JP2636635B2 - AC generator for vehicles - Google Patents

AC generator for vehicles

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JP2636635B2
JP2636635B2 JP4153327A JP15332792A JP2636635B2 JP 2636635 B2 JP2636635 B2 JP 2636635B2 JP 4153327 A JP4153327 A JP 4153327A JP 15332792 A JP15332792 A JP 15332792A JP 2636635 B2 JP2636635 B2 JP 2636635B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両のバッテリを含む
電気負荷に電力を供給できる車両用交流発電機に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle alternator capable of supplying electric power to an electric load including a battery of a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の車両用交流発電機は、図11に示
すように、図示しないエンジンにより駆動され、その回
転運動で発電する同期発電機101と、この同期発電機
101からの交流を交流入力端子から取り込んで直流に
変換し、図示の極性の直流出力端子から出力するダイオ
ードブリッジ103と、このダイオードブリッジ103
からの直流電圧を取り込み、当該直流電圧が一定となる
ように同期発電機101の界磁コイル102に流す界磁
電流を調整制御する電圧調整器105とからなる。この
車両用交流発電機の出力端子119a,119bには、
バッテリ121と、車両用負荷123とが並列接続され
ている。なお、符号101u,101v,101wは同
期発電機101の電機子コイルである。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 11, a conventional AC generator for a vehicle is driven by an engine (not shown) and generates an electric power by a rotational motion thereof. A diode bridge 103 which takes in from an input terminal, converts it to direct current, and outputs from a direct current output terminal of the illustrated polarity;
And a voltage regulator 105 that adjusts and controls a field current flowing through a field coil 102 of the synchronous generator 101 so that the DC voltage is taken in from the DC generator. The output terminals 119a and 119b of the vehicle alternator include:
The battery 121 and the vehicle load 123 are connected in parallel. Reference numerals 101u, 101v, and 101w denote armature coils of the synchronous generator 101.

【0003】このような車両用交流発電機において、エ
ンジンが一定回転数以上で回転すると、同期発電機10
1から交流電力が発生する。この交流電力は、ダイオー
ドブリッジ103の交流端子に供給される。ダイオード
ブリッジ103では、入力された交流を直流に変換して
直流端子から出力する。この直流は、電圧調整器105
に供給されるとともに、出力端子119a,119bを
介してバッテリ121及び車両用負荷123に供給され
る。そして、電圧調整器105では、出力端子119
a,119b間の直流電圧が一定電圧となるように、界
磁コイル102に流す電流を調整している。
In such a vehicle alternator, when the engine rotates at a certain speed or higher, the synchronous generator 10
1 generates AC power. This AC power is supplied to the AC terminal of the diode bridge 103. The diode bridge 103 converts the input AC into DC and outputs the DC from a DC terminal. This direct current is supplied to the voltage regulator 105
To the battery 121 and the vehicle load 123 via the output terminals 119a and 119b. In the voltage regulator 105, the output terminal 119
The current flowing through the field coil 102 is adjusted so that the DC voltage between the terminals a and 119b is constant.

【0004】ところで、上記車両用交流発電機の場合、
同期発電機101の回転数Nと、同期発電機101から
取り出し得る電流Iとの関係は、図12に示すような特
性ととなる。このような特性となる理由を以下に説明す
る。
By the way, in the case of the vehicle alternator,
The relationship between the rotation speed N of the synchronous generator 101 and the current I that can be extracted from the synchronous generator 101 has characteristics as shown in FIG. The reason for such characteristics will be described below.

【0005】同期発電機101の界磁磁束をΦ、電機子
コイル101u,101v又は101wの巻数をZ、発
電機回転数をN、係数をKとすると、発電機の出力電圧
Vは、
Assuming that the field magnetic flux of the synchronous generator 101 is Φ, the number of turns of the armature coils 101u, 101v or 101w is Z, the number of revolutions of the generator is N, and the coefficient is K, the output voltage V of the generator is

【0006】[0006]

【式1】V=KΦZN となり、発電を開始する回転数(図13のA点)は、式
1を変形して、
[Formula 1] V = KΦZN, and the number of rotations at which power generation starts (point A in FIG. 13) is obtained by modifying the formula 1,

【0007】[0007]

【式2】N=V/(KΦZ) となる。ここで、界磁磁束Φは一定であるので、式2か
ら発電開始の回転数は電機子コイル巻数Zに反比例する
ことが分かる。
N = V / (KΦZ) Here, since the field magnetic flux Φ is constant, it can be seen from Equation 2 that the rotation speed at the start of power generation is inversely proportional to the armature coil winding number Z.

【0008】また、使用最大回転数である図12のB点
においては、出力電流により電機子に起磁力が発生し、
その起磁力が界磁の起磁力とつりあったときの出力電流
が、その発電機の最大出力電流になる。界磁の起磁力は
一定であるとすると、発電機の電機子起磁力は電機子コ
イル巻数Zに比例するので、最大回転数時の出力電流は
電機子コイル巻数Zに反比例することが分かる。
Further, at point B in FIG. 12, which is the maximum number of rotations used, a magnetomotive force is generated in the armature by the output current.
The output current when the magnetomotive force balances the magnetomotive force of the field becomes the maximum output current of the generator. Assuming that the magnetomotive force of the field is constant, the armature magnetomotive force of the generator is proportional to the number of turns Z of the armature coil, so that the output current at the maximum rotation speed is inversely proportional to the number of turns Z of the armature coil.

【0009】したがって、電機子コイル巻数Zを多くす
ると、発電を開始する回転数(図12のA点)を低速に
することができるものの、最大回転数時の出力電流(図
12のB点)が低下する。逆に、電機子コイル巻数Zを
少なくすると、最大回転数時の出力電流(図12のB
点)が多くできるものの、発電を開始する回転数(図1
2のA点)が高速になる。
Therefore, if the number of turns Z of the armature coil is increased, the number of revolutions at which power generation starts (point A in FIG. 12) can be reduced, but the output current at the maximum number of revolutions (point B in FIG. 12). Decrease. Conversely, when the number of turns Z of the armature coil is reduced, the output current at the maximum rotation speed (B in FIG.
Points), but the number of rotations at which power generation starts (Fig. 1)
2 (point A) becomes faster.

【0010】このことから、同期発電機は、界磁磁束Φ
と電機子コイル数Zとが決まると、その出力特性が一意
的に決まってしまい、任意の特性を得ることができな
い。
[0010] From this, the synchronous generator, the field flux Φ
And the number of armature coils Z, the output characteristics are uniquely determined, and it is not possible to obtain any characteristics.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
車両用交流発電機によれば、発電開始の回転数及び最大
回転数時の出力電流ともに電機子コイル巻数に反比例す
る関係にあって、電機子コイル巻数を多くすれば、発電
開始回転数を低速化することが可能となるが、最大回転
数時の出力電流が低下してしまうという欠点を生じ、逆
に電機子コイル巻数を少なくすれば、最大回転数時の出
力電流を多くできるが、発電開始回転数が高速化してし
まうという欠点を生じる。
As described above, according to the conventional automotive alternator, both the number of revolutions at the start of power generation and the output current at the maximum number of revolutions are in inverse proportion to the number of turns of the armature coil. Increasing the number of armature coil turns makes it possible to reduce the number of revolutions at which power is generated.However, there is a disadvantage that the output current at the maximum number of revolutions is reduced. For example, the output current at the maximum rotation speed can be increased, but there is a disadvantage that the power generation start rotation speed is increased.

【0012】したがって、上述した車両用交流発電機に
よれば、界磁磁束と電機子コイル数とが決まると、その
出力特性が一意的に決まってしまい、任意の特性を得る
ことができないという欠点があった。
Therefore, according to the above-described vehicle alternator, when the field magnetic flux and the number of armature coils are determined, the output characteristics thereof are uniquely determined, and it is not possible to obtain an arbitrary characteristic. was there.

【0013】本発明は、上述した欠点を解消し、発電を
開始する所定の回転数以下でも、電機子コイル巻数に関
係なく、簡単な回路構成で出力電流を取り出し得るよう
にした車両用交流発電機を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances and has solved the above-mentioned drawbacks. The present invention provides a vehicle AC generator capable of extracting an output current with a simple circuit configuration regardless of the number of windings of an armature coil even at a predetermined number of revolutions or less at which power generation is started. The purpose is to provide a machine.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、発電機の電機子コイルと
バッテリとの間に接続され、該発電機からの交流出力を
整流して直流成分を該バッテリに供給するための複数の
ダイオード素子から成るダイオードブリッジ手段と、電
機子コイルからの電機子電流を短絡する様に前記発電機
の電機子コイルと前記ダイオードブリッジ手段との間に
接続されたスイッチング手段と、前記スイッチング手段
を所定条件下が所定周期で連続的にオン・オフ制御する
制御手段と、を備え、前記スイッチング手段のオン期間
は上記発電機の電機子コイルに該短絡電流を与えて前記
電機子コイルのインダクタンス成分に電力として蓄積
し、前記スイッチング手段のオフ期間は該蓄積された蓄
積電力を前記ダイオードブリッジ手段を介して上記バッ
テリに供給する様に構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is connected between an armature coil of a generator and a battery, and rectifies an AC output from the generator. A diode bridge means comprising a plurality of diode elements for supplying a DC component to the battery, and an armature coil of the generator and the diode bridge means so as to short-circuit armature current from the armature coil. Switching means connected therebetween, and control means for continuously turning on and off the switching means under a predetermined condition at a predetermined cycle, and an on period of the switching means is connected to an armature coil of the generator. The short-circuit current is applied and stored as power in the inductance component of the armature coil, and the stored stored power is stored in the diode during the off period of the switching means. Characterized by being configured so as to supply to the battery via the Doburijji means.

【0015】また、請求項2に記載の発明によれば、前
記制御手段は、前記発電機からの回転数信号を取り込
み、当該発電機の回転数が所定の回転数より小さいとき
に信号を出力する回転検出器と、前記回転検出器からの
信号により前記スイッチング手段をオン・オフ動作させ
る駆動回路とから構成したことを特徴とする。
According to the second aspect of the present invention, the control means fetches a rotation speed signal from the generator and outputs a signal when the rotation speed of the generator is smaller than a predetermined rotation speed. And a drive circuit for turning on and off the switching means in response to a signal from the rotation detector.

【0016】また、請求項3に記載の発明によれば、前
記回転検出器は、前記発電機からの回転数信号を取り込
み、前記発電機からの回転数が、前記スイッチング手段
をオン・オフ動作させたときの出力特性と前記スイッチ
ング手段を常時オフとしたときの出力特性との交点以下
の回転数のときに、駆動回路を動作させる信号を出力す
るような回路構成としたことを特徴とする。
According to the third aspect of the present invention, the rotation detector captures a rotation speed signal from the generator, and the rotation speed from the generator turns on / off the switching means. A circuit configuration for outputting a signal for operating the drive circuit when the number of rotations is equal to or less than the intersection of the output characteristic when the switching unit is turned off and the output characteristic when the switching unit is always turned off. .

【0017】また、請求項4に記載の発明によれば、前
記制御手段は、前記発電機からの回転数信号を取り込
み、前記発電機の回転数が所定の回転数以下のときに、
回転数の連続的な変化に対応してオン・オフ期間に占め
るオフ時間が漸次変化するオンオフ比で前記スイッチン
グ手段をオン・オフ動作させる様に構成されたことを特
徴とする。
Further, according to the invention described in claim 4, the control means takes in a rotation speed signal from the generator, and when the rotation speed of the generator is lower than a predetermined rotation speed,
The switching means is configured to perform an on / off operation at an on / off ratio in which an off time occupying an on / off period gradually changes in response to a continuous change in a rotation speed.

【0018】また、請求項5に記載の発明によれば、前
記制御回路が、前記発電機の出力特性が原点を通る直線
と接する回転数でオフ時間の比が最大になるような信号
を出力するように構成されたことを特徴とする。
According to the fifth aspect of the present invention, the control circuit outputs a signal such that an output characteristic of the generator has a maximum off-time ratio at a rotation speed that is in contact with a straight line passing through the origin. It is characterized by having been constituted so that.

【0019】また、請求項6に記載の発明によれば、前
記ダイオードブリッジ手段と前記スイッチング手段とが
それぞれ、前記発電機を電動機として駆動する際に使用
するインバータ装置のダイオード素子とスイッチング手
段とで構成されたことを特徴とする。
According to the invention described in claim 6, the diode bridge means and the switching means respectively include a diode element and a switching means of an inverter device used when driving the generator as a motor. It is characterized by comprising.

【0020】[0020]

【作用】上記請求項1記載の発明によれば、前記スイッ
チング手段をオンすることにより、上記発電機の電機子
コイルに流れる短絡電流を一方向に規制して前記電機子
コイルに電力を蓄える。また、前記スイッチング手段を
オフとし、このオフのときに、上記電機子コイルの発電
電力に前記蓄積電力を加えて前記ダイオードブリッジ手
段を介して上記負荷に供給する。したがって、発電開始
回転数が低くても発電が可能になる。
According to the first aspect of the present invention, by turning on the switching means, the short-circuit current flowing through the armature coil of the generator is regulated in one direction, and power is stored in the armature coil. The switching means is turned off. When the switching means is turned off, the stored power is added to the power generated by the armature coil and supplied to the load via the diode bridge means. Therefore, power can be generated even when the power generation start rotation speed is low.

【0021】また、上記請求項2記載の発明によれば、
前記制御手段により、当該発電機の回転数が所定の回転
数より小さいときに、前記スイッチング手段をオン・オ
フ動作させているため、所定回転数より小さいときに大
きな電流が取り出せ、かつ所定回転数より大きいときに
は発電機の最大能力で発電させることができる。
According to the second aspect of the present invention,
When the rotation speed of the generator is smaller than a predetermined rotation speed, the control means turns on and off the switching means. When the rotation speed is smaller than the predetermined rotation speed, a large current can be taken out. When it is larger, the power can be generated at the maximum capacity of the generator.

【0022】また、上記請求項3記載の発明によれば、
前記制御手段が、前記発電機からの回転数が、前記スイ
ッチング手段をオン・オフ動作させたときの出力特性と
前記スイッチング手段をオフとしたときの出力特性との
交点以下の回転数のときに、駆動回路を動作させるた
め、所定回転数より小さいときに大きな電流が取り出
せ、かつ所定回転数より大きいときには発電機の最大能
力で発電させることができる。
According to the third aspect of the present invention,
The control means, when the number of revolutions from the generator is less than or equal to the intersection of the output characteristic when the switching means is turned on and off and the output characteristic when the switching means is turned off In order to operate the drive circuit, a large current can be taken out when the rotation speed is lower than the predetermined rotation speed, and power can be generated at the maximum capacity of the generator when the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed.

【0023】加えて、請求項4記載の発明によれば、前
記制御手段は、前記発電機の回転数が所定の回転数以下
のときに、回転数の低下に応じてオン・オフ期間に占め
るオフ時間が小さくなるようなオンオフ比で前記スイッ
チング手段をオン・オフ動作させるため、原点から一定
回転数まで直線で電流が増加し、その回転数以上では当
該発電機の最大能力で電流を取り出すことができる。
In addition, according to the invention of claim 4, when the rotation speed of the generator is less than or equal to a predetermined rotation speed, the control means occupies an on / off period according to a decrease in the rotation speed. In order to turn on / off the switching means at an on / off ratio such that the off time is reduced, the current increases linearly from the origin to a certain number of revolutions, and above the number of revolutions, the current is extracted with the maximum capacity of the generator. Can be.

【0024】また、請求項5記載の発明では、前記回転
数・電圧変換回路は、前記発電機の出力特性が原点を通
る直線と接する回転数でオフ時間の比が最大になるよう
な信号を出力できるため、回転数に応じて直線的に電流
が増加する特性を得ることができる。
In the invention described in claim 5, the rotation speed / voltage conversion circuit outputs a signal such that the output characteristic of the generator has a maximum off-time ratio at a rotation speed in contact with a straight line passing through the origin. Since the output can be performed, it is possible to obtain a characteristic that the current increases linearly according to the rotation speed.

【0025】最後に、請求項6記載の発明では、インバ
ータ装置を利用してダイオードブリッジ及びスイッチン
グ手段を実現しているので、部品点数を少なくでき、か
つ低回転でもバッテリを充電できることになる。
Finally, in the invention according to claim 6, since the diode bridge and the switching means are realized by using the inverter device, the number of parts can be reduced and the battery can be charged even at low rotation.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明について図示の実施例を基に説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0027】図1乃至図3は本発明の第1の実施例を説
明するためのものであり、図1が本発明の第1の実施例
の車両用交流発電機を示す回路図である。
FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a circuit diagram showing an automotive alternator according to the first embodiment of the present invention.

【0028】図1において、本発明の車両用交流発電機
は、同期発電機1と、ダイオードブリッジ3と、電圧調
整器5と、スイッチング手段9と、制御回路11とを有
し、次のように構成されている。
Referring to FIG. 1, the automotive alternator of the present invention has a synchronous generator 1, a diode bridge 3, a voltage regulator 5, a switching means 9, and a control circuit 11, as follows. Is configured.

【0029】前記同期発電機1は、電機子コイル1ua,
1va,1wa、1ub,1vb,1wbと、界磁コイル2とから
なり、界磁コイル2をエンジンで回転させることにより
電機子コイル1ua,1va,1waに起電力を発生する構造
を有している。また、前記同期発電機1において、電機
子コイル1ub,1vb,1wbは発電に寄与しない部分であ
って、一般に漏洩インダクタンスと呼ばれている。この
同期発電機1の電機子コイル1ub,1vb,1wbは、三相
ダイオードブリッジ3の交流端子にそれぞれ接続されて
いる。
The synchronous generator 1 has armature coils 1ua,
1va, 1wa, 1ub, 1vb, 1wb and a field coil 2, and has a structure in which an electromotive force is generated in the armature coils 1ua, 1va, 1wa by rotating the field coil 2 by an engine. . In the synchronous generator 1, the armature coils 1ub, 1vb, 1wb do not contribute to power generation, and are generally called leakage inductance. The armature coils 1ub, 1vb, 1wb of the synchronous generator 1 are connected to AC terminals of the three-phase diode bridge 3, respectively.

【0030】三相ダイオードブリッジ3は、ダイオード
Dun,Dvn,Dwnと、ダイオードDum,Dvm,Dwmとを
備え、次のように構成されている。ダイオードDunのア
ノードとダイオードDumのカソードとが接続されてお
り、この接続点がU相の交流端子となる。ダイオードD
vnのアノードとダイオードDvmのカソードとが接続され
ており、この接続点がV相の交流端子となる。ダイオー
ドDwnのアノードとダイオードDwmのカソードとが接続
されており、この接続点がW相の交流端子となる。ダイ
オードDun,Dvn,Dwnのカソードは共通接続されてお
り、この接続点が+直流端子となる。ダイオードDum,
Dvm,Dwmのアノードは共通接続されており、この接続
点が−直流端子となる。ダイオードブリッジ3の+直流
端子は出力端子19aに、ダイオードブリッジ3の−直
流端子は出力端子19bに、それぞれ接続されている。
The three-phase diode bridge 3 includes diodes Dun, Dvn, Dwn and diodes Dum, Dvm, Dwm, and is configured as follows. The anode of the diode Dun and the cathode of the diode Dum are connected, and this connection point becomes the U-phase AC terminal. Diode D
The anode of vn and the cathode of diode Dvm are connected, and this connection point becomes the V-phase AC terminal. The anode of the diode Dwn and the cathode of the diode Dwm are connected, and this connection point becomes a W-phase AC terminal. The cathodes of the diodes Dun, Dvn, Dwn are commonly connected, and this connection point becomes the + DC terminal. Diode Dum,
The anodes of Dvm and Dwm are commonly connected, and this connection point becomes the -DC terminal. The + DC terminal of the diode bridge 3 is connected to the output terminal 19a, and the -DC terminal of the diode bridge 3 is connected to the output terminal 19b.

【0031】上記電圧調整器5の入力端子は前記出力端
子19a,19bの間に接続されており、かつ前記電圧
調整器5の出力端子は界磁コイル2に接続されている。
この電圧調整器5は、前記出力端子19a,19bの間
の電圧が一定になるように、同期発電機1の界磁コイル
2に流す界磁電流を調整制御できるような回路構成とな
っている。
The input terminal of the voltage regulator 5 is connected between the output terminals 19a and 19b, and the output terminal of the voltage regulator 5 is connected to the field coil 2.
This voltage regulator 5 has a circuit configuration capable of adjusting and controlling the field current flowing through the field coil 2 of the synchronous generator 1 so that the voltage between the output terminals 19a and 19b is constant. .

【0032】上記スイッチング手段9は、この実施例で
は、3相分のトランジスタQu,Qv,Qwからなる。
トランジスタQuのコレクタは電機子コイル1ubとダイ
オードDunの接続点に、トランジスタQvのコレクタは
電機子コイル1vbとダイオードDvnの接続点に、トラン
ジスタQwのコレクタは電機子コイル1wbとダイオード
Dwnの接続点に、それぞれ接続されている。また、トラ
ンジスタQu,Qv,Qwの各エミッタは、共通接続さ
れてなる接続点Pを介して出力端子19bに接続されて
いる。前記各トランジスタQu,Qv,Qwのベースが
制御回路11の出力端子に接続されており、制御回路1
1からの制御信号により各トランジスタQu,Qv,Q
wはオンオフ制御される。
In this embodiment, the switching means 9 comprises three-phase transistors Qu, Qv and Qw.
The collector of the transistor Qu is at the connection point of the armature coil 1ub and the diode Dun, the collector of the transistor Qv is at the connection point of the armature coil 1vb and the diode Dvn, and the collector of the transistor Qw is at the connection point of the armature coil 1wb and the diode Dwn. , Are connected respectively. The emitters of the transistors Qu, Qv, Qw are connected to an output terminal 19b via a connection point P that is connected in common. The bases of the transistors Qu, Qv, and Qw are connected to the output terminal of the control circuit 11, and the control circuit 1
The transistors Qu, Qv, Q
w is on / off controlled.

【0033】前記制御回路11は、各トランジスタQ
u,Qv,Qwにオン・オフ信号を供給できるようにな
っている。前記制御回路11は、オンオフ制御信号を出
力する発信器で構成された駆動回路13と、この駆動回
路13からの各制御信号をトランジスタQu,Qv,Q
wの各ベースに供給する抵抗Ru,Rv,Rwとからな
る。
The control circuit 11 includes a transistor Q
On, off signals can be supplied to u, Qv, and Qw. The control circuit 11 includes a drive circuit 13 composed of a transmitter for outputting an on / off control signal, and each control signal from the drive circuit 13 is connected to transistors Qu, Qv, Q
The resistors Ru, Rv, and Rw supplied to each base of w.

【0034】このような車両用交流発電機の出力端子1
9a,19bには、バッテリ21と、電気負荷23とが
並列接続されている。
The output terminal 1 of such a vehicle alternator
A battery 21 and an electric load 23 are connected in parallel to 9a and 19b.

【0035】このように構成された第1の実施例の動作
について図1乃至図3を参照しながら説明する。
The operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.

【0036】まず、図1及び図2を参照しながら、車両
用交流発電機の動作を説明する。
First, the operation of the vehicle alternator will be described with reference to FIGS.

【0037】図2は、第1の実施例の動作を説明するた
めのタイムチャートであり、横軸に時間t(秒)をとっ
ている。また、図2(a)は電圧Vを、同(b)はスイ
ッチング手段9を駆動するためのオンオフ信号を、同
(c)はスイッチング手段9に流れる電流Iを、同
(d)はダイオードブリッジ3の出力電流Iを、同
(e)は電機子コイル1ua,1va,1waに流れる電流I
を、それぞれ示したものである。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the first embodiment, and the time t (second) is plotted on the horizontal axis. 2A shows a voltage V, FIG. 2B shows an on / off signal for driving the switching means 9, FIG. 2C shows a current I flowing through the switching means 9, and FIG. 3 (e) shows the current I flowing through the armature coils 1ua, 1va, 1wa.
Are respectively shown.

【0038】まず、スイッチング手段9をオンオフ制御
していない場合の動作について説明する。この場合、同
期発電機1がバッテリ21の電圧Vbより低い電圧で発
電しているとき、同期発電機1の電機子コイル1ua,1
va,1waに発生する電圧は、図2(a)に示すような波
形の電圧Vgとなっている。
First, the operation when the on / off control of the switching means 9 is not performed will be described. In this case, when the synchronous generator 1 is generating power at a voltage lower than the voltage Vb of the battery 21, the armature coils 1ua, 1ua of the synchronous generator 1
The voltage generated at va and 1wa is a voltage Vg having a waveform as shown in FIG.

【0039】ここで、制御回路11からの制御信号によ
りスイッチング手段9のトランジスタQu,Qv,Qw
を、図2(b)に示すように、周期T(秒)毎に、時間
t(秒)間オンさせる。すると、オン時には、同期発電
機1の電流は、電機子コイル(漏洩インダクタンス)1
ub,1vb,1wb、スイッチング手段9のトランジスタQ
u,Qv,Qw、接続点P、ダイオードブリッジ3のダ
イオードDum,Dvm,Dwmの閉回路を通って流れる。こ
の電流の変化分Ionは、各電機子コイル(漏洩インダク
タンス)1ub,1vb,1wbのインダクタンスをそれぞれ
Lとすると、
Here, the transistors Qu, Qv, Qw of the switching means 9 are controlled by a control signal from the control circuit 11.
Is turned on for a period t (seconds) for each period T (seconds), as shown in FIG. Then, at the time of ON, the current of the synchronous generator 1 is changed to the armature coil (leakage inductance) 1
ub, 1vb, 1wb, transistor Q of switching means 9
u, Qv, and Qw, the connection point P, and the diode Dum, Dvm, and Dwm of the diode bridge 3 flow through a closed circuit. The amount of change Ion in this current is as follows, where the inductance of each armature coil (leakage inductance) 1ub, 1vb, 1wb is L, respectively.

【0040】[0040]

【式3】Ion=(Vg/L)・t となり、各電機子コイル(漏洩インダクタンス)1ub,
1vb,1wbに電力として蓄えられる。このときに、各電
機子コイル(漏洩インダクタンス)1ub,1vb,1wbか
らトランジスタQu,Qv,Qwのエミッタ側接続点P
に流れる電流は、図2(c)に示すような波形となる。
[Formula 3] Ion = (Vg / L) · t, and each armature coil (leakage inductance) 1ub,
The electric power is stored in 1vb and 1wb. At this time, each armature coil (leakage inductance) 1ub, 1vb, 1wb is connected to the emitter-side connection point P of the transistors Qu, Qv, Qw.
Has a waveform as shown in FIG. 2 (c).

【0041】一方、制御回路11からの制御信号により
スイッチング手段9のトランジスタQu,Qv,Qwが
オフとなると、スイッチング手段9のトランジスタQ
u,Qv,Qwがオン時に流れた電流による電圧が、同
期発電機1の電機子コイル1ua,1va,1waの発生電圧
Vgに重畳されて、ダイオードブリッジ3を通してバッ
テリ21に流入する。この電流の変化分Ioffは、
On the other hand, when the transistors Qu, Qv, Qw of the switching means 9 are turned off by the control signal from the control circuit 11, the transistor Q of the switching means 9 is turned off.
The voltage due to the current flowing when u, Qv, and Qw are on is superimposed on the generated voltage Vg of the armature coils 1ua, 1va, and 1wa of the synchronous generator 1, and flows into the battery 21 through the diode bridge 3. This current change Ioff is:

【0042】[0042]

【式4】Ioff=〔(Vb−Vg)/L〕・(T−t) となる。このダイオードブリッジ3からの出力電流は、
図2(d)に示すような波形となる。また、同期発電機
1の各電機子コイル1ua,1va,1waの出力電流Iは、
図2(e)に示すような波形となる。
[Formula 4] Ioff = [(Vb−Vg) / L] · (Tt) The output current from this diode bridge 3 is
The waveform is as shown in FIG. The output current I of each armature coil 1ua, 1va, 1wa of the synchronous generator 1 is
The waveform is as shown in FIG.

【0043】そして、IonとIoffとは等しいので、And since Ion and Ioff are equal,

【0044】[0044]

【式5】 (Vg/L)・t=〔(Vb−Vg)/L〕・(T−t) となり、これを変形すると、[Formula 5] (Vg / L) · t = [(Vb−Vg) / L] · (Tt).

【0045】[0045]

【式6】Vg=〔(T−t)/T〕・Vb となり、同期発電機1の出力電圧Vgは、バッテリ電圧
Vbの(T−t)/T倍の電圧となる。したがって、同
期発電機1の電機子コイル1ua,1va,1waの発電電圧
Vgがバッテリ21の電圧Vbより低い電圧であって
も、バッテリ21を充電することが可能になる。
[Formula 6] Vg = [(T−t) / T] · Vb, and the output voltage Vg of the synchronous generator 1 is (T−t) / T times the battery voltage Vb. Therefore, even if the generated voltage Vg of the armature coils 1ua, 1va, 1wa of the synchronous generator 1 is lower than the voltage Vb of the battery 21, the battery 21 can be charged.

【0046】次に、図1及び図3を参照しながら、第1
の実施例の車両用交流発電機の回転数に対する出力電流
の関係について説明する。
Next, referring to FIG. 1 and FIG.
The relationship between the output current and the number of revolutions of the vehicle alternator of the embodiment will be described.

【0047】図3は、前記発電機1の回転数Nに対する
出力電流Iの関係を示す特性図であり、横軸に回転数N
を、縦軸に出力電流Iを、それぞれとったものである。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the output current I and the rotation speed N of the generator 1, wherein the horizontal axis indicates the rotation speed N.
And the vertical axis represents the output current I.

【0048】図3において、Xは従来の発電機の出力特
定であって、(T−t)/T=1、すなわちスイッチン
グ手段9が常時オフのときの出力特性を表している。ま
た、Yは(T−t)/T=0.5のときの出力特性を表
している。すなわち、スイッチング手段9によるスイッ
チングをしない同期発電機1にあっては、X特性のA点
以下で発電をしない。これに対して、(T−t)/T=
0.5でスイッチング手段9をスイッチングした同期発
電機1にあっては、最低発電回転数がY特性のC点に移
動する。このC点の回転数は、A点の1/2の回転数に
なる。また、常時スイッチング手段をオフした場合には
B点まで電流を取り出せるが、本第1の実施例はスイッ
チング手段をオンオフ制御しているので、図2(e)の
電流のうちオフ時の電流しか取り出せないから、B点の
1/2の電流値であるD点に移動してしまう。
In FIG. 3, X indicates the output of the conventional generator, and represents the output characteristic when (Tt) / T = 1, that is, when the switching means 9 is always off. Y represents output characteristics when (T−t) /T=0.5. That is, the synchronous generator 1 that does not switch by the switching means 9 does not generate power below the point A of the X characteristic. On the other hand, (T−t) / T =
In the synchronous generator 1 having switched the switching means 9 at 0.5, the lowest power generation rotation speed moves to the point C of the Y characteristic. The number of rotations at the point C is half the number of rotations of the point A. When the switching means is always turned off, a current can be taken up to point B. However, in the first embodiment, since the switching means is controlled to be on and off, only the off-state current of the current shown in FIG. Since it cannot be taken out, it moves to point D, which is half the current value of point B.

【0049】したがって、(T−t)/T=0.5のと
き、あたかも電機子コイル1の巻数が2倍になったよう
な特性を示すことになる。
Therefore, when (T−t) /T=0.5, the characteristics are as if the number of turns of the armature coil 1 were doubled.

【0050】また、オンオフ比(T−t)/Tを1から
徐々に低下させてゆくと、あたかも電機子コイル1の巻
数がT/(T−t)倍となるような特性を示し、従来の
車両用交流発電機では充電できなかった回転数でも充電
することが可能になる。
Further, when the on / off ratio (Tt) / T is gradually decreased from 1, the characteristic is as if the number of turns of the armature coil 1 is T / (Tt) times. It is possible to charge even at a rotational speed that could not be charged by the vehicle alternator.

【0051】以上のように第1の実施例では、少ない部
品(スイッチング手段9、制御回路11)を使用するこ
とにより、従来ではできなかった発電機の特性を変更す
ることができるという効果を有することになる。
As described above, in the first embodiment, by using a small number of components (the switching means 9 and the control circuit 11), there is an effect that the characteristics of the generator, which could not be conventionally achieved, can be changed. Will be.

【0052】図4は、本発明の第2の実施例を示す回路
図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【0053】図4に示す第2の実施例において、制御回
路11は、パルス制御信号を形成する駆動回路13と、
この駆動回路13からの各制御信号をトランジスタQ
u,Qv,Qwの各ベースに供給する抵抗Ru,Rv,
Rwと、同期発電機1の回転数を検出する回転検出器1
4とから構成されており、他の構成は第1の実施例と同
様な構成となっており、図4で図1と同一の符号は図1
とそれぞれ同一のものを示す。前記回転検出器14は、
例えば、発電機の回転軸に取り付けられた回転センサで
構成され前記発電機1の回転数を検出して回転数が所定
の値より小さいときに信号を出力するような構成となっ
ている。前記駆動回路13は、前記回転検出器14から
のオンオフ動作信号があるときに、スイッチング手段9
のトランジスタQu,Qv,Qwの各ベースに抵抗R
u,Rv,Rwを介して駆動パルスを送出するような回
路構成となっている。
In the second embodiment shown in FIG. 4, the control circuit 11 includes a driving circuit 13 for forming a pulse control signal,
Each control signal from the drive circuit 13 is applied to a transistor Q
resistors Ru, Rv, supplied to the bases u, Qv, Qw, respectively.
Rw and a rotation detector 1 for detecting the number of rotations of the synchronous generator 1
4 are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals in FIG. 4 as those in FIG.
And the same ones are shown. The rotation detector 14 includes:
For example, it is constituted by a rotation sensor attached to the rotating shaft of the generator, configured to detect the rotation speed of the generator 1 and output a signal when the rotation speed is smaller than a predetermined value. When there is an on / off operation signal from the rotation detector 14, the drive circuit 13
The resistance R is connected to each base of the transistors Qu, Qv, and Qw.
The circuit configuration is such that a drive pulse is transmitted via u, Rv, and Rw.

【0054】このような第2の実施例の作用を図4及び
図5を参照して説明する。
The operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0055】上記第1の実施例では、オンオフ比(T−
t)/Tを一定で駆動すると、図3に示すようなY特性
となり、E点より低い回転数では従来の発電機よりも多
く出力電流を取り出すことができるが、E点より高い回
転数では逆に出力電流が小さくなってしまっていた。
In the first embodiment, the on / off ratio (T−
When t) / T is driven at a constant value, a Y characteristic as shown in FIG. 3 is obtained. At a rotation speed lower than the point E, more output current can be taken out than with the conventional generator, but at a rotation speed higher than the point E, Conversely, the output current has become smaller.

【0056】そこで、第2の実施例では、回転検出器1
4で同期発電機1の回転数を監視しておき、E点より低
い回転数の場合に回転検出器14からオンオフ動作信号
を出力し、駆動回路13を動作させる。これにより、同
期発電機1がE点より低い回転数で回転しているとき
に、駆動回路13を動作させてスイッチング手段9のト
ランジスタQu,Qv,Qwをオンオフ制御する。ま
た、回転検出器14は、同期発電機1の回転数がE点よ
り高くなったときには、オンオフ動作信号の出力を止め
て、駆動回路13の動作を停止させる。これにより、ス
イッチング手段9のトランジスタQu,Qv,Qwは動
作しなくなるので、同期発電機1は従来の特性Xで発電
をすることになる。この結果、この第2の実施例の車両
用交流発電機は、図5の実線で示すように、E点以下で
低い回転でも充電可能になり、かつE点以上で本来当該
同期発電機1の持っている最大出力で電流を取り出せる
ような特性を呈することになる。
Therefore, in the second embodiment, the rotation detector 1
At 4, the rotational speed of the synchronous generator 1 is monitored, and when the rotational speed is lower than the point E, an on / off operation signal is output from the rotation detector 14 to operate the drive circuit 13. Accordingly, when the synchronous generator 1 is rotating at a lower rotation speed than the point E, the drive circuit 13 is operated to control the transistors Qu, Qv, and Qw of the switching means 9 to be on / off. When the rotation speed of the synchronous generator 1 becomes higher than the point E, the rotation detector 14 stops outputting the on / off operation signal and stops the operation of the drive circuit 13. As a result, the transistors Qu, Qv, and Qw of the switching means 9 do not operate, so that the synchronous generator 1 generates power with the conventional characteristic X. As a result, as shown by the solid line in FIG. 5, the vehicular AC generator of the second embodiment can be charged even at a low rotation below the point E, and originally above the point E, The characteristic is such that the current can be taken out with the maximum output that it has.

【0057】図6乃至図9は、本発明の第3の実施例を
説明するための図であり、図6は本発明の第3の実施例
を示す回路図である。
FIGS. 6 to 9 are diagrams for explaining a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【0058】図6に示す第3の実施例において、制御回
路11は、回転数・電圧変換回路15と、変換駆動回路
16と、抵抗Ru,Rv,Rwとから構成されており、
他の構成は第1の実施例と同様な構成となっている。回
転数・電圧変換回路15は、同期発電機1の回転数を取
り込み、同期発電機1の回転数に比例した電圧に変換で
きるように構成されている。変換駆動回路16は、回転
検出器14からの出力電圧に比例してオンオフ比〔(T
−t)/T〕に変換したパルス制御信号を、抵抗Ru,
Rv,Rwを介してスイッチング手段9のトランジスタ
Qu,Qv,Qwのベースに供給し、トランジスタQ
u,Qv,Qwをオンオフ駆動できるように構成されて
いる。
In the third embodiment shown in FIG. 6, the control circuit 11 comprises a rotation speed / voltage conversion circuit 15, a conversion drive circuit 16, and resistors Ru, Rv, Rw.
Other configurations are similar to those of the first embodiment. The rotation speed / voltage conversion circuit 15 is configured to take in the rotation speed of the synchronous generator 1 and convert it into a voltage proportional to the rotation speed of the synchronous generator 1. The conversion drive circuit 16 controls the on / off ratio [(T
−t) / T] is converted to a resistance Ru,
Rv and Rw are supplied to the bases of the transistors Qu, Qv and Qw of the switching means 9, and the transistors Q
u, Qv, and Qw can be driven on and off.

【0059】このような第3の実施例の動作を図6乃至
図9を参照して説明する。
The operation of the third embodiment will be described with reference to FIGS.

【0060】まず、従来の車両用交流発電機の出力特性
Xは、図8に示すような特性となることは既に説明した
とおりである。また、第3の実施例において、オンオフ
比〔(T−t)/T〕を2/3、1/2、1/3と固定
してスイッチング手段9を駆動したとすると、図8に示
すように、各オンオフ比において特性C、D、Eが得ら
れることになる。すなわち、図8の特性から分かるよう
に、従来の特性Xが原点0を通る直線で接する点F(回
転数Nb)以上の回転数ではオンオフ比を1とし、それ
以下の回転数では回転数が低下すればするほどオンオフ
比の漸次低下させれば、各回転数で発電機のもっている
最大出力を得られることになる。
First, as described above, the output characteristic X of the conventional vehicle alternator has the characteristic shown in FIG. Further, in the third embodiment, assuming that the on / off ratio [(Tt) / T] is fixed to 2/3, 1/2, and 1/3 to drive the switching means 9, as shown in FIG. In addition, characteristics C, D, and E are obtained at each on / off ratio. That is, as can be seen from the characteristics of FIG. 8, the on / off ratio is set to 1 at a rotation speed equal to or higher than a point F (rotation speed Nb) where the conventional characteristic X contacts with a straight line passing through the origin 0, and at a rotation speed lower than that, the rotation speed is reduced. If the on / off ratio is gradually reduced as the power decreases, the maximum output of the generator at each rotation speed can be obtained.

【0061】そこで、回転数・電圧変換回路15では、
回転数に比例して電圧信号を出力する。変換駆動回路1
6ではこの回転・電圧変換回路15の出力に基づいて、
図7に示すように、回転数Nb以下では回転数に比例し
てオンオフ比〔(T−t)/T〕変化させる制御信号を
出力し、回転数Nb以上では回転数に関係なくオンオフ
比〔(T−t)/T=1〕の制御信号を出力する。その
出力された制御信号は、抵抗Ru,Rv,Rwを介して
トランジスタQu,Qv,Qwの各ベースに与えられ
る。各トランジスタQu,Qv,Qwは、上記制御信号
によりオンオフする。
Therefore, in the rotation speed / voltage conversion circuit 15,
A voltage signal is output in proportion to the rotation speed. Conversion drive circuit 1
6, based on the output of the rotation / voltage conversion circuit 15,
As shown in FIG. 7, a control signal for changing the on / off ratio [(T−t) / T] in proportion to the rotation speed is output below the rotation speed Nb, and above the rotation speed Nb, regardless of the rotation speed. (T−t) / T = 1]. The output control signal is applied to the bases of the transistors Qu, Qv, Qw via the resistors Ru, Rv, Rw. Each of the transistors Qu, Qv, Qw is turned on / off by the control signal.

【0062】このように動作することにより、車両用交
流発電機では、出力端子19a,19bから取り出せる
出力電流Iと同期発電機1の回転数Nとの関係が、図9
に示すように、回転数0から回転数Nbまで直線で電流
Iが増加し、回転数Nb以降では従来の車両用交流発電
機と同様な発電特性を呈するとこになる。
By operating as described above, in the automotive alternator, the relationship between the output current I that can be extracted from the output terminals 19a and 19b and the rotational speed N of the synchronous generator 1 is shown in FIG.
As shown in (1), the current I increases linearly from the rotation speed 0 to the rotation speed Nb, and after the rotation speed Nb, the power generation characteristics are similar to those of the conventional vehicle AC generator.

【0063】なお、上記第3の実施例では、回転数Nb
が使用回転数より低い回転数の場合を説明したが、回転
数Nbが使用最高回転数になるように同期発電機1を選
定すれば、原点0から使用最高回転数まで直線的に出力
電流が増加する車両用交流発電機とすることもできる。
In the third embodiment, the rotation speed Nb
Has been described in the case where the rotation speed is lower than the use rotation speed. However, if the synchronous generator 1 is selected such that the rotation speed Nb becomes the maximum use rotation speed, the output current linearly increases from the origin 0 to the maximum use rotation speed An increasing vehicle alternator can also be used.

【0064】図10は、本発明の第4の実施例を示す回
路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【0065】この第4の実施例では、同期機を電動発電
運転するために使用するインバータ回路中のトランジス
タに該トランジスタをオンオフ制御する制御回路を付加
し、第1の実施例のダイオードブリッジ3とスイッチン
グ手段9とを実現した点に特徴がある。図10で17は
インバータ回路を示し、これはトランジスタQun,Qv
n,Qwn、Qum,Qvm,Qwmと、ダイオードDun,Dv
n,Dwn、Dum,Dvm,Dwmとを備え、次のように構成
されている。各トランジスタQun,Qvn,Qwnには、ダ
イオードDun,Dvn,Dwnがそれぞれ並列接続されてい
る。また、各トランジスタQum,Qvm,Qwmには、ダイ
オードDum,Dvm,Dwmがそれぞれ並列接続されてい
る。トランジスタQun,Qvn,Qwnのコレクタは共通接
続されて出力端子19aに接続されている。各トランジ
スタQun,Qvn,Qwnのエミッタは、各トランジスタQ
um,Qvm,Qwmのコレクタにそれぞれ直列接続されてい
る。各トランジスタQum,Qvm,Qwmのエミッタは共通
接続されて出力端子19bに接続されている。各トラン
ジスタQun,Qvn,Qwnのエミッタと各トランジスタQ
um,Qvm,Qwmのコレクタの接続点は、それぞれ電機子
コイル1ub,1vb,1wbに接続されている。
In the fourth embodiment, a control circuit for turning on and off the transistor is added to the transistor in the inverter circuit used for the motor generator operation of the synchronous machine, and the diode bridge 3 of the first embodiment is connected to the transistor. The feature is that the switching means 9 is realized. In FIG. 10, reference numeral 17 denotes an inverter circuit, which is composed of transistors Qun and Qv.
n, Qwn, Qum, Qvm, Qwm and diodes Dun, Dv
n, Dwn, Dum, Dvm, and Dwm, and are configured as follows. Diodes Dun, Dvn, Dwn are connected in parallel to the transistors Qun, Qvn, Qwn, respectively. Diodes Dum, Dvm, Dwm are connected in parallel to the transistors Qum, Qvm, Qwm, respectively. The collectors of the transistors Qun, Qvn, Qwn are commonly connected and connected to the output terminal 19a. The emitter of each transistor Qun, Qvn, Qwn is
The collectors of um, Qvm and Qwm are connected in series. The emitters of the transistors Qum, Qvm, Qwm are commonly connected and connected to the output terminal 19b. The emitter of each transistor Qun, Qvn, Qwn and each transistor Qn
The connection points of the collectors of um, Qvm, and Qwm are connected to armature coils 1ub, 1vb, and 1wb, respectively.

【0066】また、第4の実施例の特徴である制御回路
11は、発振回路で構成される駆動回路13と、抵抗R
u,Rv,Rwと、ダイオードDup,Dvp,Dwpとから
なり、駆動回路13からの制御信号を、抵抗Ru・ダイ
オードDupを介してトランジスタQumのベースに、抵抗
V・ダイオードDvpを介してトランジスタQvmのベー
スに、抵抗Rw・ダイオードDwpを介してトランジスタ
Qwmのベースに、それぞれ供給できるようになってい
る。上記ダイオードDup,Dvp,Dwpは、インバータ駆
動回路からの信号に干渉しないために挿入したものであ
る。
The control circuit 11, which is a feature of the fourth embodiment, comprises a driving circuit 13 composed of an oscillation circuit and a resistor R.
u, Rv, consists of a Rw, diodes Dup, Dvp, and Dwp, a control signal from the drive circuit 13, to the base of the transistor Qum through the resistor Ru · diodes Dup, via a resistor R V · diode Dvp transistor The base of Qvm can be supplied to the base of the transistor Qwm via the resistor Rw and the diode Dwp. The diodes Dup, Dvp, and Dwp are inserted so as not to interfere with signals from the inverter drive circuit.

【0067】また、他の構成は第1の実施例と同様であ
り、図10で図1と同一の符号は図1とそれぞれ同一も
のを示す。
Other configurations are the same as those of the first embodiment. In FIG. 10, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components as those in FIG.

【0068】このような第4の実施例の動作を説明す
る。
The operation of the fourth embodiment will be described.

【0069】同期発電機1を同期電動機として使用する
場合には、図示しないインバータ駆動回路の駆動信号に
よりインバータ回路17のトランジスタQun,Qvn,Q
wn、Qum,Qvm,Qwmをオンして、バッテリ21の直流
電力を交流電力に変換し、同期発電機1の電機子コイル
1ua,1va,1wa、1ub,1vb,1wbに供給する。これ
により、同期発電機1は、電動機として動作して回転軸
から運動出力を得ることができる。
When the synchronous generator 1 is used as a synchronous motor, the transistors Qun, Qvn, Qn of the inverter circuit 17 are driven by a drive signal of an inverter drive circuit (not shown).
wn, Qum, Qvm, and Qwm are turned on to convert the DC power of the battery 21 into AC power, and supply the AC power to the armature coils 1ua, 1va, 1wa, 1ub, 1vb, 1wb of the synchronous generator 1. Thereby, the synchronous generator 1 can operate as an electric motor and obtain a motion output from the rotating shaft.

【0070】一方、同期発電機1として使用するときに
は、図示しないインバータ駆動回路を停止させると、各
トランジスタがオフしインバータ回路17は、ダイオー
ドDun,Dvn,Dwn、Dum,Dvm,Dwmがダイオードブ
リッジ3として作用し、同期発電機1に発生した交流電
力は直流電力としてバッテリ21に充電される。ここま
では従来の周知の動作である。
On the other hand, when used as the synchronous generator 1, when an inverter drive circuit (not shown) is stopped, each transistor is turned off, and the inverter circuit 17 includes diodes Dun, Dvn, Dwn, Dum, Dvm, and Dwm that are connected to the diode bridge 3. The AC power generated in the synchronous generator 1 is charged to the battery 21 as DC power. The operation up to this point is a conventional well-known operation.

【0071】本第4の実施例では、同期発電機1の上述
の如き発電動作中にトランジスタQum,Qvm,Qwmをス
イッチング手段9として作用させる点に特徴がある。即
ち、トランジスタQun,Qvn,Qwnをオフ状態のままで
制御回路11の駆動回路13から制御信号を抵抗Ru,
Rv,Rw、ダイオードDup,Dvp,Dwpをそれぞれ介
してスイッチング手段9のトランジスタQum,Qvm,Q
wmのベースに供給し、トランジスタQum,Qvm,Qwmを
オンオフさせる。これにより、トランジスタQum,Qv
m,Qwmがオンのときに、電機子コイル1ub,1vb,1w
b等に電力を蓄え、ダイオードDum,Dvm,Dwmがオフ
のときに電機子コイル1ua,1va,1waに発生した電圧
と電機子コイル1ub,1vb,1wb等に蓄えた電力を重畳
して出力端子19a,19bから出力する。これによ
り、バッテリ21の充電が可能になり、第1の実施例と
同様な回路動作となる。
The fourth embodiment is characterized in that the transistors Qum, Qvm, Qwm act as the switching means 9 during the above-described power generation operation of the synchronous generator 1. That is, while the transistors Qun, Qvn, and Qwn remain in the off state, the control signal is transmitted from the drive circuit 13 of the control circuit 11 to the resistors Ru,
The transistors Qum, Qvm, Q of the switching means 9 are connected via Rv, Rw and diodes Dup, Dvp, Dwp, respectively.
It is supplied to the base of wm to turn on / off the transistors Qum, Qvm, Qwm. Thereby, the transistors Qum, Qv
When m and Qwm are on, the armature coils 1ub, 1vb, 1w
b, etc., and superimpose the voltage generated in the armature coils 1ua, 1va, 1wa when the diodes Dum, Dvm, Dwm are off and the power stored in the armature coils 1ub, 1vb, 1wb, etc., and output terminals. Output from 19a and 19b. As a result, the battery 21 can be charged, and the circuit operation is the same as that of the first embodiment.

【0072】このように第4の実施例は同期機を電動発
電運転するのに使用するインバータ装置のトランジスタ
部分のトランジスタQum,Qvm,Qwmをオンオフ駆動で
きる制御回路11を付加するだけで、部品点数を少なく
て低回転でのバッテリ21の充電が可能になるような発
電特性を得ることができる。
As described above, in the fourth embodiment, the control circuit 11 capable of driving the transistors Qum, Qvm, and Qwm of the transistor portion of the inverter device used for the motor generator operation of the synchronous machine is added only, and the number of parts is reduced. And a power generation characteristic that makes it possible to charge the battery 21 at a low rotation speed.

【0073】上記各実施例では、スイッチング手段9と
してトランジスタQu,Qv,Qwを使用していたが、
スイッチング作用を実現できる素子であればよく、例え
ばサイリスタ(SCR)や、ゲートターンオフサイリス
タ(GTO)等を使用してもよい。
In each of the above embodiments, the transistors Qu, Qv, and Qw are used as the switching means 9.
Any element that can realize the switching action may be used, and for example, a thyristor (SCR), a gate turn-off thyristor (GTO), or the like may be used.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、スイッチング手段をオンオフ制御するととも
に、スイッチング手段のオン時に電機子コイルに流れる
電流を該スイッチング手段により電機子コイルに与えこ
れを電力として電機子コイルのインダクタンス成分に蓄
え、電機子コイルの発電電圧に重畳できるようにしたの
で、低速回転しているときにも、簡単な回路構成でもっ
て出力電流を大きくとれるという効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the switching means is turned on and off, and the current flowing through the armature coil when the switching means is turned on is given to the armature coil by the switching means. Is stored in the inductance component of the armature coil as electric power and can be superimposed on the generated voltage of the armature coil, so that even when the motor is rotating at a low speed, the output current can be increased with a simple circuit configuration. .

【0075】また、請求項2記載の発明によれば、所定
の回転数以下ではスイッチング手段をオンオフ制御し、
所定回転以上ではスイッチング手段をオフとしておくの
で、所定回転数以下では大きな発電電流を取り出せ、所
定回転数以上では当該発電機の持つ最大能力で発電がで
きる効果がある。
According to the second aspect of the present invention, the on / off control of the switching means is performed at a predetermined rotational speed or less.
Since the switching means is turned off at a predetermined rotation speed or more, a large generated current can be taken out at a predetermined rotation speed or less, and power generation can be performed at the maximum capacity of the generator at a predetermined rotation speed or more.

【0076】さらに、請求項3記載の発明では、前記所
定の回転数を、スイッチング手段をオンオフ制御しない
ときの特性と、スイッチング手段をオンオフ制御したと
きの特性の交点としたので、当該交点以下のときに回転
数の割りには大きな電流を取り出せ、当該交点以上の回
転数のときには当該発電機の持つ最大能力で発電ができ
る効果がある。
Further, according to the third aspect of the present invention, the predetermined number of revolutions is defined as an intersection of a characteristic when the switching means is not on / off controlled and a characteristic when the switching means is on / off controlled. In some cases, a large current can be taken out depending on the number of rotations, and when the number of rotations is equal to or higher than the intersection, there is an effect that power can be generated with the maximum capacity of the generator.

【0077】請求項4記載の発明では、所定回転数以下
では回転に応じて漸次小さくなるオンオフ比でスイッチ
ング手段をオンオフ制御し、所定回転以上ではスイッチ
ング手段をオフとしておくので、所定回転数まで直線的
に電流が増加し、所定回転数以上では当該発電機の持つ
最大能力で発電ができる効果がある。
According to the fourth aspect of the present invention, the on / off control of the switching means is performed at an on / off ratio that gradually decreases in accordance with the rotation at a predetermined rotation speed or less, and the switching device is turned off at a predetermined rotation speed or more. In this case, the electric current is increased, and when the number of rotations is equal to or more than the predetermined number of revolutions, the electric power can be generated with the maximum capacity of the generator.

【0078】また、請求項5記載の発明では、前記発電
機の出力特性が原点を通る直線と接する回転数でオフ時
間の比が最大となるようにスイッチング手段を制御して
いるので、回転数の増加に伴って出力電流が増加する電
流を取り出すことができる効果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, the switching means is controlled such that the output characteristic of the generator has the maximum off-time ratio at the number of revolutions in contact with a straight line passing through the origin. There is an effect that a current whose output current increases with the increase of the current can be extracted.

【0079】請求6記載の発明では、発電機を電動機と
して使用する際に使用するインバータ装置をダイオード
ブリッジとスイッチング手段とに兼用し、このスイッチ
ング手段をオンオフ制御するようにしているので、部品
点数を少なして低速回転しているときにも、出力電流を
大きくとれるという効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, the inverter device used when the generator is used as the motor is also used as the diode bridge and the switching means, and the switching means is controlled to be on / off. There is an effect that the output current can be increased even when the rotation speed is low.

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

【図1】本発明に係る車両用交流発電機の第1の実施例
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an automotive alternator according to the present invention.

【図2】同第1の実施例の作用を説明するためのタイム
チャートである。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the first embodiment.

【図3】同第1の実施例の電流出力・回転数の関係を示
す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a current output and a rotation speed of the first embodiment.

【図4】同第2の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment.

【図5】同第2の実施例の電流出力・回転数の関係を示
す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a current output and a rotation speed of the second embodiment.

【図6】同第3の実施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment.

【図7】同第3の実施例のオンオフ比と回転数の関係を
示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between an on / off ratio and a rotation speed of the third embodiment.

【図8】同第3の実施例の電流・回転数の関係を示す特
性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between current and rotation speed in the third embodiment.

【図9】同第3の実施例の電流出力・回転数の関係を示
す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a current output and a rotation speed of the third embodiment.

【図10】同第4の実施例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a fourth embodiment.

【図11】従来の車両用交流発電機を示す回路図であ
る。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a conventional automotive alternator.

【図12】従来の車両用交流発電機の出力電流・回転数
の関係を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between an output current and a rotation speed of a conventional automotive alternator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 同期発電機 1ua 電機子コイル 1va 電機子コイル 1wa 電機子コイル 1ub 電機子コイル 1vb 電機子コイル 1wb 電機子コイル 2 界磁コイル 3 ダイオードブリッジ 5 電圧調整器 9 スイッチング手段 11 制御回路 13 駆動回路 14 回転検出器 15 回転数・電圧変換回路 16 変換駆動回路 17 インバータ回路 21 バッテリ 23 負荷 Q トランジスタ Qu トランジスタ Qv トランジスタ Qw トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Synchronous generator 1ua armature coil 1va armature coil 1wa armature coil 1ub armature coil 1vb armature coil 1wb armature coil 2 Field coil 3 Diode bridge 5 Voltage regulator 9 Switching means 11 Control circuit 13 Drive circuit 14 Rotation Detector 15 Rotation speed / voltage conversion circuit 16 Conversion drive circuit 17 Inverter circuit 21 Battery 23 Load Q transistor Qu transistor Qv transistor Qw transistor

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 発電機の電機子コイルとバッテリとの間
に接続され、該発電機からの交流出力を整流して直流成
分を該バッテリに供給するための複数のダイオード素子
から成るダイオードブリッジ手段と、 電機子コイルからの電機子電流を短絡する様に前記発電
機の電機子コイルと前記ダイオードブリッジ手段との間
に接続されたスイッチング手段と、 前記スイッチング
手段を所定条件下が所定周期で連続的にオン・オフ制御
する制御手段と、 を備え、 前記スイッチング手段のオン期間は上記発電機の電機子
コイルに該短絡電流を与えて前記電機子コイルのインダ
クタンス成分に電力として蓄積し、前記スイッチング手
段のオフ期間は該蓄積された蓄積電力を前記ダイオード
ブリッジ手段を介して上記バッテリに供給する様に構成
したこと、 を特徴とする車両用交流発電機。
1. A diode bridge means connected between an armature coil of a generator and a battery and comprising a plurality of diode elements for rectifying an AC output from the generator and supplying a DC component to the battery. Switching means connected between the armature coil of the generator and the diode bridge means so as to short-circuit the armature current from the armature coil; and Control means for performing on / off control in a controlled manner, wherein during the on-period of the switching means, the short-circuit current is applied to an armature coil of the generator to accumulate electric power in an inductance component of the armature coil, and the switching is performed. Means for supplying the accumulated power to the battery via the diode bridge means during the off period of the means. Automotive alternator according to claim.
【請求項2】 前記制御手段は、前記発電機からの回転
数信号を取り込み、当該発電機の回転数が所定の回転数
より小さいときに信号を出力する回転検出器と、前記回
転検出器からの信号により前記スイッチング手段をオン
・オフ動作させる駆動回路とから構成したことを特徴と
する請求項1記載の車両用交流発電機。
2. The control device according to claim 1, further comprising: a rotation detector that receives a rotation speed signal from the generator, and outputs a signal when the rotation speed of the generator is smaller than a predetermined rotation speed. 2. The alternator for a vehicle according to claim 1, further comprising a drive circuit for turning on / off the switching means in response to the signal.
【請求項3】 前記回転検出器は、前記発電機からの回
転数信号を取り込み、前記発電機からの回転数が、前記
スイッチング手段をオン・オフ動作させたときの出力特
性と前記スイッチング手段を常時オフとしたときの出力
特性との交点以下の回転数のときに、駆動回路を動作さ
せる信号を出力するような回路構成としたことを特徴と
する請求項2記載の車両用交流発電機。
3. The rotation detector fetches a rotation speed signal from the generator, and the rotation speed from the generator determines an output characteristic when the switching unit is turned on and off and the switching characteristic. 3. The alternator for a vehicle according to claim 2, wherein the circuit is configured to output a signal for operating the drive circuit when the number of rotations is equal to or less than the intersection with the output characteristic when the switch is normally off.
【請求項4】 前記制御手段は、前記発電機からの回転
数信号を取り込み、前記発電機の回転数が所定の回転数
以下のときに、回転数の連続的な変化に対応してオン・
オフ期間に占めるオフ時間が漸次変化するオンオフ比で
前記スイッチング手段をオン・オフ動作させる様に構成
されたことを特徴とする請求項1記載の車両用交流発電
機。
4. The control means captures a rotation speed signal from the generator, and when the rotation speed of the generator is equal to or less than a predetermined rotation speed, turns on / off in response to a continuous change in the rotation speed.
2. The vehicle alternator according to claim 1, wherein said switching means is turned on and off at an on / off ratio in which an off time occupying an off period gradually changes.
【請求項5】 前記制御回路が、前記発電機の出力特性
が原点を通る直線と接する回転数でオフ時間の比が最大
になるような信号を出力するように構成されたことを特
徴とする請求項1または4に記載の車両用交流発電機。
5. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit outputs a signal such that an output characteristic of the generator has a maximum off-time ratio at a rotation speed in contact with a straight line passing through the origin. The vehicle alternator according to claim 1 or 4.
【請求項6】 前記ダイオードブリッジ手段と前記スイ
ッチング手段とがそれぞれ、前記発電機を電動機として
駆動する際に使用するインバータ装置のダイオード素子
とスイッチング手段とで構成されたことを特徴とする請
求項1記載の車両用交流発電機。
6. The switching device according to claim 1, wherein the diode bridge means and the switching means comprise a diode element and a switching means of an inverter device used when the generator is driven as a motor. The alternator for a vehicle according to the above.
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