JP2004040958A - Starting motor-charging generator - Google Patents

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JP2004040958A
JP2004040958A JP2002197282A JP2002197282A JP2004040958A JP 2004040958 A JP2004040958 A JP 2004040958A JP 2002197282 A JP2002197282 A JP 2002197282A JP 2002197282 A JP2002197282 A JP 2002197282A JP 2004040958 A JP2004040958 A JP 2004040958A
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JP
Japan
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commutator
rotor
starting motor
charging generator
engine
Prior art date
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Application number
JP2002197282A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikio Tsukada
塚田 美樹夫
Masahiko Osada
長田 正彦
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of a commutator to improve mountability onto a vehicle without causing degradation in performance. <P>SOLUTION: A starting motor-charging generator 1 is provided with a speed increasing gear 10 which is positioned between a rotor 2 which functions as a magnetic field system and a rotor plate 6 having a commutator. Rotation of the rotor 2 is increased in speed by the speed increasing gear 10 before it is transmitted to the rotor plate 6. Thus, the number of segments of the commutator is reduced to a value smaller than the number of poles according to the speed increasing rate of the speed increasing gear 10. Therefore, the larger width of the segments is ensured as compared with cases where the speed increasing gear 10 is not used. As a result, when the starting motor-charging generator is used as a starting motor, the time of contact between the segments and a brush is lengthened. Thus, more current is passed through armature windings u, v, and w, and the starter performance is enhanced. If the width of the segments is made equal to that taken when the speed increasing gear 10 is not used, the number of the segments is reduced, and the size of the commutator is accordingly reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動時に始動用電動機として機能し、エンジン始動後は充電発電機として機能する始動用電動機兼充電発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特開昭59−144355 号公報がある。
この公報に開示されている始動用電動機兼充電発電機は、電機子巻線を有するステータと、エンジンのクランク軸に結合されて回転するロータ、このロータの回転に同期して回転する整流子、及び整流子に対向して可動するブラシ等より構成される。
エンジン始動時には、整流子に当接するブラシを介して電機子巻線にバッテリ電流が通電されることにより、ロータに回転力が発生し、その回転力によってエンジンを始動させる始動用電動機として機能する。また、エンジン始動後は、ロータの回転に伴って電機子巻線に起電力が発生し、その起電力を整流してバッテリを充電する充電発電機として機能する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の始動用電動機兼充電発電機は、ロータの極数に合わせて整流子を分割している。つまり、ロータの極数が8極であれば、整流子のセグメント数も8個に設定される。
しかし、整流子は、回転方向のセグメント幅がブラシの体格により決定されるため、ロータの極数に合わせて整流子を分割すると、その分割数に比例して整流子の体格が大きくなる。その結果、発電性能をアップするためにロータの極数を多く設定すると、その分、整流子の体格が大きくなり、装置全体が大型化して車両への搭載性が悪化する。
【0004】
また、整流子の通電幅(セグメント幅)は、始動用電動機の出力に影響するため、出力を出すために出来る限り大きくすることが望まれる。しかし、セグメント幅が大きくなる程、必然的に整流子の体格が大きくなるため、セグメント幅を大きくするにも限界がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、性能低下を招くことなく、整流子の体格を小さくして車両への搭載性を向上できる始動用電動機兼充電発電機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(請求項1の発明)
本発明の始動用電動機兼充電発電機は、界磁として働く回転子と、電機子巻線を有する固定子と、回転子の回転に同期して回転可能に設けられ、且つ複数のセグメントが回転方向に絶縁部を挟んで配置される整流子と、エンジン始動時に整流子をバッテリと電気的に連結させる導通手段と、整流子に当接可能に設けられると共に、電機子巻線に接続され、エンジン始動時に整流子に当接して整流子と電機子巻線との間を電気的に連結するブラシとを備え、回転子と整流子との間に、回転子の回転を増速または減速して整流子に伝達する変速手段を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、回転子と整流子との間に変速手段を設けているので、回転子の極数に合わせて整流子を分割する必要がなく、整流子のセグメント数を回転子の極数より少なく、あるいは多く設定することが可能である。
【0006】
(請求項2の発明)
請求項1に記載した始動用電動機兼充電発電機において、
変速手段は、回転子の回転を増速して整流子に伝達する増速装置であり、その増速装置の増速比をI、回転子の極数をA、整流子のセグメント数(極数)をBとした時に、以下の関係が成立する。
A=I×B
【0007】
この構成によれば、増速装置の増速比に応じて整流子のセグメント数を回転子の極数より少なくできる。つまり、増速比を大きく設定する程、整流子のセグメント数を少なくできる。これにより、回転子の極数を減らすことなく、整流子の体格を小さくできるので、車両への搭載性が向上する。
【0008】
(請求項3の発明)
請求項2に記載した始動用電動機兼充電発電機において、
整流子は、回転方向におけるセグメントの幅が絶縁部の幅より大きく設定されている。
整流子のセグメント数が少なくなると、その分、個々のセグメント幅を大きく設定できるので、始動用電動機(スタータ)として使用した時に、ブラシとの接触時間が長くなり、スタータ出力が向上する。
【0009】
(請求項4の発明)
請求項1〜3に記載した何れかの始動用電動機兼充電発電機において、
導通手段は、整流子と電気的に連結されたスリップリングと、エンジン始動時にスリップリングに当接するブラシとで構成される。
これにより、エンジン始動時にバッテリから整流子に通電され、その整流子に当接するブラシを介して電機子巻線にバッテリ電流が通電される。
【0010】
(請求項5の発明)
請求項1〜4に記載した何れかの始動用電動機兼充電発電機において、
変速手段は、整流子に連結される出力軸が、回転子の回転軸と同軸上に配置されている。
この場合、変速手段を介して回転子と整流子とを同軸上に配置できるので、装置全体をコンパクトに構成できる。
【0011】
(請求項6の発明)
請求項1〜4に記載した何れかの始動用電動機兼充電発電機において、
変速手段は、整流子に連結される出力軸が、回転子の回転軸と異なる軸上に配置されている。
この場合、回転子と変速手段及び整流子とを同軸上に配置する必要がなく、回転子の回転軸に対して、例えばタイミングベルトやギヤ等により、変速手段及び整流子を径方向に離して配置できるので、車両への搭載自由度が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は始動用電動機兼充電発電機1の構成図である。
本実施例の始動用電動機兼充電発電機1は、図1に示す様に、オルタネータを構成するロータ2とステータ3、整流子4とスリップリング5を有する回転板6、エンジン始動時に整流子4に接触する第1ブラシ7、エンジン始動時にスリップリング5に接触する第2ブラシ8、第1ブラシ7と第2ブラシ8を駆動するソレノイド9、及びロータ2の回転を増速して回転板6に伝達する増速装置10等より構成される。
【0013】
ロータ2は、例えば8個の界磁極(図示しない)と、その界磁極に磁束を発生させる界磁巻線2a(図4参照)を有し、回転軸2bと一体に回転する。その回転軸2bは、一方の端部にプーリ11が取り付けられ、そのプーリ11がエンジン12のクランクプーリ13とベルト14により連結されている(図1参照)。ステータ3は、ロータ2の周囲に固定される環状のステータコア3aを有し、このステータコア3aに3個の独立した電機子巻線u、v、wが巻き付けられている。
3個の電機子巻線u、v、wは、例えば図4に示す様に、スター結線されて、6個のダイオード15から構成される整流回路16に接続されている。
【0014】
回転板6は、絶縁体から成る円盤形状を有し、一方の表面に整流子4とスリップリング5が取り付けられている。
整流子4は、図3に示す様に、複数(本実施例では2個)のセグメント4aが絶縁部4bを挟んで回転方向に配置されている。
スリップリング5は、例えば図3に示す様に、整流子4の内周側と外周側とに配置され、個々のセグメント4aとそれぞれ一体に設けられている。
【0015】
第1ブラシ7は、整流子4に対向して周方向に3個、等間隔に配置され、それぞれ電機子巻線u、v、wに接続されている(図4参照)。
なお、図3に示す様に、第1ブラシ7の幅:δ、セグメント4aの幅:θ1 、絶縁部4bの幅:θ2 とした時に、以下の大小関係が成立している。
δ<θ2 ≦θ1
【0016】
第2ブラシ8は、内側のスリップリング5と外側のスリップリング5とに対向して2個配置されると共に、外側の第2ブラシ8がバッテリ17に接続され、内側の第2ブラシ8がアース接続されている(図4参照)。
この第1ブラシ7と第2ブラシ8は、図1に示す様に、それぞれスプリング18と共にブラシホルダ19に収容され、そのブラシホルダ19と一体に軸方向(図1の左右方向)に可動する。
【0017】
ソレノイド9は、制御回路20(図4参照)を通じて励磁されると、自身に発生する磁力によってブラシホルダ19を回転板6側(図1の左方向)へ駆動する。これにより、第1ブラシ7と第2ブラシ8は、それぞれ整流子4(セグメント4a)とスリップリング5に当接し、スプリング18によって接触圧が付与される。
ソレノイド9への通電が停止されると、図示しないリターン機構(例えばスプリング)によってブラシホルダ19が回転板6から離れる方向(図1の右方向)へ押し戻されることにより、第1ブラシ7と第2ブラシ8は、それぞれ整流子4(セグメント4a)とスリップリング5から離れた状態となる。
【0018】
増速装置10は、例えば、ロータ2の回転軸2bと増速装置10の出力軸10aとを同軸上に配置できる遊星ギヤ装置によって構成される。具体的には、図2に示す様に、ロータ2の回転軸2bと一体に設けられたキャリア21に複数の遊星ギヤ22が回転自在に支持され、その遊星ギヤ22の外側に配置されて遊星ギヤ22と噛み合うインターナルギヤ23、及び遊星ギヤ22の内側に配置されて遊星ギヤ22と噛み合うサンギヤ24を有し、このサンギヤ24が出力軸10aに固定されている。
ここで、増速装置10の増速比をI、ロータ2の極数をA、整流子4のセグメント数(極数)をBとした時に、以下の関係が成立している。
A=I×B
【0019】
次に、始動用電動機兼充電発電機1の作動を説明する。
a)エンジン始動時
キースイッチ25(図4参照)をONすると、ロータ2の界磁巻線2aに電流が流れて界磁極に磁束が発生する。
一方、制御回路20を通じてソレノイド9に励磁されると、ブラシホルダ19が回転板6側へ移動して、第1ブラシ7と第2ブラシ8がそれぞれ整流子4とスリップリング5に押し付けられる。この時、整流子4と3個の第1ブラシ7との相対位置が図4に示す状態であれば、2個のセグメント4aに接触する第1ブラシ7に接続された電機子巻線w、uを電流が流れる。
【0020】
これにより、界磁極に発生する磁束と電機子巻線w、uに流れる電流との相互作用によりロータ2が回り始める。ロータ2が回転すると、増速装置10を介して回転板6が回転するため、3個の第1ブラシ7と2個のセグメント4aとの相対位置が変化して、3個の電機子巻線u、v、wに対する電流の流れ方向が切り換わる。この結果、ステータ3に回転磁界が発生してロータ2に回転トルクが生まれ、その回転トルクがベルト伝動によりエンジン12のクランク軸12aに伝達されてエンジン12をクランキングさせる。
【0021】
b)エンジン始動後
エンジン始動後の通常運転時には、ソレノイド9が消勢されてブラシホルダ19が回転板6から離れる方向に移動するため、第1ブラシ7と第2ブラシ8がそれぞれ整流子4とスリップリング5から離れた状態になっている。
一方、ロータ2の界磁巻線2aには電流が流れているため、ロータ2の回転に伴って3個の電機子巻線u、v、wに交流起電力が発生する。この交流起電力は、整流回路16で整流され、車載負荷に供給されると共に、バッテリ17に充電される。
なお、充電電圧が高くなり過ぎると、レギュレータ26(図4参照)により界磁電流を減少させて、バッテリ17の充電電圧を一定に保つように制御される。
【0022】
(本実施例の効果)
上記の始動用電動機兼充電発電機1は、ロータ2と回転板6との間に増速装置10を設けているので、その増速装置10の増速比に応じて整流子4のセグメント数をロータ2の極数より少なくできる。例えば、増速装置10の増速比を4とした時に、ロータ2の極数が8極であれば、整流子4のセグメント数を2個に設定できる。これにより、整流子4は、増速装置10を使用しない場合(セグメント数8個の場合)と比較して、セグメント4aの幅θ1 を大きく確保できる。その結果、始動用電動機として使用する際に、各セグメント4aと第1ブラシ7との接触時間が長くなって、より多くの電流を電機子巻線u、v、wに流すことが可能となるため、スタータ性能が向上する。
【0023】
また、セグメント4aの幅θ1 を、セグメント数8個の場合と同一にすると、セグメント数が少なくなる分、整流子4の体格を小さくできる。その結果、車両への搭載性が向上する。
更に、本実施例の構成では、増速装置10の増速比を変えることでロータ2の極数と整流子4のセグメント数との組み合わせを変更できるので、ロータ2の極数に応じた整流子4を新規に製作する必要がなく、増速装置10と整流子4との組み合わせのみで対応できる。
【0024】
(変形例)
上記の実施例では、回転板6の表面上に整流子4とスリップリング5を設けて平面タイプとして構成しているが、円筒表面に整流子4とスリップリング5を設けたリングタイプとしても良い。
また、実施例では、遊星ギヤ装置から成る増速装置10を採用することで、ロータ2の回転軸2bと増速装置10の出力軸10aとを同軸上に配置しているが、ロータ2の回転軸2bに対して、例えばタイミングベルトやギヤ等で増速装置10の出力軸10aを分離することも可能である。この場合、オルタネータに対して整流子部を別置きにできるので、車両への搭載自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】始動用電動機兼充電発電機の構成図である。
【図2】増速装置の模式図である。
【図3】図1のX−X断面図である。
【図4】始動用電動機兼充電発電機の電気回路図である。
【符号の説明】
1  始動用電動機兼充電発電機
2  ロータ(回転子)
2b ロータの回転軸
3  ステータ(固定子)
4  整流子
4a セグメント
4b 絶縁部
5  スリップリング(導通手段)
7  第1ブラシ
8  第2ブラシ(導通手段)
10  増速装置(変速手段)
10a 増速装置の出力軸
12  エンジン
17  バッテリ
u、v、w 電機子巻線
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a starting motor and a charging generator that function as a starting motor when the engine is started and function as a charging generator after the engine is started.
[0002]
[Prior art]
As a prior art, there is, for example, JP-A-59-144355.
The starting motor and charging generator disclosed in this publication includes a stator having an armature winding, a rotor coupled to a crankshaft of the engine and rotating, a commutator rotating in synchronization with the rotation of the rotor, And a brush or the like that moves in opposition to the commutator.
When the engine is started, a battery current is supplied to the armature winding via a brush that contacts the commutator, so that a rotational force is generated in the rotor, and the rotor functions as a starting motor that starts the engine with the rotational force. After the engine is started, an electromotive force is generated in the armature winding with the rotation of the rotor, and functions as a charging generator for rectifying the electromotive force and charging the battery.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The commutator is divided according to the number of poles of the rotor in the starting motor / charging generator. That is, if the number of poles of the rotor is eight, the number of commutator segments is also set to eight.
However, since the commutator has a segment width in the rotation direction determined by the size of the brush, if the commutator is divided according to the number of poles of the rotor, the commutator will increase in size in proportion to the number of divisions. As a result, when the number of poles of the rotor is set to be large in order to improve the power generation performance, the commutator has a correspondingly large physique, and the entire device becomes large in size, thereby deteriorating the mountability on a vehicle.
[0004]
In addition, since the commutator width (segment width) affects the output of the starting motor, it is desirable to increase the commutator width as much as possible in order to produce an output. However, as the segment width increases, the physique of the commutator necessarily increases, and there is a limit to increasing the segment width.
The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a starting motor and charging generator that can reduce the physique of a commutator and improve mountability on a vehicle without deteriorating performance. To provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
(Invention of claim 1)
The starting motor / charging generator of the present invention is provided with a rotor that functions as a field, a stator having an armature winding, and a rotatable member that is rotatable in synchronization with the rotation of the rotor. A commutator that is disposed with the insulating portion interposed therebetween in the direction, a conduction means that electrically connects the commutator to the battery at the time of engine start, and is provided so as to be able to contact the commutator, and is connected to the armature winding; A brush that contacts the commutator at the time of starting the engine and electrically connects the commutator and the armature winding; and increases or decreases the rotation of the rotor between the rotor and the commutator. And a transmission means for transmitting the power to the commutator.
According to this configuration, since the speed change means is provided between the rotor and the commutator, there is no need to divide the commutator according to the number of poles of the rotor, and the number of segments of the commutator can be reduced by the number of poles of the rotor. It is possible to set fewer or more than the number.
[0006]
(Invention of claim 2)
The starting motor and charging generator according to claim 1,
The speed change means is a speed increasing device that speeds up the rotation of the rotor and transmits the speed to the commutator. The speed increasing ratio of the speed increasing device is I, the number of poles of the rotor is A, the number of segments of the commutator (pole When the number is B, the following relationship is established.
A = I × B
[0007]
According to this configuration, the number of commutator segments can be made smaller than the number of poles of the rotor in accordance with the speed increase ratio of the speed increasing device. That is, the larger the speed increase ratio, the smaller the number of commutator segments. As a result, the physique of the commutator can be reduced without reducing the number of poles of the rotor, so that the mountability on the vehicle is improved.
[0008]
(Invention of claim 3)
The starting motor and charging generator according to claim 2,
In the commutator, the width of the segment in the rotation direction is set to be larger than the width of the insulating portion.
When the number of commutator segments is reduced, the width of each segment can be set correspondingly larger, so that when used as a starter motor (starter), the contact time with the brush is increased, and the output of the starter is improved.
[0009]
(Invention of Claim 4)
In any one of the starting motor and charging generator according to claim 1,
The conduction means includes a slip ring electrically connected to the commutator, and a brush that comes into contact with the slip ring when the engine is started.
As a result, the commutator is energized from the battery when the engine is started, and the battery current is energized to the armature winding via the brush contacting the commutator.
[0010]
(Invention of claim 5)
In any one of the starting motor and charging generator according to claim 1,
In the speed change means, the output shaft connected to the commutator is arranged coaxially with the rotation shaft of the rotor.
In this case, since the rotor and the commutator can be arranged coaxially via the transmission means, the entire apparatus can be configured compact.
[0011]
(Invention of claim 6)
In any one of the starting motor and charging generator according to claim 1,
In the speed change means, the output shaft connected to the commutator is arranged on a different shaft from the rotation shaft of the rotor.
In this case, it is not necessary to arrange the rotor, the speed change means and the commutator on the same axis, and the speed change means and the commutator are separated in the radial direction with respect to the rotation axis of the rotor by, for example, a timing belt or a gear. Since it can be arranged, the degree of freedom in mounting on a vehicle is improved.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a starting motor / charge generator 1.
As shown in FIG. 1, a starting motor / charge generator 1 according to the present embodiment includes a rotor 2 and a stator 3 which constitute an alternator, a rotating plate 6 having a commutator 4 and a slip ring 5, a commutator 4 when the engine is started. , A second brush 8 that contacts the slip ring 5 when the engine is started, a solenoid 9 that drives the first brush 7 and the second brush 8, and a rotating plate 6 that speeds up the rotation of the rotor 2. , And the like.
[0013]
The rotor 2 has, for example, eight field poles (not shown) and a field winding 2a (see FIG. 4) for generating a magnetic flux in the field poles, and rotates integrally with the rotating shaft 2b. A pulley 11 is attached to one end of the rotating shaft 2b, and the pulley 11 is connected to a crank pulley 13 of the engine 12 by a belt 14 (see FIG. 1). The stator 3 has an annular stator core 3a fixed around the rotor 2, and three independent armature windings u, v, w are wound around the stator core 3a.
The three armature windings u, v, w are star-connected, for example, as shown in FIG. 4, and connected to a rectifier circuit 16 composed of six diodes 15.
[0014]
The rotating plate 6 has a disk shape made of an insulator, and the commutator 4 and the slip ring 5 are attached to one surface.
As shown in FIG. 3, the commutator 4 has a plurality of (two in this embodiment) segments 4a arranged in the rotational direction with the insulating portion 4b interposed therebetween.
As shown in FIG. 3, for example, the slip rings 5 are arranged on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the commutator 4, and are provided integrally with the individual segments 4a.
[0015]
Three first brushes 7 are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to face the commutator 4, and are connected to the armature windings u, v, w, respectively (see FIG. 4).
As shown in FIG. 3, when the width of the first brush 7 is δ, the width of the segment 4a is θ1, and the width of the insulating portion 4b is θ2, the following magnitude relationship is established.
δ <θ2 ≦ θ1
[0016]
Two second brushes 8 are arranged facing the inner slip ring 5 and the outer slip ring 5, the outer second brush 8 is connected to the battery 17, and the inner second brush 8 is grounded. Connected (see FIG. 4).
As shown in FIG. 1, the first brush 7 and the second brush 8 are housed in a brush holder 19 together with a spring 18 and move integrally with the brush holder 19 in the axial direction (the left-right direction in FIG. 1).
[0017]
When excited by the control circuit 20 (see FIG. 4), the solenoid 9 drives the brush holder 19 toward the rotating plate 6 (to the left in FIG. 1) by the magnetic force generated therein. As a result, the first brush 7 and the second brush 8 abut on the commutator 4 (segment 4a) and the slip ring 5, respectively, and a contact pressure is applied by the spring 18.
When the power supply to the solenoid 9 is stopped, the brush holder 19 is pushed back in a direction away from the rotary plate 6 (to the right in FIG. 1) by a return mechanism (for example, a spring) (not shown), so that the first brush 7 and the second brush The brush 8 is separated from the commutator 4 (segment 4a) and the slip ring 5, respectively.
[0018]
The speed increasing device 10 is configured by, for example, a planetary gear device in which the rotation shaft 2b of the rotor 2 and the output shaft 10a of the speed increasing device 10 can be coaxially arranged. Specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of planetary gears 22 are rotatably supported by a carrier 21 provided integrally with the rotating shaft 2b of the rotor 2, and are arranged outside the planetary gears 22 so as to be planetary. It has an internal gear 23 that meshes with the gear 22 and a sun gear 24 that is arranged inside the planetary gear 22 and meshes with the planetary gear 22, and this sun gear 24 is fixed to the output shaft 10a.
Here, when the speed increase ratio of the speed increasing device 10 is I, the number of poles of the rotor 2 is A, and the number of segments (the number of poles) of the commutator 4 is B, the following relationship is established.
A = I × B
[0019]
Next, the operation of the starting motor / charge generator 1 will be described.
a) When the key switch 25 (see FIG. 4) is turned on when the engine is started, a current flows through the field winding 2a of the rotor 2 and a magnetic flux is generated at the field pole.
On the other hand, when the solenoid 9 is excited through the control circuit 20, the brush holder 19 moves toward the rotating plate 6, and the first brush 7 and the second brush 8 are pressed against the commutator 4 and the slip ring 5, respectively. At this time, if the relative positions of the commutator 4 and the three first brushes 7 are as shown in FIG. 4, the armature winding w connected to the first brush 7 that contacts the two segments 4a, A current flows through u.
[0020]
As a result, the rotor 2 starts rotating due to the interaction between the magnetic flux generated in the field poles and the current flowing through the armature windings w and u. When the rotor 2 rotates, the rotating plate 6 rotates via the speed increasing device 10, so that the relative positions of the three first brushes 7 and the two segments 4a change, and three armature windings are formed. The direction of current flow for u, v, and w switches. As a result, a rotating magnetic field is generated in the stator 3, and a rotating torque is generated in the rotor 2, and the rotating torque is transmitted to the crankshaft 12a of the engine 12 by belt transmission to crank the engine 12.
[0021]
b) After starting the engine During normal operation after starting the engine, the solenoid 9 is deenergized and the brush holder 19 moves in a direction away from the rotating plate 6, so that the first brush 7 and the second brush 8 are respectively connected to the commutator 4 and the commutator 4. The state is apart from the slip ring 5.
On the other hand, since current flows through the field winding 2a of the rotor 2, AC electromotive force is generated in the three armature windings u, v, w with the rotation of the rotor 2. The AC electromotive force is rectified by the rectifier circuit 16, supplied to the vehicle-mounted load, and charged in the battery 17.
If the charging voltage becomes too high, the field current is reduced by the regulator 26 (see FIG. 4), so that the charging voltage of the battery 17 is controlled to be constant.
[0022]
(Effects of the present embodiment)
In the starting motor / charge generator 1 described above, since the speed increasing device 10 is provided between the rotor 2 and the rotating plate 6, the number of segments of the commutator 4 depends on the speed increasing ratio of the speed increasing device 10. Can be made smaller than the number of poles of the rotor 2. For example, when the speed increasing ratio of the speed increasing device 10 is 4, if the number of poles of the rotor 2 is 8, the number of segments of the commutator 4 can be set to two. As a result, the commutator 4 can secure a larger width θ1 of the segment 4a than when the speed increasing device 10 is not used (in the case where the number of segments is eight). As a result, when used as a starting motor, the contact time between each segment 4a and the first brush 7 becomes longer, and more current can flow through the armature windings u, v, w. Therefore, the starter performance is improved.
[0023]
Further, when the width θ1 of the segment 4a is the same as that in the case of eight segments, the physique of the commutator 4 can be reduced as the number of segments decreases. As a result, the mountability on a vehicle is improved.
Further, in the configuration of the present embodiment, the combination of the number of poles of the rotor 2 and the number of segments of the commutator 4 can be changed by changing the speed increase ratio of the speed increasing device 10, so that commutation according to the number of poles of the rotor 2 can be performed. There is no need to newly manufacture the armature 4, and it can be dealt with only by combining the speed increasing device 10 and the commutator 4.
[0024]
(Modification)
In the above embodiment, the commutator 4 and the slip ring 5 are provided on the surface of the rotating plate 6 to form a planar type. However, a ring type in which the commutator 4 and the slip ring 5 are provided on a cylindrical surface may be used. .
Further, in the embodiment, the rotational speed 2b of the rotor 2 and the output shaft 10a of the speed increasing device 10 are coaxially arranged by adopting the speed increasing device 10 composed of the planetary gear device. The output shaft 10a of the speed increasing device 10 can be separated from the rotating shaft 2b by, for example, a timing belt or a gear. In this case, the commutator section can be provided separately from the alternator, so that the degree of freedom in mounting on the vehicle is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a starting motor and a charging generator.
FIG. 2 is a schematic diagram of a speed increasing device.
FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1;
FIG. 4 is an electric circuit diagram of a starting motor and a charging generator.
[Explanation of symbols]
1 Starting motor and charging generator 2 Rotor (rotor)
2b Rotary axis of rotor 3 Stator (stator)
4 commutator 4a segment 4b insulating part 5 slip ring (conduction means)
7 First brush 8 Second brush (conduction means)
10 Speed increasing device (transmission means)
10a Output shaft of gearbox 12 Engine 17 Battery u, v, w Armature winding

Claims (6)

界磁として働く回転子と、
電機子巻線を有する固定子と、
前記回転子の回転に同期して回転可能に設けられ、且つ複数のセグメントが回転方向に絶縁部を挟んで配置される整流子と、
エンジン始動時に前記整流子をバッテリと電気的に連結させる導通手段と、
前記整流子に当接可能に設けられると共に、前記電機子巻線に接続され、エンジン始動時に前記整流子に当接して前記整流子と前記電機子巻線との間を電気的に連結するブラシとを備え、
エンジン始動時には、前記回転子に生じる回転動力によってエンジンを始動する始動用電動機として機能し、
エンジン始動後は、前記電機子巻線に発生する起電力を整流して前記バッテリに充電する充電発電機として機能する始動用電動機兼充電発電機であって、
前記回転子と前記整流子との間に、前記回転子の回転を増速または減速して前記整流子に伝達する変速手段を設けたことを特徴とする始動用電動機兼充電発電機。
A rotor that works as a field,
A stator having an armature winding;
A commutator provided rotatably in synchronization with the rotation of the rotor, and a plurality of segments are arranged with an insulating portion interposed therebetween in the rotational direction;
Conducting means for electrically connecting the commutator to a battery when the engine is started;
A brush that is provided so as to be able to abut on the commutator, is connected to the armature winding, and contacts the commutator when the engine is started to electrically connect the commutator and the armature winding. With
At the time of starting the engine, it functions as a starting motor for starting the engine by the rotational power generated by the rotor,
After the engine is started, a starting motor and a charging generator functioning as a charging generator for rectifying the electromotive force generated in the armature winding and charging the battery,
A starter motor / charge generator further comprising a speed change means for increasing or decreasing the rotation of the rotor and transmitting the rotation to the commutator between the rotor and the commutator.
請求項1に記載した始動用電動機兼充電発電機において、
前記変速手段は、前記回転子の回転を増速して前記整流子に伝達する増速装置であり、その増速装置の増速比をI、前記回転子の極数をA、前記整流子のセグメント数(極数)をBとした時に、
A=I×B
上記の関係が成立することを特徴とする始動用電動機兼充電発電機。
The starting motor and charging generator according to claim 1,
The speed change means is a speed increasing device that speeds up the rotation of the rotor and transmits the speed to the commutator. The speed increasing ratio of the speed increasing device is I, the number of poles of the rotor is A, the commutator is When the number of segments (the number of poles) is B,
A = I × B
A starting motor and a charging generator, wherein the above relationship is satisfied.
請求項2に記載した始動用電動機兼充電発電機において、
前記整流子は、回転方向における前記セグメントの幅が前記絶縁部の幅より大きく設定されていることを特徴とする始動用電動機兼充電発電機。
The starting motor and charging generator according to claim 2,
In the commutator, a width of the segment in a rotation direction is set to be larger than a width of the insulating portion, and the commutator is also a starting motor and a charging generator.
請求項1〜3に記載した何れかの始動用電動機兼充電発電機において、
前記導通手段は、前記整流子と電気的に連結されたスリップリングと、エンジン始動時に前記スリップリングに当接するブラシとで構成されることを特徴とする始動用電動機兼充電発電機。
In any one of the starting motor and charging generator according to claim 1,
A starting motor and a charging generator, characterized in that the conducting means comprises a slip ring electrically connected to the commutator, and a brush which comes into contact with the slip ring when the engine is started.
請求項1〜4に記載した何れかの始動用電動機兼充電発電機において、
前記変速手段は、前記整流子に連結される出力軸が、前記回転子の回転軸と同軸上に配置されていることを特徴とする始動用電動機兼充電発電機。
In any one of the starting motor and charging generator according to claim 1,
The shifting means is characterized in that an output shaft connected to the commutator is arranged coaxially with a rotation shaft of the rotor.
請求項1〜4に記載した何れかの始動用電動機兼充電発電機において、
前記変速手段は、前記整流子に連結される出力軸が、前記回転子の回転軸と異なる軸上に配置されていることを特徴とする始動用電動機兼充電発電機。
In any one of the starting motor and charging generator according to claim 1,
In the above-mentioned speed change means, an output shaft connected to the commutator is arranged on a shaft different from a rotation shaft of the rotor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011005039A3 (en) * 2009-07-09 2011-04-28 Park Jae-Soon Apparatus for generating alternating current power by direct current supply brush that rotates with field pole generator, and apparatus for generating direct current power
WO2019050382A3 (en) * 2017-09-11 2019-05-02 선상규 Ac or dc generator using multiple brushes and distributors

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