に接続
された負ダイオード34は非導通状態になる。また、Y
相に接続された正ダイオード32は非導通状態になり、
Y相に接続された負ダイオード35は導通状態になる。
したがって、三相巻線1のX相に接続されたコンデンサ
54とY相に接続されたコンデンサ52に充電電流が流
れてこれらのコンデンサ52、54が充電される。For example, focusing on the X phase and the Y phase of the three-phase winding 1, the following description will be given. A positive potential is applied to the X phase of the three-phase winding 1,
At the timing when the negative potential appears in the Y phase, the positive diode 31 connected to the X phase becomes conductive and the negative diode 34 connected to the X phase becomes non-conductive. Also, Y
The positive diode 32 connected to the phase becomes non-conductive,
The negative diode 35 connected to the Y phase becomes conductive.
Therefore, a charging current flows through the capacitor 54 connected to the X phase and the capacitor 52 connected to the Y phase of the three-phase winding 1, and these capacitors 52 and 54 are charged.
【0028】次のタイミングで、三相巻線1のX相が負
電位に、Y相が正電位に推移すると、X相に接続された
正ダイオード31は非導通状態になり、X相に接続され
た負ダイオード34は導通状態になる。また、Y相に接
続された正ダイオード32は導通状態になり、Y相に接
続された負ダイオード35は非導通状態になる。したが
って、三相巻線1のX相に接続されたコンデンサ51と
Y相に接続されたコンデンサ55に充電電流が流れてこ
れらのコンデンサ51、55が充電される。また、一つ
前のタイミングで充電された2個のコンデンサ52、5
4は、このタイミングで放電する。このため、三相巻線
1のX相およびY相のそれぞれの端子電圧に、これらの
各端子に直列に接続された2個のコンデンサ52、54
の各端子電圧(蓄電電圧)が加算され、コンデンサ52
等を用いない場合の約3倍の出力電圧を出力端子に発生
することができる。At the next timing, when the X phase of the three-phase winding 1 shifts to a negative potential and the Y phase shifts to a positive potential, the positive diode 31 connected to the X phase becomes non-conductive and connected to the X phase. The charged negative diode 34 becomes conductive. Further, the positive diode 32 connected to the Y phase becomes conductive, and the negative diode 35 connected to the Y phase becomes non-conductive. Therefore, a charging current flows through the capacitor 51 connected to the X phase and the capacitor 55 connected to the Y phase of the three-phase winding 1, and these capacitors 51 and 55 are charged. In addition, the two capacitors 52, 5 charged at the previous timing
4 is discharged at this timing. Therefore, two capacitors 52, 54 connected in series to the respective terminal voltages of the X-phase and the Y-phase of the three-phase winding 1 are connected to these terminals.
Each terminal voltage (storage voltage) of
It is possible to generate an output voltage at the output terminal, which is about three times as high as that in the case of not using the above.
【0029】なお、上述した説明では、三相巻線1のX
相とY相に着目したが、他の相との関係についても同様
であり、結局、各コンデンサ51〜56は、三相巻線1
の各相に発生する交流電圧に同期して充電と放電を繰り
返すことになり、車両用交流発電機として約3倍の出力
電圧を得ることができる。In the above description, the X of the three-phase winding 1 is
Focusing on the phase and the Y phase, the same applies to the relationship with other phases, and as a result, each of the capacitors 51 to 56 has a three-phase winding 1
Since charging and discharging are repeated in synchronization with the AC voltage generated in each phase, the output voltage of about 3 times can be obtained as the vehicle AC generator.
【0030】このように、コンデンサ51〜56を用い
ない場合に比べて約3倍の出力電圧を発生することがで
きるため、三相巻線1の巻線回数を約1/3にしても同
じ定格電圧を発生することが可能になる。このため、巻
線回数の増加倍率の2乗に反比例する巻線インピーダン
スを大幅に下げることができ(約1/9)、車両用交流
発電機の発電効率の向上および高出力化が可能になる。As described above, the output voltage can be generated about three times as compared with the case where the capacitors 51 to 56 are not used. Therefore, even if the number of windings of the three-phase winding 1 is set to about ⅓, it is the same. It becomes possible to generate the rated voltage. Therefore, the winding impedance, which is inversely proportional to the square of the increase rate of the number of windings, can be significantly reduced (about 1/9), and the power generation efficiency and the output of the vehicle alternator can be improved. .
【0031】〔第4の実施形態〕図4は、第4の実施形
態の車両用交流発電機の結線図である。図4に示す車両
用交流発電機は、図1に示した車両用交流発電機に対し
て、Δ結線された状態で三相巻線1の各端子に接続され
た3個のコンデンサ61、62、63を追加した点が異
なっている。比較的容量の小さなこれらのコンデンサ6
1、62、63を追加することにより、三相巻線1に進
相電流を流すことができるため、電機子反作用による主
磁束の減少を抑制することができ、発電電圧をさらに高
めることが可能になる。[Fourth Embodiment] FIG. 4 is a connection diagram of a vehicle AC generator according to a fourth embodiment. The vehicular AC generator shown in FIG. 4 is different from the vehicular AC generator shown in FIG. 1 in that three capacitors 61, 62 connected to each terminal of the three-phase winding 1 in a Δ-connected state. , 63 are added. These capacitors with relatively small capacitance 6
By adding 1, 62, 63, a leading current can be passed through the three-phase winding 1, so that the reduction of the main magnetic flux due to the armature reaction can be suppressed and the generated voltage can be further increased. become.
【0032】特に、追加したこれらのコンデンサ61、
62、63は、三相全波整流器3の正極または負極に接
続されていないため、電力通過に用いるのでなく、対称
な三相交流の無効電力負荷として進相用として作用する
のみであり、負担が軽く、小さな耐久性で済むという利
点がある。In particular, these added capacitors 61,
Since 62 and 63 are not connected to the positive electrode or the negative electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, they are not used for the passage of electric power, but only act as symmetric three-phase AC reactive power loads for leading the phase, which is a burden. Has the advantage of being light and having a small durability.
【0033】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した第4の実施形態
では、第1の実施形態の車両用交流発電機に進相用のコ
ンデンサ61〜63を追加したが、図5に示すように、
第2の実施形態の車両用交流発電機にコンデンサ61〜
63を追加したり、図6に示すように、第3の実施形態
の車両用交流発電機にコンデンサ61〜63を追加する
ようにしてもよい。あるいは、図7に示すように、三相
全波整流装置3の正極あるいは負極に接続されたコンデ
ンサを用いることなく、進相用のコンデンサ61〜63
のみを追加するようにしてもよい。この場合にも、電機
子反作用の低減に伴う高出力化、高効率化が可能であ
る。The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described fourth embodiment, the phase advancing capacitors 61 to 63 are added to the vehicle AC generator of the first embodiment, but as shown in FIG.
In the vehicle alternator of the second embodiment, the capacitors 61 to 61 are provided.
63 may be added, or as shown in FIG. 6, the capacitors 61 to 63 may be added to the vehicle alternator of the third embodiment. Alternatively, as shown in FIG. 7, without using a capacitor connected to the positive electrode or the negative electrode of the three-phase full-wave rectifier 3, the phase advancing capacitors 61 to 63 are used.
You may make it add only. Also in this case, high output and high efficiency can be achieved by reducing the armature reaction.
【0034】また、上述した各実施形態では、多相巻線
の相数が「3」の場合について説明したが、これより相
数が多い多相巻線を用いるようにしてもよい。In each of the above-described embodiments, the case where the number of phases of the multiphase winding is "3" has been described, but a multiphase winding having a larger number of phases may be used.
【図1】第1の実施形態の車両用交流発電機の結線図で
ある。FIG. 1 is a wiring diagram of a vehicle AC generator according to a first embodiment.
【図2】第2の実施形態の車両用交流発電機の結線図で
ある。FIG. 2 is a wiring diagram of a vehicle AC generator according to a second embodiment.
【図3】第3の実施形態の車両用交流発電機の結線図で
ある。FIG. 3 is a connection diagram of a vehicle AC generator according to a third embodiment.
【図4】第4の実施形態の車両用交流発電機の結線図で
ある。FIG. 4 is a connection diagram of a vehicle AC generator according to a fourth embodiment.
【図5】変形例の車両用交流発電機の結線図である。FIG. 5 is a connection diagram of a vehicle alternator of a modified example.
【図6】変形例の車両用交流発電機の結線図である。FIG. 6 is a connection diagram of a vehicle alternator of a modified example.
【図7】変形例の車両用交流発電機の結線図である。FIG. 7 is a wiring diagram of a vehicle alternator of a modified example.
1 三相巻線
2 界磁巻線
3 三相全波整流器
4 電圧制御装置
31、32、33 正ダイオード
34、35、36 負ダイオード
51、52、53、54、55、56、61、62、6
3 コンデンサ1 three-phase winding 2 field winding 3 three-phase full-wave rectifier 4 voltage control device 31, 32, 33 positive diode 34, 35, 36 negative diode 51, 52, 53, 54, 55, 56, 61, 62, 6
3 capacitors
Claims (5)
起される交流電圧を整流する全波整流器と、 前記多相巻線の各端子と、前記全波整流器の正極あるい
は負極との間に接続された複数の第1のコンデンサと、 を備えることを特徴とする交流発電機。1. A multi-phase winding wound around a stator core, and a full-wave rectifier connected to each terminal of the multi-phase winding to rectify an AC voltage induced in the multi-phase winding. An alternating-current generator comprising: a plurality of first capacitors connected between each terminal of the multiphase winding and a positive electrode or a negative electrode of the full-wave rectifier.
起される交流電圧を整流する全波整流器と、 前記多相巻線の各端子と、前記全波整流器の正極および
負極のそれぞれとの間に接続された複数の第1のコンデ
ンサと、 を備えることを特徴とする交流発電機。2. A multi-phase winding wound around a stator core, and a full-wave rectifier connected to each terminal of the multi-phase winding to rectify an AC voltage induced in the multi-phase winding. An alternating-current generator comprising: a plurality of first capacitors connected between each terminal of the multiphase winding and each of a positive electrode and a negative electrode of the full-wave rectifier.
接続されていない状態で定格の充電電圧よりも低く、前
記第1のコンデンサが接続された状態で前記定格の充電
電圧となるように設定されていることを特徴とする交流
発電機。3. The output voltage of the full-wave rectifier according to claim 1, wherein the output voltage of the full-wave rectifier is lower than a rated charging voltage in a state where the first capacitor is not connected, and the first capacitor is connected. An alternating-current generator, which is set so as to have the rated charging voltage in a state.
複数の第2のコンデンサをさらに備えることを特徴とす
る交流発電機。4. The alternator according to claim 1, further comprising a plurality of second capacitors connected to each terminal of the multiphase winding in a Δ-connected state.
起される交流電圧を整流する全波整流器と、 Δ結線された状態で前記多相巻線の各端子に接続された
複数の第2のコンデンサと、 を備えることを特徴とする交流発電機。5. A multi-phase winding wound around a stator core, and a full-wave rectifier connected to each terminal of the multi-phase winding to rectify an AC voltage induced in the multi-phase winding. , A plurality of second capacitors connected to each terminal of the multi-phase winding in a Δ-connected state, and an alternating current generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001328029A JP2003134767A (en) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | Ac generator |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050097322A (en) * | 2004-04-01 | 2005-10-07 | 기아자동차주식회사 | Device of blocking the noise of an electron wave of a generator for a vehicle |
WO2021061085A1 (en) * | 2019-09-23 | 2021-04-01 | Seabourne Solutions, Llc | Power generator |
-
2001
- 2001-10-25 JP JP2001328029A patent/JP2003134767A/en active Pending
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WO2021061085A1 (en) * | 2019-09-23 | 2021-04-01 | Seabourne Solutions, Llc | Power generator |
US11588380B2 (en) | 2019-09-23 | 2023-02-21 | Seabourne Solutions, Llc | Power generator |
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