JP2545862B2 - 車両用交流発電機の発電制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステータコイルの巻線方式を切り換えること
で、小型、高電力の車両用交流発電機を得ることであ
る。

〔従来の技術〕

車両用交流発電機は、内燃機関によって駆動され、車
両の電気負荷、例えばヘッドランプ等への電気の供給と
車載バッテリーへ充電電流を供給する機能を持ってい
る。しかし近年車両の高級化、快適性の追求などから電
気負荷が大巾に増加してきて大容量の発電機の需要が増
してきた。一方、車両では、省燃費の追求、軽量化、排
気規制等からエンジンルームは省スペース化され、且つ
高密度となり、余分なスペースがなく、大きな体格の発
電機では搭載できない問題が生じている。

そこで、実公昭51−43366号公報では、電機子巻線を
低速時にはＹ結線とし、高速時にはこれをΔ結線に切り
換えて出力電流を増加させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述したステータコイルの結線方法をＹ結
線からΔ結線に切り換えるものでは、仮に１相のターン
数をｘとすると、これをΔ結線したものの出力は の巻線をＹ結線したものと等価である。すなわち、この
ものでは、Ｙ結線のｘターンのコイルを、Ｙ結線の のコイルに切り換えているにすぎない。

そのため、８ターンのステータコイルのΔ結線したも
のでは、第２図の１点鎖線fbgに示す如く、高回転域に
おいて、出力電流の上昇が少ないという問題点がある。

さらに、Ｙ結線からΔ結線に切り換える時に、切り換
えスイッチが必要であり、かつ切り換えスイッチの使用
時に、スイッチにて火花等が生じるのを防止するため、
ロータコイルに電流を流すのを遮断する必要があり、部
品点数の増大となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、ロータとステータとを有する車両
用交流発電機から負荷に電力を供給する車両用交流発電
機の発電制御装置において、 ロータコイル（５）と、 Ｙ結線により構成され、３相交流電力を出力する第１
のステータコイル（２）と、 前記第１のステータコイルに接続され、３相交流電力
を整流して前記負荷に供給する第１の整流回路（３）
と、 Ｙ結線により構成され、３相交流電力を出力する第２
のステータコイル（２′）と、 前記第２のステータコイルに接続され、３相交流電力
を整流して前記負荷に給電する第２の整流回路（３′）
と、 前記第１のステータコイルの３相交流出力（2a、2b、
2c）と前記第２のステータコイルの中性点（2d′）との
間に設けられ、外部からの制御信号に応答して前記３相
交流出力と前記中性点との間を導通、遮断するととも
に、導通状態において前記第１のステータコイルの３相
交流電力を整流して前記中性点に供給する第３の整流回
路（9a、9b、9c、4a、4b、4c）と、 前記車両用交流発電機の回転数を検出する回転数検出
手段（10a）と、 前記回転数検出手段により検出される前記車両用交流
発電機の回転数が所定値以下の時に、前記第３の整流回
路を導通させて前記第１および第２のステータコイルを
直列に接続すると共に、前記車両用交流発電機の回転数
が所定値以上の時に、前記第３の整流回路を遮断させて
前記第１および第２のステータコイルを並列に接続する
制御回路（10b、10c）とを有する車両用交流発電機の発
電制御装置という技術的手段を採用する。

なお、整流機能とスイッチ機能とをもった第３の整流
回路は、サイリスタ（4a、4b、4c）を含んで構成するこ
とができる。

また、回転数検出手段は、第１のステータコイルの３
相交流出力の一端（2b）に接続され、このステータコイ
ルに発生する電圧により、車両用交流発電機の回転数を
検出する装置とすることができる。

また、第３の整流回路は、第１のステータコイルの３
相交流出力（2a、2b、2c）の各々に接続されると共に、
制御回路からの制御信号に応答して第１のステータコイ
ルの出力でサイリスタのゲートに電流を供給し、サイリ
スタを導通させる点孤回路（9a、9b、9c）を含んで構成
することができる。

なお、各構成要素に付した括弧内の符号は、後述する
実施例における対応構成の参照符号である。

〔作用および効果〕

以上に述べた本発明の構成によると、車両用交流発電
機の回転数が所定値以下の時には第３の整流回路を導通
状態とさせて第１および第２のステータコイルを直列に
接続することでステータコイルの一相のターン数をｘと
し、低回転域においても出力電流を多く取り出すことが
できる。一方、回転数が所定値以上の時には、第３の整
流回路を遮断状態とさせて第１および第２のステータコ
イルを並列に接続することでステータコイルの１相のタ
ーン数をx/2とすることができ、高回転域においても出
力電流を多く取り出すことができる。

また、一方のステータコイルの３相交流出力（2a、2
b、2c）と他方のステータコイルの中性点（2d′）との
間に第３の整流回路を設けるだけで、２つのステータコ
イルの直、並列を切り替えることができるため、部品点
数の削減を図ることが可能である。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。第１
図において、車両用交流発電機１は、３相Ｙ結線された
第１、第２のステータコイル2,2′およびこれら第１、
第２のステータコイル2,2′にそれぞれ接続された第
１、第２の全波整流器3,3′とから成る。

５は第１、第２の全波整流器3,3′のカソード側に接
続されたロータコイル、６はロータコイル５をON,OFF
し、ロータコイル５に流れる電流を制御して、バッテリ
７の電圧を所定値に制御する一般に知られている電圧制
御器、８は電気負荷である。

4a,4b,4cは、半導体スイッチ手段ならびに第３の整流
器をなすサイリスタであり、それぞれのサイリスタ4a,4
b,4cのアノード側は、第１のステータコイル２の一端2
a,2b,2cに接続され、サイリスタ4a,4b,4cのカソード側
は第２のステータコイル２′の中性点2d′に接続されて
いる。

9aは発光素子9a₁、受光素子9a₂からなるフォトカプ
ラ、抵抗9a₃からなる自己点孤回路であり、この受光素
子9a₂のカソードが、サイリスタ4aのゲートに接続され
ている。同様に、自己点孤回路9b,9cも自己点孤回路9a
と同じ構成である。

10は交流発電機１の回転数検出回路であり、周知のF/
V変換器10a,定電圧源10b、比較器10cで構成される。ま
た、F/V変換器10aは、第１のステータコイル２の一端2b
に接続され、交流発電機１の回転により、ステータコイ
ル２に発生する周波数を検知して、出力電圧を発生させ
るものである。

次に、上記構成においてその作動を説明する。交流発
電機１の回転数がｎ〔rpm〕（第２図で示す）以下の場
合には、回転数検出回路10の入力信号は周波数が低く、
F/V変換器10aの出力電圧も低いので、定電圧源10bの定
電圧と比較した時に、比較器10cの出力は１レベルとな
る。

そして、回転数検出回路10の出力が１レベルであり、
自己点孤回路9a内の発光素子9a₁が発光し、受光素子9a₂
は導通し、この受光素子9a₂の導通により、第１のステ
ータコイル２の出力電流が発光素子9a₂を通り、サイリ
スタ4aのカソードに電流が流れ、サイリスタ4aを導通さ
せる。上述した如く、自己点孤回路9b,9cも同様にサイ
リスタ4b,4cを導通させる。

これらサイリスタ4a,4b,4cの導通により、第１のステ
ータコイル２の一端2a,2b,2cが第２のステータコイル
２′の中性点2d′に接続されることとなり、第１、第２
のステータコイル2,2′の各相巻線が直列に接続され
る。つまり、第１のステータコイル２の各巻線をｘ（タ
ーン）とすると、第１、第２のステータコイル2,2′の
直列接続により、全体として、Ｙ結線のステータコイル
の各巻線が2x（ターン）となったことである。

そのため、交流発電機１の回転数がｎ〔rpm〕以下の
場合には、第２図の破線abcに示す如く、交流発電機１
の回転数が低い時に、交流発電機１の出力が、アップし
ていることが分かる。

一方、交流発電機１の回転数がｎ〔rpm〕以上の時い
は、回転数検出回路10の入力信号は周波数が高くなり、
F/V変換器10aの出力電圧が高くなり、比較器10cの出力
が０レベルとなる。

そして、回転数検出回路10の出力が０レベルとなり、
自己点孤回路9a内の発光素子9a₁が消光し、受光素子9a₂
はOFFとなると同時に、第１のステータコイル２の出力
により、受光素子9a₂を介して、サイリスタ4aのカソー
ドに電流が流れなくなり、サイリスタ4aはOFFする。自
己点孤回路9b,9cにより、同様にサイリスタ4b,4cもOFF
する。

これにより、第１、第２のステータコイル2,2′は互
いに接続されることなく、それぞれ並列に、第１、第２
の全波整流器3,3′を介して、出力を発生する。

この時、交流発電機１の回転数がｎ〔rpm〕以上の時
には、第２図の２点鎖線dbeに示す如く、交流発電機１
の回転数が高い時に、交流発電機１の出力がアップして
いることが分かる。また、従来、高回転域で出力をアッ
プするため、△結線したものの出力特性（第２図におけ
る１点鎖線fbg）に対しても、高回転域（ｎ回転以上）
で、出力が向上している。

以上述べたように、交流発電機１の回転数がｎ〔rp
m〕以下の時に、サイリスタ4a,4b,4cをON、ｎ〔rpm〕以
上の時に、サイリスタ4a,4b,4cをOFFさせることで、交
流発電機１の出力を第２図に示すように、曲線abeとす
ることができ、低回転域から高回転域まで、高い出力を
得ることができる。

また、第１、第２のステータコイル2,2′の直、並列
切り換えに対し、サイリスタ4a,4b,4cをON,OFFするのみ
で、切り換えができるため、部品点数も少なく、安価に
できる。

なお、サイリスタ4a,4b,4cを用いて、第３の整流器お
よび半導体スイッチ手段をなしているが、ダイオードお
よびトランジスタ等で構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明車両用交流発電機の発電制御装置の一実
施例を示す電気回路図、第２図は交流発電機の回転数に
対する交流発電機の出力電流を示す特性図である。 １……車両用交流発電機,2,2′……第１、第２のステー
タコイル,3,3′……第１、第２の全波整流器,4a,4b,4c
……サイリスタ,5……ロータコイル,6……レギュレー
タ,7……バッテリ,9……自己点孤回路,10……回転数検
出回路。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータとステータとを有する車両用交流発
   電機から負荷に電力を供給する車両用交流発電機の発電
   制御装置において、 ロータコイル（５）と、 Ｙ結線により構成され、３相交流電力を出力する第１の
   ステータコイル（２）と、 前記第１のステータコイルに接続され、３相交流電力を
   整流して前記負荷に供給する第１の整流回路（３）と、 Ｙ結線により構成され、３相交流電力を出力する第２の
   ステータコイル（２′）と、 前記第２のステータコイルに接続され、３相交流電力を
   整流して前記負荷に給電する第２の整流回路（３′）
   と、 前記第１のステータコイルの３相交流出力（2a、2b、2
   c）と前記第２のステータコイルの中性点（2d′）との
   間に設けられ、外部からの制御信号に応答して前記３相
   交流出力と前記中性点との間を導通、遮断するととも
   に、導通状態において前記第１のステータコイルの３相
   交流電力を整流して前記中性点に供給する第３の整流回
   路（9a、9b、9c、4a、4b、4c）と、 前記車両用交流発電機の回転数を検出する回転数検出手
   段（10a）と、 前記回転数検出手段により検出される前記車両用交流発
   電機の回転数が所定値以下の時に、前記第３の整流回路
   を導通させて前記第１および第２のステータコイルを直
   列に接続すると共に、前記車両用交流発電機の回転数が
   所定値以上の時に、前記第３の整流回路を遮断させて前
   記第１および第２のステータコイルを並列に接続する制
   御回路（10b、10c）と を有する車両用交流発電機の発電制御装置。
2. 【請求項２】前記第３の整流回路は、サイリスタ（4a、
   4b、4c）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
3. 【請求項３】前記回転数検出手段は、前記第１のステー
   タコイルの３相交流出力の一端（2b）に接続され、この
   ステータコイルに発生する電圧により、車両用交流発電
   機の回転数を検出することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
4. 【請求項４】前記第３の整流回路は、前記第１のステー
   タコイルの３相交流出力（2a、2b、2c）の各々に接続さ
   れると共に、前記制御回路からの制御信号に応答して前
   記第１のステータコイルの出力で前記サイリスタのゲー
   トに電流を供給し、前記サイリスタを導通させる点孤回
   路（9a、9b、9c）を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の車両用交流発電機の発電制御装置。