JP2007181364A

JP2007181364A - 回転電機システム

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Publication number: JP2007181364A
Application number: JP2005379052A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yanagisawa; 毅柳沢; Hiroyuki Nakajima; 広幸中島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: BRPI0605520B1; CN1992469A; ES2344573T3; EP1804373A1; TW200732553A; CN1992469B; JP4851184B2; EP1804373B1; KR100839883B1; MXPA06014370A; KR20070070059A; TWI320823B; MY145284A; BRPI0605520A

Abstract

【課題】回転電機をモータとして用いるときの駆動力と、発電機として用いるときの発電量がそれぞれ適正となるように切り換える。回転電機システムを簡便に構成する。
【解決手段】回転電機システム１０は、一端が入出力部１６４Ｕ〜１６４Ｗとして接続されたステータコイル１６３ａ〜１６３ｃから構成され、各相毎の２つのステータコイルの他端を相互に短絡及び開放させるリレー１６２と、入出力部及びリレー１６２の操作部１６２ａに接続されたＥＣＵ１００とを有する。ＥＣＵ１００はアウタロータ７２を回転させるときには操作部１６２ａを介して接点１６１ａ〜１６１ｃを短絡させるとともに入出力部に電力を供給する。ＥＣＵ１００は発電をするときには操作部１６２ａを介して接点１６１ａから５３ｃを開放させるとともに入出力部から得られる電力を負荷又はバッテリ９７に供給する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車載等の用途に用いられる回転電機システムに関し、特に、スタータ及び発電機に兼用として好適に用いられる回転電機システムに関する。

車両用の主な回転電機としては、エンジンを始動するためのスタータと、エンジン回転により発電を行う発電機が挙げられる。また、これらのスタータと発電機が兼用となったスＡＣＧスタータも開発されており、コストの低廉化、軽量化及び搭載スペースの有効利用が図られている。

このようなＡＣＧスタータにおいて、必要とされる回転駆動力は適用するエンジンの大きさに基づいて設定される。これに対して、必要とされる発電容量は車載負荷やバッテリ容量に基づいて設定されることから、回転駆動力と発電容量が一致しない場合もある。特に、大型エンジンを搭載する車両では、必要な発電容量と比較して回転駆動力が過大である場合があり、回転駆動力に見合った結線構成で発電を行うと、バッテリに対する過充電等の不都合が発生する懸念がある。

そこで、特許文献１に記載された始動発電機では、エンジン始動時には４組のＹ結線部によりクランクシャフトを回転させ、エンジン始動後には１組のＹ結線部により発電を行うように相毎に設けられたリレーを操作し、エンジン始動に必要なモータ性能を確保するとともに、過剰充電の防止を両立させている。

特開２００３−８３２０９号公報

ところで、前記特許文献１に記載された始動発電機では、少なくとも２相に対応した個別のリレーが必要であって、リレー毎に独立した接点を有していなければならず、部品点数が多く構成が複雑である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、モータとして用いるときの駆動力と、発電機として用いるときの発電量がそれぞれ適正となるように切り換えられ、しかも簡便な構成の回転電機システムを提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機システムは、ロータとステータとを備える回転電機と、各相毎に一端が入出力部として接続された複数のコイルから構成され、前記ステータに設けられた結線部と、各相毎の前記複数のコイルの一部の開閉により相互に短絡及び開放させるリレーと、前記入出力部及び前記リレーの操作部に接続された制御部とを有し、前記制御部は、前記ロータを回転させるときには前記リレーの接点を短絡させるとともに前記入出力部に電力を供給し、前記ロータの回転によって発電をするときには前記リレーの接点を開放させるとともに前記入出力部から得られる電力を所定負荷又は蓄電部に供給することを第１の特徴とする。

前記結線部は三相であって、前記リレーは第１スイッチ部及び第２スイッチ部を有し、前記結線部の第１相の所定数の前記コイルの他端は前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部の一方の端子に接続され、前記結線部の第２相の所定数の前記コイルの他端は前記第１スイッチ部の他方の端子に接続され、前記結線部の第３相の所定数の前記コイルの他端は前記第２スイッチ部の他方の端子に接続されていることを第２の特徴とする。

前記制御部は、前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部を同期して短絡及び開放動作させることを第３の特徴とする。前記制御部は、前記リレーに接続される前記コイルの他端の各電圧を計測し、電位差に基づいて所定の警報信号を出力することを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、回転電機をモータとして用いるときには、全てのコイルが磁力を発生させて大きな駆動が得られ、例えば大きいエンジンのクランクシャフトを回転させて確実に始動させることができる。また、回転電機を発電機として用いるときには、各相毎の所定数のコイルは他端がリレーによって開放されるため発電に供されず、発電容量が抑制される。したがって、負荷や蓄電部に対して過剰な電力が供給されることを防止できる。

本発明の第２の特徴によれば、第１スイッチ部と第２スイッチ部とにより開閉操作をすることにより、２接点型の汎用性あるスイッチ部を用いることができる。

本発明の第３の特徴によれば、同期させることにより、制御手順が簡便化するとともに、結線部のコイルの有効、無効を確実に切り換えることができる。

本発明の第４の特徴によれば、警報信号により、操作者は所定の対応処理を行うことができる。

以下、本発明に係る回転電機システムについて実施の形態を挙げ、添付の図１〜図８を参照しながら説明する。本実施の形態に係る回転電機システム１０は、図１に示す車両１１に搭載されている。

図１に示すように、車両１１はスクータ式の自動二輪車であって、車体前方に前輪ＷＦを軸支するフロントフォーク１２を有し、該フロントフォーク１２はヘッドパイプ１４を介してハンドル１６の操作によって操舵される。ハンドル１６における右グリップ部は回動可能なアクセルとなっている。

ヘッドパイプ１４には後方且つ下方に向けてダウンパイプ１８が取り付けられており、該ダウンパイプ１８の下端には中間フレーム２０が略水平に延設されている。中間フレーム２０の後端には後方且つ上方に向けて後部フレーム２２が設けられている。

中間フレーム２０の後端部には動力源を含むスイングユニット２４の一部が接続されており、該スイングユニット２４は、その後方の端部側に駆動輪である後輪ＷＲが回転可能に取り付けられるとともに、後部フレーム２２に取り付けられたリヤサスペンション２５により吊り下げられている。

ダウンパイプ１８、中間フレーム２０及び後部フレーム２２の外周は、車体カバー２６で覆われており、該車体カバー２６の後方上部には、搭乗者が着座するシート２８が固定されている。該シート２８とダウンパイプ１８との間における中間フレーム２０の上部には、搭乗者が足を置くステップフロア３０が設けられている。

車両１１は、停止時させるとエンジン４０を自動停止させ、その後、スロットルグリップが開かれるか、あるいはスタータスイッチがオン操作される等の発進操作がなされると、スタータモータを自動的に駆動させてエンジンを再始動させるエンジン自動停止始動（ストップ＆ゴー機能）を有する。

スイングユニット２４には、その前部に単気筒で４サイクルのエンジン４０が搭載されている。このエンジン４０から後方にかけてベルト式無段変速機４４が構成され、その後部に遠心クラッチを介して設けられた減速機構４５に後輪ＲＷが軸支されている。この減速機構４５の上端と後部フレーム２２の上部屈曲部との間にはリヤサスペンション２５が介装されている。スイングユニット２４の前部にはエンジン４０から延出した吸気管に接続された気化器及び該気化器に連結されるエアクリーナが配設されている。

図２は、前記スイングユニット２４をクランクシャフト５２に沿って切断した断面図、図３は、その一部拡大断面平面図であり、前記と同一の符号は同一又は同等部分を表している。

スイングユニット２４は、ハンガーブラケット１９ａに対して所定のリンク部材を介して揺動自在に連結支持されている。スイングユニット２４は、左右のクランクケース５４Ｌ、５４Ｒを合体して構成されるクランクケース５４に覆われ、クランクシャフト５２は、右クランクケース５４Ｒに固定された軸受け５６により回転自在に支持されている。クランクシャフト５２には、クランクピン５８を介してコンロッド（図示せず）が連結されている。

左クランクケース５４Ｌは、ベルト式無段変速室ケースを兼ねており、左クランクケース５４Ｌまで延びたクランクシャフト５２にはベルト駆動プーリ６０が回転可能に設けられている。ベルト駆動プーリ６０は、固定側プーリ半体６０Ｌと可動側プーリ半体６０Ｒとからなり、固定側プーリ半体６０Ｌはクランクシャフト５２の左端部にボス６２を介して固着され、その右側に可動側プーリ半体６０Ｒがクランクシャフト５２にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体６０Ｌに接近・離反することができる。両プーリ半体６０Ｌ、６０Ｒ間にはＶベルト６４が巻き掛けられている。

可動側プーリ半体６０Ｒの右側ではカムプレート６６がクランクシャフト５２に固着されており、その外周端に設けたスライドピース６６ａが、可動側プーリ半体６０Ｒの外周端で軸方向に形成したカムプレート摺動ボス部６０Ｒａに摺動自在に係合している。カムプレート６６は外周寄りがカムプレート６６側に傾斜したテーパ面を有しており、該テーパ面と可動側プーリ半体６０Ｒとの間の空所にドライウェイトボール６８が収容されている。

クランクシャフト５２の回転速度が増加すると、可動側プーリ半体６０Ｒとカムプレート６６との間にあって共に回転する前記ドライウェイトボール６８が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体６０Ｒはドライウェイトボール６８に押圧されて左方に移動して固定側プーリ半体６０Ｌに接近する。その結果、両プーリ半体６０Ｌ、６０Ｒ間に挟まれたＶベルト６４は遠心方向に移動し、その巻き掛け径が大きくなる。

車両の後部には前記ベルト駆動プーリ６０に対応する被動プーリ（図示せず）が設けられ、Ｖベルト６４はこの被動プーリに巻き掛けられている。このベルト伝達機構により、エンジン４０の動力は自動調整されて遠心クラッチに伝えられ、前記減速機構４５等を介して後輪ＲＷを駆動する。

右クランクケース５４Ｒ内には、スタータモータとＡＣジェネレータとを組み合わせたＡＣＧスタータ（回転電機）７０が配設されている。ＡＣＧスタータ７０は、クランクシャフト５２の一方の端部を囲むように設けられたステータ７４と、該ステータ７４を囲むように設けられたアウタロータ７２とを有する回転電機である。ステータ７４はクランクケース５４に固定されており、アウタロータ７２は、クランクシャフト５２の先端テーパ部に固定されている。

アウタロータ７２の内周面には等間隔に複数のマグネット７２ａが設けられており、ステータ７４が発生する磁力によって回転し、ＡＣＧスタータ７０はスタータモータとしても作用する。また、アウタロータ７２はクランクシャフト５２とともに回転してステータ７４に対して変化する磁束を与えて発電させることができ、ＡＣＧスタータ７０はＡＣジェネレータとして作用する。

アウタロータ７２にはボルトによって固定されたファン８０が設けられる。ファン８０に隣接してラジエータ８２が設けられ、ラジエータ８２はファンカバー８４によって覆われる。

図３に拡大して示したように、ステータ７４の内周にはセンサケース８６が嵌め込められている。このセンサケース８６内には、アウタロータ７２のボス７２ｂの外周に沿って等間隔でロータ角度センサ（磁極センサ）８８及びパルサセンサ（点火パルサ）９０が設けられている。ロータ角度センサ８８は、ＡＣＧスタータ７０のステータコイル１６３ａ〜１６３ｃに対する通電制御を行うためのものであり、ＡＣＧスタータ７０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応して１つずつ設けられる。点火パルサ９０はエンジンの点火制御のためのものであり、１つだけ設けられる。ロータ角度センサ８８及び点火パルサ９０は、いずれもホールＩＣ又は磁気抵抗（ＭＲ）素子で構成することができる。

ロータ角度センサ８８及び点火パルサ９０のリード線は基板９２に接続され、さらに基板９２にはワイヤハーネス９４が結合される。アウタロータ７２のボス７２ｂの外周には、ロータ角度センサ８８及び点火パルサ９０のそれぞれに磁気作用を及ぼすよう２段着磁されたマグネットリング９６が嵌め込まれる。

ロータ角度センサ８８に対応するマグネットリング９６の一方の着磁帯には、ステータ７４の磁極に対応して、円周方向に３０°幅間隔で交互に配列されたＮ極とＳ極が形成され、点火パルサ９０に対応するマグネットリング９６の他方の着磁帯には、円周方向の１か所に１５°ないし４０°の範囲で着磁部が形成される。

前記ＡＣＧスタータ７０は、エンジン始動時にはスタータモータ（同期モータ）として機能し、バッテリ（蓄電部、図４参照）９７から供給される電流で駆動されてクランクシャフト５２を回動させてエンジン４０を始動させる。エンジン始動後は同期発電機として機能し、発電した電流でバッテリ９７を充電し、且つ各電装部に電流を供給する。

図２に戻り、クランクシャフト５２上には、前記ＡＣＧスタータ７０と軸受け５６との間にスプロケット９８が固定されており、このスプロケット９８にはクランクシャフト５２からカムシャフト（図示せず）を駆動するためのチェーンが巻き掛けられている。なお、前記スプロケット９８は、潤滑オイルを循環させるポンプに動力を伝達するためのギヤ９９と一体的に形成されている。

図４に示すように、ＥＣＵ１００は、ＡＣＧスタータ７０が発電した三相交流を全波整流する全波整流ブリッジ回路１０２と、全波整流ブリッジ回路１０２の出力を予定のレギュレート電圧（例えば、１４．５Ｖ）に制限するレギュレータ１０４と、車両が停止するとエンジンを自動停止させ、所定の発進条件が成立するとエンジンを自動的に再始動するストップ＆ゴー制御部１０６とを有する。またＥＣＵ１００は、スタータスイッチ１０８によるエンジン始動時にクランクシャフト５２を所定の位置まで逆転させ、その後、正転させる始動時逆転制御部１１０と、ストップ＆ゴー制御によるエンジン自動停止後に、クランクシャフト５２を所定の位置まで逆転させる停止時逆転制御部１１２と、点火抑制制御部１１４と、中性点形成線１６５Ｕ〜１６５Ｗの電圧を監視する電圧監視部１１６と、リレー１６２の操作部１６２ａを介して開閉動作させるリレー制御部１１８とを有する。リレー制御部１１８は、アウタロータ７２及びクランクシャフト５２を回転させるときには操作部１６２ａを介してリレー１６２のスイッチ部１６２ｂを駆動して接点１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃを短絡させ、クランクシャフト５２の回転によって発電をするときにはスイッチ部１６２ｂの接点１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃを開放させる。点火抑制制御部１１４は、エンジン４０の始動時の点火タイミングで所定回数だけ失火させる機能と、エンジン４０の回転数Ｎを所定値に制限する機能とを有する。

全波整流ブリッジ回路１０２は、ドライバ１０２ａと、該ドライバ１０２ａの作用下に開閉動作する６つの半導体スイッチング素子１０２ｂとを有するブリッジ回路である。全波整流ブリッジ回路１０２によれば、結線部１６０で発電した電力を直流に変換して所定負荷に供給し又はバッテリ９７に充電することができるとともに、バッテリ９７の電力を交流に変換して結線部１６０に供給することにより、アウタロータ７２及びクランクシャフト５２を回転させることができる。半導体スイッチング素子１０２ｂとしては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はサイリスタ等が挙げられる。

ＥＣＵ１００には、点火コイル１１７が接続され、該点火コイル１１７の二次側には点火プラグ１１９が接続されている。また、ＥＣＵ１００にはスロットルセンサ１３０、フューエルセンサ１３２、着座スイッチ１３４、アイドルスイッチ１３６、冷却水温センサ１３８、スロットルスイッチ１４０、アラームブザー１４２、ロータ角度センサ８８及び点火パルサ９０が接続され、各部から検出信号がＥＣＵ１００に入力される。

さらに、ＥＣＵ１００には、スタータリレー１４４、スタータスイッチ１０８、前輪ストップスイッチ１４６、後輪ストップスイッチ１４７、スタンバイインジケータ１５０、フューエルインジケータ１５２、アラームインジケータ１５３、スピードセンサ１５４、オートバイスタ１５６、及び前照灯１５８が接続されている。前照灯１５８には、ディマースイッチ１５９が設けられている。また、ＡＣＧスタータ７０のステータコイルの端子は、リレー１６２に接続されている。ストップランプ１４８は、前輪ストップスイッチ１４６又は後輪ストップスイッチ１４７の少なくとも一方がオンとなっているときに点灯するように接続されている。ＥＣＵ１００には、バッテリ９７からメインヒューズ１６６及びメインスイッチ１６７を介して電力が供給される。また、エンジン４０を始動させる際には、スタータスイッチ１０８の操作下にスタータリレー１４４を介して全波整流ブリッジ回路１０２に電力が供給される。

図４及び図５に示すように、本実施の形態に係る回転電機システム１０は、ＥＣＵ１００と、ＡＣＧスタータ７０と、リレー１６２とを有する。前記の通り、ＡＣＧスタータ７０はアウタロータ７２と、ステータ７４とを有する。

リレー１６２は、通電により励磁される操作部１６２ａと、該操作部１６２ａによって接点が開閉するスイッチ部１６２ｂとを有する。スイッチ部１６２ｂは接点１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃを有し、操作部１６２ａに通電して励磁されたときにそれぞれ相互に短絡し、非励磁時には相互に開放されて絶縁される。つまり、リレー１６２はノーマルオープン型である。

ステータ７４は三相Ｙ型の結線部１６０を有する。結線部１６０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相がそれぞれ３つのステータコイル１６３ａ、１６３ｂ及び１６３ｃから構成され、各相毎にステータコイル１６３ａ、１６３ｂ及び１６３ｃの一端が入出力部１６４Ｕ、１６４Ｖ、１６４Ｗとして接続されている。（添え字Ｕ、Ｖ、Ｗは各相に対応して示している。以下、同様。）入出力部１６４Ｕ〜１６４Ｗは、全波整流ブリッジ回路１０２に接続されている。

各相のステータコイル１６３ｂの他端は、相互に接続され第１中性点Ｏ１を形成している。Ｕ相のステータコイル１６３ａ及び１６３ｃの他端は相互に接続された中性点形成線１６５Ｕとなっており、リレー１６２の接点１６１ａに接続されている。Ｖ相のステータコイル１６３ａ及び１６３ｃの他端は相互に接続された中性点形成線１６５Ｖとなっており、リレー１６２の接点１６１ｂに接続されている。Ｗ相のステータコイル１６３ａ及び１６３ｃの他端は相互に接続された中性点形成線１６５Ｗとなっており、リレー１６２の接点１６１ｃに接続されている。

また、中性点形成線１６５Ｕ〜１６５Ｗは電圧監視部１１６にも接続されている。該電圧監視部１１６はこれらの各電圧を計測し、リレー１６２がオフとなっている場合で、交流の電位差が所定閾値（例えば、５Ｖ程度）以下となったときに所定の警報信号を出力する。

次に、このように構成される車両１１の回転電機システム１０の作用について図６を参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ１において、車両１１を運転する際に、運転者はメインスイッチ１６７をオンにし、ＥＣＵ１００を起動させる。この初期状態においては、リレー制御部１１８はリレー１６２を非励磁にしており、スイッチ部１６２ｂの各接点は開放されている。

ステップＳ２において、運転者はスタータスイッチ１０８を操作してエンジン４０を始動させる。このとき、リレー制御部１１８は、スタータスイッチ１０８の操作に基づく信号を検出して、リレー１６２の操作部１６２ａを励磁させ、スイッチ部１６２ｂの各接点を短絡させる。これにより、各相のステータコイル１６３ａ、１６３ｂの他端は相互に接続され、Ｙ結線の中性点を形成する。以下、この中性点を、第２中性点Ｏ２として前記の第１中性点Ｏ１と区別する。

一方、全波整流ブリッジ回路１０２のドライバ１０２ａはスタータスイッチ１０８の操作下に動作するスタータリレー１４４から電力を受け、該電力を半導体スイッチング素子１０２ｂを開閉制御しながら交流に変成して結線部１６０に供給する。これにより、ＡＣＧスタータ７０は、スタータモータとして作用して、クランクシャフト５２を回転させることができる。

このとき、第２中性点Ｏ２が形成されていることにより、Ｕ〜Ｗ相はそれぞれステータコイル１６３ａ〜１６３ｃが実質的に並列接続された構成となり、各ステータコイル１６３ｂが第１中性点Ｏ１のみで接続されて構成される状態のＹ結線と比較して、約３倍のトルクを発生することができる。このようにＡＣＧスタータ７０は大きいトルクを発生させることができるため、減速機を介すことなくクランクシャフト５２を直接的に回転させることができる。

クランクシャフト５２が回転することに伴って、パルサセンサ９０の信号に基づいて、所定の点火タイミングにより点火プラグ１１９から火花を発生させる。燃焼室内の気化燃料は点火により膨張し、コンロッドを介してクランクシャフト５２を駆動することになり、エンジン４０が始動する。

ステップＳ３において、運転者はエンジン４０が始動したことをエンジン音や、タコメータ等で認識した後、スタータスイッチ１０８を開放する。リレー制御部１１８は、スタータスイッチ１０８が開放されたことを検出して、リレー１６２の操作部１６２ａを非励磁とし、スイッチ部１６２ｂを開放させる。これにより、第２中性点Ｏ２はなくなり、ステータコイル１６３ａ、１６３ｃには通電されなくなる一方、第１中性点Ｏ１は存続しており、ステータコイル１６３ｂは有効にＹ結線を構成している。なお、リレー１６２の開閉タイミングは、エンジン４０を始動させるタイミングに合っていれば、必ずしもスタータスイッチ１０８の操作に同期させる必要はなく、例えば、所定の手段でエンジン４０が完爆状態に移行したことを検出したときに、リレー１６２を開放してもよい。

また、リレー１６２はノーマルオープン型であって、しかも、励磁されるのは基本的にエンジン４０の始動時のみであることから、励磁電流が通電されるのは短時間であり、リレー１６２で消費される電力は極めて小さい。

全波整流ブリッジ回路１０２のドライバ１０２ａはスタータスイッチ１０８が開放されたことを検出して、半導体スイッチング素子１０２ｂを制御して電流の通電方向を切り換え、クランクシャフト５２及びアウタロータ７２の回転によってステータコイル１６３ｂで発電する交流の電力を直流に変換し、負荷に対して電力を供給するとともに、メインスイッチ１６７及びヒューズ１６６を介してバッテリ９７を充電する。

このように、ＡＣＧスタータ７０による発電時（つまり、エンジン４０の始動時以外のとき）には、結線部１６０はステータコイル１６３ａ及び１６３ｃは無効であって、ステータコイル１６３ｂのみが発電をすることから発電量が抑制され、バッテリ９７に対して過充電することがない。

ステップＳ４において、エンジン４０が始動してリレー１６２が開放されたことを条件として電圧監視部１１６が動作を開始する。電圧監視部１１６は、中性点形成線１６５Ｕ〜１６５Ｗに生じる交流電圧（例えば実効値や最大値）を計測し、各端子間の電位差が所定閾値以下となったときに警報信号を出力する。該警報信号の出力に基づいて、アラームインジケータ１５３を点灯させるとともに、アラームブザー１４２を吹鳴させ、運転者に注意喚起を行う。

前記の通り、発電時には結線部１６０の発電量を抑制させるためにスイッチ部１６２ｂはオフとなるように制御しているが、不測の事態により、操作部１６２ａを非励磁としてもスイッチ部１６２ｂが短絡したままとなっているときには、中性点形成線１６５Ｕ、１６５Ｖ、１６５Ｗ間の電位差は０又は微小値となる。したがって、電圧監視部１１６の作用下にこのような状態を検出し、警報信号を出力することにより運転者に注意喚起をすることができる。

また、警報信号を点火抑制制御部１１４にも供給して、所定のタイマーと連動させてエンジン４０の回転数Ｎを段階的に制限してもよい。例えば、点火抑制制御部１１４は、警報信号が供給されたときから所定時間までは回転数Ｎを６５００ｒｐｍで制限し、その後さらに所定時間が経過したときには４５００ｒｐｍで制限する。この後さらに所定時間が経過したときには、点火抑制制御部１１４はエンジン４０を停止させる。

これにより、運転者は異常が発生していることを回転数Ｎの低下によって認識することができ、エンジン４０が停止するまでに時間的余裕があることから車両１１を適当な箇所に停止させ、又は所定の修理工場まで走行させる等の対応処理を行うことができる。

なお、リレー１６２は、図７及び図８に示すような変形例に係るリレー対２００又はリレー２１０等に置き換えてもよい。

図７に示すように、第１の変形例に係るリレー対２００は第１リレー（第１スイッチ部）２０２及び第２リレー（第２スイッチ部）２０４とからなる。第１リレー２０２及び第２リレー２０４は、同構造であって、一対の接点２０６ａ、２０６ｂと、該接点２０６ａと２０６ｂとを短絡及び開放させるスイッチ部２０８と、該スイッチ部２０８を動作させる操作部２０９とを有する。

第１リレー２０２及び第２リレー２０４の接点２０６ａは、それぞれ中性点形成線１６５Ｕに接続されている。第１リレー２０２の接点２０６ｂは中性点形成線１６５Ｖに接続されており、第２リレー２０４の接点２０６ｂは中性点形成線１６５Ｗに接続されている。また、各操作部２０９はリレー制御部１１８に対して並列に接続されていて、第１リレー２０２及び第２リレー２０４は同期動作し、リレー対２００は実質的に１つのリレーとして機能し、前記のリレー１６２と同じように作用する。第１リレー２０２と第２リレー２０４とは、一つのパッケージに組み込まれているものであってもよい。

第１リレー２０２及び第２リレー２０４の各スイッチ部２０８は同期動作をさせることから、１つの信号線で制御をすることができ、リレー毎に制御手順を区別する必要がなく簡便である。また、第１リレー２０２及び第２リレー２０４を同期動作させることにより各相のステータコイル１６３ａ、１６３ｃは通電状態が同時、且つ確実に切り換わる。

図８に示すように、第２の変形例に係るリレー２１０は、２対の接点２１２ａ、２１２ｂ及び２１４ａ、２１４ｂと、接点２１２ａと２１２ｂとを短絡及び開放させる第１スイッチ部２１６と、接点２１４ａと２１４ｂとを短絡及び開放させる第２スイッチ部２１８と、第１スイッチ部２１６及び第２スイッチ部２１８を同期動作させる１つの操作部２２０とを有する。操作部２２０はリレー制御部１１８によって通電制御される。

接点２１２ａ及び２１４ａは中性点形成線１６５Ｕに接続されている。接点２１２ｂは中性点形成線１６５Ｖに接続されており、接点２１４ｂは中性点形成線１６５Ｗに接続されている。このような結線によりリレー２１０は前記のリレー１６２と同様の作用を奏する。

また、リレー２１０、第１リレー２０２及び第２リレー２０４は、前記のリレー１６２よりも汎用的で広汎に用いられており、廉価である。

上述したように、本実施の形態に係る回転電機システム１０によれば、ＡＣＧスタータ７０をモータとして用いるときには、全てのステータコイル１６３ａ〜１６３ｃが磁力を発生させて大きな駆動が得られ、エンジン４０のクランクシャフト５２を確実に始動させることができる。また、ＡＣＧスタータ７０を発電機として用いるときには、各相毎の２つのステータコイル１６３ａ、１６３ｃは他端がリレー１６２によって開放されるため発電に供されず、発電容量が抑制される。したがって、負荷やバッテリ９７に対して過剰な電力が供給されることを防止できる。

また、リレー１６２は結線部１６０の第２中性点Ｏ２となる箇所を短絡及び開放するため、相毎に区別した独立的なものでなく、実質的に１つのリレーで足り、構成が簡便である。

なお、上記の例では、ステータコイル１６３ａ〜１６３ｃのうち、ステータコイル１６３ｂを第１中性点Ｏ１に接続し、ステータコイル１６３ａ及び１６３ｃが第２中性点Ｏ２を構成するようにリレー１６２に接続しているが、設計条件によって第１中性点Ｏ１と第２中性点Ｏ２に接続するコイルの数の比は適宜設定すればよい。

また、本実施の形態では、コイルの接点開閉手段としてリレーを用いた例を示したが、接点開閉手段はこれに限定されない。

本発明に係る回転電機システムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

自動二輪車の側面図である。スイングユニットの断面平面図である。スイングユニットの一部拡大断面平面図である。自動二輪車における電気回路のブロック構成図である。本実施の形態に係る回転電気システムのブロック構成図である。回転電機システムの動作手順を示すフローチャートである。第１の変形例に係るリレー及びその結線を示す図である。第２の変形例に係るリレー及びその結線を示す図である。

符号の説明

１０…回転電機システム１１…車両
４０…エンジン７０…ＡＣＧスタータ（回転電機）
７２…アウタロータ７４…ステータ
９７…バッテリ１００…ＥＣＵ
１０２…全波整流ブリッジ回路１０２ｂ…半導体スイッチング素子
１０８…スタータスイッチ１１４…点火抑制制御部
１１６…電圧監視部１５３…アラームインジケータ
１６０…結線部
１６１ａ〜１６１ｃ、２０６ａ、２０６ｂ、２１２ａ、２１２ｂ、２１４ａ、２１４ｂ…接点
１６２、２０２、２０４、２１０…リレー１６２ａ、２０９、２２０…操作部
１６２ｂ、２０８、２１６、２１８…スイッチ部
１６３ａ〜１６３ｃ…ステータコイル１６４Ｕ〜１６４Ｗ…入出力部
１６５Ｕ〜１６４Ｗ…中性点形成線
２００…リレー対
Ｏ１…第１中性点Ｏ２…第２中性点

Claims

ロータとステータとを備える回転電機と、
各相毎に一端が入出力部として接続された複数のコイルから構成され、前記ステータに設けられた結線部と、
各相毎の前記複数のコイルの一部の開閉により相互に短絡及び開放させるリレーと、
前記入出力部及び前記リレーの操作部に接続された制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記ロータを回転させるときには前記リレーの接点を短絡させるとともに前記入出力部に電力を供給し、前記ロータの回転によって発電をするときには前記リレーの接点を開放させるとともに前記入出力部から得られる電力を所定負荷又は蓄電部に供給することを特徴とする回転電機システム。
請求項１記載の回転電機システムにおいて、
前記結線部は三相であって、
前記リレーは第１スイッチ部及び第２スイッチ部を有し、
前記結線部の第１相の所定数の前記コイルの他端は前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部の一方の接点に接続され、
前記結線部の第２相の所定数の前記コイルの他端は前記第１スイッチ部の他方の接点に接続され、
前記結線部の第３相の所定数の前記コイルの他端は前記第２スイッチ部の他方の接点に接続されていることを特徴とする回転電機システム。
請求項２記載の回転電機システムにおいて、
前記制御部は、前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部を同期して短絡及び開放動作するように操作することを特徴とする回転電機システム。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機システムにおいて、
前記制御部は、前記リレーに接続される前記コイルの他端の各電圧を計測し、電位差に基づいて所定の警報信号を出力することを特徴とする回転電機システム。