JP3519061B2 - 車両用回転電機 - Google Patents
車両用回転電機Info
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Description
る機関の始動と、発電機動作による車両への電力供給が
可能な車両用回転電機に関するものである。
り、図2においては、その一例として、巻線型同期機の
構造を有する回転電機について説明する。なお、永久磁
石型同期機、リラクタンス型同期機、かご型誘導機及び
巻線型誘導機等の構造を有するものであってもよい。図
において、51は一端部に内燃機関と双方向動力伝達可
能に設置されたプーリ、52はこのプーリ51が固定さ
れた回転子軸、53はこの回転子軸52に固定された回
転子鉄心、54はこの回転子鉄心53の周囲に巻回され
た界磁巻線であり、これら回転子軸52,回転子鉄心5
3,界磁巻線54により回転子が構成されている。55
は回転子に対向配置された固定子鉄心、56はこの固定
子鉄心55に巻回された多相固定子巻線であり、これら
固定子鉄心55,固定子巻線56により固定子が構成さ
れている。
めの一対の軸受、59は固定子を支持するためのブラケ
ット、60は界磁巻線54に電流を供給するためのスリ
ップリング、61はスリップリング60に摺接する一対
のブラシ、62はこのブラシ61をスリップリング60
に押し付けるばね、63はこれらスリップリング60,
ブラシ61,ばね62を収納したブラシホルダである。
びスリップリング60を介して界磁巻線54に励磁電流
が供給されると、回転子鉄心53に磁束が発生する。電
動機動作時はこの状態において、多相固定子巻線56に
多相交流電流を供給することにより、回転子に回転力が
発生する。尚、同時に電磁クラッチ界磁コイル64に通
電し、電磁クラッチ従動体65を電磁クラッチ本体接離
面66に吸引することにより、遊星歯車機構における内
歯車67が固定される。
から太陽歯車68、遊星歯車69、キャリア70、プー
リ51、プーリ51に巻かれたベルト(回転力の伝達手
段としてポリVベルトの他、歯付きベルト、チェーン等
を使用してもよい)を経て負荷へと動力が伝達される。
このように、内部に減速機構を持つことにより、電動機
を高速で回転させ、出力部であるプーリ51に減速比に
比例した回転力を発生させることができる。
一方向クラッチ従動体72に対し空転動作となる。発電
機動作による電気負荷への電力供給時は、ブラシ61、
スリップリング60を介し、界磁巻線54に励磁電流を
供給し、回転子鉄心53に磁束が発生した状態で、回転
子に回転力がプーリ51によって伝達される。
イル64の通電を遮断し、内歯車67及びヨーク73は
フリーとなるので、これらはプーリ51の回転速度と同
じ回転速度で回転し、それとともに回転子も回転するの
で、多相固定子巻線56に電力が発生する。この場合、
一方向クラッチ駆動体71と、従動体72は結合状態と
なる。
は以上のように構成されているので、例えばアイドリン
グ時、エアコン等の負荷が投入された時においては、内
燃機関の負担が増加するので、機関の回転速度が低下
し、この回転速度の低下に対応する為に、一時的に車両
用回転電機の発電を停止し、内燃機関の負荷を一部低減
していたが、この場合においても車両用回転電機の回転
子を駆動する動力が必要であるという問題点があった。
る為になされたものであり、例えばアイドリング時、エ
アコン等の負荷が投入された時、車両用回転電機の回転
子を回転(力行運転)させることにより、内燃機関によ
っては発電動作を行なっていない時の回転子駆動動力を
軽減することを目的とするものである。
る車両用回転電機は、一端部に内燃機関と双方向動力伝
達可能に設置したプーリと、このプーリが固定された回
転子軸と、この回転子軸に固定された回転子と、この回
転子に対向配置された固定子と、回転子軸とプーリの間
に介在する減速機構と、回転子軸に構成された一方向ク
ラッチとから構成されるものであって、内燃機関運転中
に内燃機関の回転速度×プーリ比で求められる速度以上
の回転速度で電動機動作を行なうものである。
は、プーリと内燃機関との間の動力伝達をベルトで行な
うものである。
は、アイドリング時エアコン等の負荷投入を検知した
時、内燃機関の回転速度×プーリ比で求められる速度以
上の回転速度で電動機動作を行なうようにしたものであ
る。
は、車両の急加速を検知したとき、内燃機関の回転速度
×プーリ比で求められる速度以上の回転速度で電動機動
作を行なうようにしたものである。
は、電動機動作中バッテリーの電圧を監視し、バッテリ
ー電圧が閾値以下になったときは、内燃機関の回転速度
×プーリ比で求められる速度以上の回転速度で電動機動
作を行なうことを停止し、発電動作を開始するものであ
る。
一実施形態を図に基づいて説明する。図1はこの発明の
実施の形態1による車両用回転電機を示す断面図であ
り、本実施形態においては、一例として、巻線型同期機
の構造を有する回転電機について説明するが、永久磁石
型同期機、リラクタンス型同期機、かご型誘導機及び巻
線型誘導機等の構造を有するものであってもよい。図に
おいて、1は一端部に内燃機関と双方向動力伝達可能に
設置されたプーリ、2はこのプーリ1が固定された回転
子軸、3はこの回転子軸2に固定された回転子鉄心、4
はこの回転子鉄心3の周囲に巻回された界磁巻線であ
り、これら回転子軸2,回転子鉄心3,界磁巻線4によ
り回転子が構成されている。5は回転子に対向配置され
た固定子鉄心、6はこの固定子鉄心5に巻回された多相
固定子巻線であり、これら固定子鉄心5,固定子巻線6
により固定子が構成されている。
一対の軸受、9は固定子を支持するためのブラケット、
10は界磁巻線4に電流を供給するためのスリップリン
グ、11はスリップリング10に摺接する一対のブラ
シ、12はこのブラシ11をスリップリング10に押し
付けるばね、13はこれらスリップリング10,ブラシ
11,ばね12を収納したブラシホルダである。
車機構における太陽歯車、15は太陽歯車14と噛合す
る遊星歯車、16は遊星歯車軸、17は遊星歯車15を
支持するための軸受、18は断面コの字型に構成された
ヨーク、19はヨーク18に構成された遊星歯車機構の
一部である内歯車、20は電磁クラッチ本体、21はヨ
ーク18に包み込まれるようにして配置される電磁クラ
ッチの界磁コイル、22は電磁クラッチ本体の一部を構
成する電磁クラッチ駆動体の接離面、23は界磁コイル
21に通電することにより、接離面22に吸引される電
磁クラッチ従動体、24は電磁クラッチ従動体23をリ
ターンさせるためのスプリング、25は電磁クラッチを
固定させるためのネジである。
させるためのスプリング24を固定させるためのネジ、
27はヨーク18を支持するための軸受、28,29は
それぞれのスペーサ、30はブラケット、31は油が漏
出するのを防ぐためのオイルシール、32は回転子軸2
に構成された一方向の回転力を伝達可能な一方向クラッ
チ従動体、33は一方向クラッチ駆動体、34は一方向
クラッチカム部、35は一方向クラッチ固定用ナット、
35は一方向クラッチ固定用ナット、36は一方向クラ
ッチ楔部を支持するための軸受、37はプーリ1等の機
関との動力伝達手段と、一方向クラッチ駆動体33を構
成するキャリア、38はプーリ1とキャリア37を固着
するための固着手段、39は回転子軸2に設けられた太
陽歯車14と一方向クラッチ従動体32を係合可能に構
成された部分、40はそれぞれの部品を固定するための
固定手段である。
びスリップリング10を介して界磁巻線4に励磁電流が
供給されると、回転子鉄心3に磁束が発生する。電動機
動作時はこの状態において、多相固定子巻線6に多相交
流電流を供給することにより、回転子に回転力が発生す
る。尚、同時に電磁クラッチ界磁コイル21に通電し、
電磁クラッチ従動体23を電磁クラッチ本体接離面22
に吸引することにより、遊星歯車機構における内歯車1
9が固定される。
から、太陽歯車14、遊星歯車15、キャリア37、プ
ーリ1、このプーリ1に巻かれたベルト(回転力の伝達
手段としてポリVベルトの他、歯付きベルト、チェーン
等を使用してもよい)を経て負荷へと動力が伝達され
る。このように、内部に減速機構を持つことにより、電
動機を高速で回転させ、出力部であるプーリ1に減速比
に比例した回転力を発生させることができる。
一方向クラッチ従動体32に対し空転動作となる。発電
機動作による電気負荷への電力供給時は、ブラシ11,
スリップリング10を介し、界磁巻線4に励磁電流を供
給し、回転子鉄心3に磁束が発生した状態で、回転子に
回転力がプーリ1によって伝達される。
イル21の通電を遮断し、内歯車19及びヨーク18は
フリーとなるので、これらはプーリ1の回転速度と同じ
回転速度で回転し、それとともに回転子も回転するの
で、多相固定子巻線6に電力が発生する。この場合、一
方向クラッチ駆動体33と、従動体32は結合状態とな
る。
関の回転力は内燃機関→ベルト等の動力伝達手段→車両
用回転電機に伝達され、車両用回転電機の回転子が回転
するので,固定子に電力が発生し、車両に電力を供給す
る。この状態においては、内燃機関の動力は車両用回転
電機により消費される。そして例えばアイドリング時、
エアコン等の負荷が投入された時においては、内燃機関
の負担が増加するので、内燃機関の回転速度が低下す
る。従来においては、この回転速度の低下に対応する為
に、一時的に車両用回転電機の発電動作を停止し、内燃
機関の負担を一部低減していたが、この場合においても
車両用回転電機の回転子を駆動する動力が必要である。
向にあり、これに対応する為に、車両用回転電機も大電
力対応が求められているので、回転子も大型化してお
り、内燃機関による発電動作が行われていない時の回転
子駆動動力も大きくなる傾向にある。そこで本発明にお
いては、例えばアイドリング時、エアコン等の負荷が投
入された時、多相固定子巻線6に電流を供給し、車両用
回転電機を発電電動機として動作させることにより、車
両用回転電機の回転子を、内燃機関の回転速度×プーリ
比で求められる速度以上の回転速度で回転(電動機運
転)させることにより、内燃機関が回転子に対する回転
動力を与えず、回転子駆動動力を軽減させることができ
る。
機関の回転速度×プーリ比で求められる速度以上の回転
速度で電動機動作をする場合は、回転子の回転速度が、
プーリ1の回転速度より速くなるので、一方向クラッチ
駆動体33は一方向クラッチ従動体32に対し空転動作
となる。
機は、ベルトにより内燃機関と係合されており、このよ
うに車両用回転電機と内燃機関の動力伝達をベルトで行
う事により、車両用回転電機の内燃機関への組み付け自
由度が向上する効果もある。更に、アイドリング時、エ
アコン又はヘッドライト等の負荷投入を検知手段により
検知し、この検知結果に基づいて、内燃機関の回転速度
×プーリ比で求められる速度以上の回転速度で電動機運
転するようにしてもよい。
両用回転電機の構成自体は図1で示したものと同様であ
るが、車両の急加速を検知してから、内燃機関の回転速
度×プーリ比で求められる速度以上の回転速度で電動機
運転するようにしたものである。車両が急加速を要する
場合においても、機関の負担を低減した方が車両の加速
力が向上する。
る為に、一時的に車両用回転電機の発電を停止させるこ
とにより、内燃機関の負担を一部低減していたが、この
場合においても、車両用回転電機の回転子を駆動する動
力が必要である。そこで急加速を検知した場合、多相固
定子巻線6に電流を供給することにより、車両用回転電
機の回転子を内燃機関の回転速度×プーリ比で求められ
る速度以上の回転速度で回転(電動機運転)させること
により、内燃機関が回転子に対する回転動力を与えず、
回転子駆動動力を軽減させることができる。
記実施の形態1,2で示したような電動機運転中は、バ
ッテリーの電圧を監視しておき、バッテリー電圧がある
閾値以下になった時には、車両用回転電機の回転子を内
燃機関の回転速度×プーリ比で求められる速度以上の回
転速度で電動機運転する事を停止し、一方向クラッチ駆
動体33と従導体32を結合させ、内燃機関の動力によ
る発電を開始するようにしたものである。
リーから電力を持ち出すので、当然のことながら無充電
状態となり、充放電バランスは悪化している。故に、力
行状態(バッテリーから電力を持ち出している状態)が
持続すると、バッテリーが過放電状態になり、電動機運
転ができなくなったり、あるいはバッテリーからの他の
電気負荷への電力供給ができなくなり、又、場合によっ
ては内燃機関再始動不能の状態に陥る。そこで本実施形
態においては、電動機運転中のバッテリー電圧を監視す
る事により、バッテリーの充電状況がわかるので、必要
以上にバッテリーが放電状態になる事が無い。
機によれば、一端部に内燃機関と双方向動力伝達可能に
設置したプーリと、このプーリが固定された回転子軸
と、この回転子軸に固定された回転子と、この回転子に
対向配置された固定子と、回転子軸とプーリの間に介在
する減速機構と、回転子軸に構成された一方向クラッチ
とから構成されるものであって、内燃機関運転中に内燃
機関の回転速度×プーリ比で求められる速度以上の回転
速度で電動機動作を行なうので、内燃機関による回転子
駆動動力を軽減させることができる。
によれば、プーリと内燃機関との間の動力伝達をベルト
で行なうようにしたので、回転電機の内燃機関への組み
付け自由度が向上する。
によれば、アイドリング時エアコン等の負荷投入を検知
した時、内燃機関の回転速度×プーリ比で求められる速
度以上の回転速度で電動機動作を行なうようにしたの
で、必要なときだけ内燃機関による回転子駆動動力を確
実に軽減させることができる。
によれば、車両の急加速を検知したとき、内燃機関の回
転速度×プーリ比で求められる速度以上の回転速度で電
動機動作を行なうようにしたので、車両の加速力を向上
させることができる。
によれば、電動機動作中バッテリーの電圧を監視し、バ
ッテリー電圧が閾値以下になったときは、内燃機関の回
転速度×プーリ比で求められる速度以上の回転速度で電
動機動作を行なうことを停止し、発電動作を開始するよ
うにしたので、必要以上にバッテリーが放電状態になる
ことを避けることができる。
機を示す断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 一端部に内燃機関と双方向動力伝達可能
に設置したプーリと、このプーリが固定された回転子軸
と、この回転子軸に固定された回転子と、この回転子に
対向配置された固定子と、上記回転子軸と上記プーリの
間に介在する減速機構と、上記回転子軸に構成された一
方向クラッチとを備えた車両用回転電機であって、上記
内燃機関運転中に内燃機関の回転速度×プーリ比で求め
られる速度以上の回転速度で電動機動作を行なうように
したことを特徴とする車両用回転電機。 - 【請求項2】 プーリと内燃機関との間の動力伝達をベ
ルトで行なうことを特徴とする請求項1記載の車両用回
転電機。 - 【請求項3】 アイドリング時エアコン等の負荷投入を
検知した時、内燃機関の回転速度×プーリ比で求められ
る速度以上の回転速度で電動機動作を行なうようにした
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両用回
転電機。 - 【請求項4】 車両の急加速を検知したとき、内燃機関
の回転速度×プーリ比で求められる速度以上の回転速度
で電動機動作を行なうようにしたことを特徴とする請求
項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用回転電
機。 - 【請求項5】 電動機動作中バッテリーの電圧を監視
し、バッテリー電圧が閾値以下になったときは、内燃機
関の回転速度×プーリ比で求められる速度以上の回転速
度で電動機動作を行なうことを停止し、発電動作を開始
することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか
1項に記載の車両用回転電機。
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