JP5690651B2 - Inverter generator - Google Patents
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Description
この発明はインバータ発電機に関し、より詳しくはエンジンで駆動される発電部を備えたインバータ発電機に関する。 The present invention relates to an inverter generator, and more particularly to an inverter generator provided with a power generation unit driven by an engine.
従来より、エンジンで駆動される発電部を備えたインバータ発電機において、スタータモータ(セルモータ)でエンジンをクランキングして始動させる技術は広く知られているが、そのように構成した場合、スタータモータを配置する分だけ発電機全体が大きくなってしまうという不都合があった。 Conventionally, in an inverter generator having a power generation unit driven by an engine, a technique for cranking and starting the engine with a starter motor (cell motor) is widely known. As a result, there is a disadvantage that the entire generator becomes larger by the amount of arrangement.
そこで、下記の特許文献1記載の技術にあっては、スタータモータを除去すると共に、バッテリの出力を発電部に供給して回転駆動させてエンジンを始動させる、即ち、発電部をスタータモータとして機能させてエンジンを始動させることで、発電機をコンパクト化するようにしている。 Therefore, in the technique described in Patent Document 1 below, the starter motor is removed and the output of the battery is supplied to the power generation unit to rotate and start the engine, that is, the power generation unit functions as a starter motor. The generator is made compact by starting the engine.
ところで、特許文献1記載の技術の如く構成した場合、バッテリ電圧を発電部をスタータモータとして回転駆動可能な電圧までコンバータで昇圧して供給する必要がある。しかしながら、この回転駆動可能な電圧は、発電部の出力電圧の設定値、換言すれば、発電部に巻回された巻線に発電時に生じる線間電圧の設定値に比例する。そのため、例えば巻線の線間電圧が比較的高く設定されている場合、回転駆動可能な電圧が増加し、よってコンバータの昇圧比も高くなってコンバータサイズが大きくなり、結果として発電機全体の重量が増加すると共に、大型化するという不具合があった。 By the way, when comprised like the technique of patent document 1, it is necessary to step-up and supply a battery voltage to a voltage which can be rotationally driven by using a power generation part as a starter motor. However, this rotationally driveable voltage is proportional to the set value of the output voltage of the power generation unit, in other words, the set value of the line voltage generated during power generation in the winding wound around the power generation unit. For this reason, for example, when the line voltage of the winding is set to be relatively high, the voltage that can be rotationally driven increases, and thus the converter step-up ratio increases and the converter size increases, resulting in the weight of the entire generator. There was a problem of increasing the size as well as increasing.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、エンジンで駆動される発電部を備えたインバータ発電機において、発電部を利用してエンジンを始動できると共に、全体として軽量化および小型化するようにしたインバータ発電機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and in an inverter generator having a power generation unit driven by an engine, the engine can be started using the power generation unit, and the overall weight and size can be reduced. It is to provide an inverter generator.
上記した課題を解決するために、請求項1にあっては、エンジンで駆動される発電部に巻回される第1巻線と、前記第1巻線に接続されて前記第1巻線から出力される交流を直流に変換する第1コンバータと、前記第1コンバータに接続されて前記第1コンバータから出力される直流を交流に変換して電気負荷に出力するインバータと、前記第1コンバータと前記インバータの動作を制御する制御部とを備えたインバータ発電機において、前記発電部に巻回され、生じる線間電圧が前記第1巻線の約50%の値に設定される第2巻線と、前記第2巻線に接続されて前記第2巻線から出力される交流を直流に変換する第2コンバータと、入力側が前記第2コンバータに接続される一方、出力側が前記第1コンバータの正負の出力端子の間に並列接続されつつ前記インバータに直接に接続されると共に、前記第2コンバータから出力される直流の電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータと、バッテリとを備えると共に、前記制御部は前記バッテリの出力を前記第2巻線に供給させて前記発電部を回転駆動させて前記エンジンを始動可能とする如く構成した。 In order to solve the above-described problem, in claim 1, the first winding wound around the power generation unit driven by the engine, and the first winding connected to the first winding. a first converter for converting an AC output to a DC, an inverter for outputting the electrical load by converting direct current into alternating current output from the connected to the first converter in the first converter, said first converter And an inverter generator having a control unit for controlling the operation of the inverter, wherein the second winding is wound around the power generation unit and the resulting line voltage is set to a value of about 50% of the first winding. A second converter that is connected to the second winding and converts the alternating current output from the second winding into a direct current, and an input side is connected to the second converter, while an output side is connected to the first converter. Parallel between positive and negative output terminals Rutotomoni connected directly to the inverter while being continued, the boost converter and outputting the boosted DC voltage output from the second converter, provided with a battery, the control unit the output of the battery The engine is configured to be started by supplying the second winding to rotate the power generation unit.
請求項1に係るインバータ発電機にあっては、エンジンで駆動される発電部に巻回され、生じる線間電圧が第1巻線の約50%の値に設定される第2巻線と、バッテリとを備えると共に、制御部はバッテリの出力を第2巻線に供給させて発電部を回転駆動させてエンジンを始動可能とするように構成、即ち、発電部の巻線を第1巻線と第2巻線に分けると共に、第2巻線の線間電圧を小さく設定するように構成したので、発電部を利用してエンジンを始動できる、具体的には、第2巻線への比較的低い電圧の供給によって発電部を回転駆動させてエンジンを始動させることができるため、例えばバッテリ電圧を昇圧して第2巻線に供給するコンバータの昇圧比を抑制でき、よってコンバータの効率を向上できると共に、コンバータサイズも小さくでき、結果として発電機全体を軽量化および小型化することができる。さらに、始動用のスタータモータなどを不要にできるため、発電機全体をより小型化できる。 In the inverter generator according to claim 1, the second winding wound around the power generation unit driven by the engine and the resulting line voltage is set to a value of about 50% of the first winding; And a control unit configured to supply an output of the battery to the second winding to rotate the power generation unit to start the engine, that is, the winding of the power generation unit is configured to be the first winding. And the second winding, and the line voltage of the second winding is set to be small, so that the engine can be started using the power generation unit. Specifically, comparison with the second winding Since the engine can be started by rotating the power generation unit by supplying a low voltage, for example, the boost ratio of the converter that boosts the battery voltage and supplies it to the second winding can be suppressed, thus improving the efficiency of the converter Along with the small converter size Kudeki, can be reduced in weight and size of the entire generator as a result. Furthermore, since the starter motor for starting and the like can be eliminated, the entire generator can be further downsized.
また、第2巻線から出力される交流を直流に変換する第2コンバータと、入力側が第2コンバータに接続される一方、出力側が第1コンバータの正負の出力端子の間に並列接続されつつ前記インバータに直接に接続されると共に、第2コンバータから出力される直流の電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータとを備えるように構成、即ち、第2巻線から出力される交流を第2コンバータで直流に変換し、その直流の電圧を昇圧コンバータで昇圧して第1コンバータの正負の出力端子の間に出力するように構成したので、第1コンバータから出力される直流と昇圧コンバータから出力される直流は重畳されてインバータに入力されることとなり、そこで交流に変換されて出力されるため、第2巻線に生じる線間電圧を小さく設定しても発電機の定格出力が低下することはない。また、第2巻線の線間電圧を上記の如く設定したので、第2巻線から第2コンバータに入力される電圧も低くなり、それによって第2コンバータの部品耐圧(電圧耐圧値)を下げることができると共に、コスト的にも有利となる。 Further, a second converter for converting an AC output from the secondary winding to a DC, while the input side is connected to the second converter, while the output side is connected in parallel between the positive and negative output terminals of the first converter the directly connected to the inverter Rutotomoni, configured with a boost converter boosts a DC voltage output from the second converter output, i.e., the alternating current output from the second winding at a second converter Since it is converted into direct current and the direct current voltage is boosted by the boost converter and output between the positive and negative output terminals of the first converter, the direct current output from the first converter and the boost converter are output. The direct current is superimposed and input to the inverter, where it is converted into alternating current and output. Therefore, even if the line voltage generated in the second winding is set small, the generator Never rated output is reduced. Further, since the line voltage of the second winding is set as described above, the voltage input from the second winding to the second converter is also lowered, thereby lowering the component breakdown voltage (voltage breakdown voltage value) of the second converter. This is advantageous in terms of cost.
また、第2巻線に生じる線間電圧が第1巻線の約50%の値に設定されるように構成したので、上記した効果に加え、バッテリ電圧を昇圧して第2巻線に供給するコンバータの昇圧比も約50%にすることができるため、コンバータの効率をより一層向上できると共に、コンバータサイズも確実に小さくでき、よって発電機全体をより一層軽量化および小型化することができる。 Further , since the line voltage generated in the second winding is set to a value of about 50% of that of the first winding, in addition to the above effect, the battery voltage is boosted and supplied to the second winding. Since the converter step-up ratio can be reduced to about 50%, the converter efficiency can be further improved, and the converter size can be reliably reduced, so that the entire generator can be further reduced in weight and size. .
以下、添付図面に即してこの発明に係るインバータ発電機を実施するための形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for implementing an inverter generator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1はこの発明の実施例に係るインバータ発電機を全体的に示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram generally showing an inverter generator according to an embodiment of the present invention.
図1の説明に入る前に、従来のインバータ発電機の構成を説明する。図4は従来技術に係るインバータ発電機を全体的に示す、図1と同様なブロック図である。 Prior to the description of FIG. 1, the configuration of a conventional inverter generator will be described. FIG. 4 is a block diagram similar to that of FIG. 1 showing the whole inverter generator according to the prior art.
図4に示すように、インバータ発電機100はエンジン102で駆動される発電部(スタータ・ジェネレータ)104を備え、交流400Vの定格出力電圧(最大電圧750V)を有する。発電部104には出力巻線106が巻回され、発電時に出力巻線106に生じる線間電圧Vl(即ち発電部104の出力電圧)はインバータ発電機100の定格出力電圧によって規定され、具体的には500Vとされる。尚、以下において、上記の如く発電機の定格出力電圧に応じて規定される線間電圧を「規定線間電圧値」という。
As shown in FIG. 4, the
エンジン102は、発電部104の回転駆動によって始動させられる。具体的には、CPUなどを備えた制御部108は、バッテリ110から出力される直流電圧(12V)をDC/DCコンバータ112で500Vまで昇圧させ、昇圧させた出力を平滑コンデンサ114を介してスタータドライバとして機能するコンバータ116に入力する。制御部108は、コンバータ116に入力されたバッテリ出力を発電部104に巻回された出力巻線106に供給することで、発電部104においてエンジン102のフライホイールを兼用するロータ(図示せず)を回転駆動させてエンジン102を始動させる。
The
エンジン102が始動して発電部104で発電が開始されると、制御部108は発電部104の出力巻線106から出力される交流(線間電圧Vlは500V)をコンバータ116で直流に変換し、それを平滑コンデンサ114で平滑してインバータ120に入力し、所定周波数(具体的には50Hzまたは60Hz)の交流400Vに変換して出力端子122を介して電気負荷124に供給する。尚、平滑コンデンサ114には比較的高い電圧が印加されるため、電圧耐圧値は比較的高い値(例えば800V)に設定される。
When the
上記した従来のインバータ発電機100の構成を踏まえつつ図1を説明すると、図において符号10はインバータ発電機(以下、単に「発電機」という)を示す。発電機10はエンジン(内燃機関)12と、エンジン12で駆動される発電部(スタータ・ジェネレータ)14と、操作者(ユーザ)によって操作自在な位置に配置される操作部16とを備え、比較的大きな定格出力で交流400Vの定格出力電圧を有する。
Referring to FIG. 1 based on the configuration of the
エンジン12は火花点火式の空冷ガソリンエンジンで、例えば排気量390ccを備える。エンジン12には、定格12Vの直流電圧を出力するバッテリ20が接続され、図示しないスロットルモータや点火プラグなどの動作電源として使用される。
The
図2は発電部14を構成するステータなどを示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a stator and the like constituting the
発電部14は、エンジン12のクランクケース(図示せず)に固定されるステータ14aと、ステータ14aの周りに回転自在に配置され、エンジン12のフライホイールを兼用するロータ14bとからなる。
The
ステータ14aはステータコア14a1を備えると共に、ステータコア14a1には放射状に延びる複数個、具体的には30個の突起(ティース)14a2が形成される。図示の如く、30個の突起14a2の内、半分の15個の突起14a2には1組のU,V,W相からなる三相の第1の出力巻線(以下「第1巻線」といい、図では一点鎖線で囲んで示す)22aが巻回されると共に、残余の15個の突起14a2にも同様に、1組のU,V,W相からなる三相の第2の出力巻線(以下「第2巻線」といい、図では二点鎖線で囲んで示す)22bが巻回される。
The
第1巻線22aは、発電機10の定格出力電圧に応じて規定される線間電圧(規定線間電圧)Vaが発電時に生じるように設計され、具体的には例えば従来の出力巻線106と同じ500V(最大電圧750V)に設定される。一方、第2巻線22bに生じる線間電圧Vbは第1巻線22aより小さい値に設定され、具体的には第1巻線22aの約50%(正確には50%)の値に設定される。即ち、第2巻線22bに生じる線間電圧Vbは、従来の出力巻線106の約50%にあたる250V(最大電圧375V)とされる。
The
上記したような巻線に生じる線間電圧Vbの低減は、例えば第2巻線22bの巻き数を第1巻線22aに対して減少させることで行う。このように、発電部14の巻線は、線間電圧が相違する第1、第2巻線22a,22bの2系統に分けられる(分割される)。
The line voltage Vb generated in the winding as described above is reduced by, for example, reducing the number of turns of the second winding 22b with respect to the first winding 22a. As described above, the windings of the
ロータ14bの内部には、第1、第2巻線22a,22bと対向する位置に永久磁石14b1が、図示の如く、径方向に着磁された磁極を交互させつつ、10対(20個)取着される(図2で一部のみ示す)。永久磁石14b1は2個(例えば14b11と14b12)で1対を構成し、3個の突起14a2当たり1対の永久磁石14b1が配置される。
Inside the
ステータ14aの回りをロータ14bの永久磁石14b1が回転することにより、第1、第2巻線22a,22bからそれぞれ三相(U,V,W相)の交流電力が出力(発電)される。
As the permanent magnet 14b1 of the
図1の説明に戻ると、発電機10はさらに、第1巻線22aに接続される第1コンバータ(整流器)24と、第2巻線22bに接続される第2コンバータ(整流器)26と、第1、第2コンバータ24,26にそれぞれ接続される第1、第2平滑コンデンサ30,32と、第2平滑コンデンサ32の後段に接続される昇圧コンバータ34と、第1コンバータ24と昇圧コンバータ34の後段に接続されるインバータ36と、バッテリ20に接続されるDC/DCコンバータ40と、第1コンバータ24やインバータ36などの動作を制御する制御部42を備える。尚、この明細書において「後段」とは、発電がなされている発電部14から出力される電流の流れ方向における後段(下流側)を意味する。
Returning to the description of FIG. 1, the
第1コンバータ24はブリッジ接続された3組のサイリスタ24aとダイオード24bを備え、サイリスタ24aのゲート端子24a1は制御部42を介してバッテリ20に接続される。第1コンバータ24は、制御部42によってサイリスタ24aの導通角が制御されることで、第1巻線22aから出力された交流を直流に変換し、正負の出力端子24c,24dを介して出力する。
The
第1平滑コンデンサ30は、第1コンバータ24の後段に接続され、第1コンバータ24から出力される直流を平滑する。第1平滑コンデンサ30の電圧耐圧値は比較的高い値とされ、具体的には例えば従来の平滑コンデンサ114と同じ800Vに設定される。
The
第2コンバータ26は、ボディダイオード26aを有するFET(電界効果トランジスタ。スイッチング素子)26bが6個、ブリッジ接続された回路を備え、FET26bのゲート端子26b1はバッテリ20に接続される。第2コンバータ26は、制御部42によってFET26bの動作が制御される、具体的には通電(オン(導通))と通電停止(オフ(非導通))が制御され、ボディダイオード26aを用いることで、第2巻線22bから出力された交流を直流に変換し、正負の出力端子26c,26dを介して出力する。
The
また、第2コンバータ26は、第2巻線22bを発電機(ジェネレータ)としての動作に加えてエンジン12の始動装置(スタータ)として動作させる、スタータドライバ(スタータ・ジェネレータ・ドライバ)としても機能する。即ち、この実施例においては第2巻線22bに通電して発電部14を回転駆動させてエンジン12を始動させる、換言すれば、発電部14を電動機(スタータモータ)として機能させるように構成される。
The
具体的には、第2コンバータ(スタータドライバ)26は、制御部42によってFET26bの動作が制御されることで、バッテリ20の出力を第2巻線22bに供給して発電部14を回転駆動させてエンジン12を始動させる。尚、このようなエンジン12の始動時においては、出力端子26c,26dからバッテリ出力が入力されることとなる、即ち、出力端子26c,26dは入力端子とされる。
Specifically, the second converter (starter driver) 26 controls the operation of the
第2平滑コンデンサ32は、第2コンバータ26の後段に接続され、第2コンバータ26から出力される直流を平滑する。第2平滑コンデンサ32は、線間電圧Vbが比較的小さい値に設定された第2巻線22bの出力が入力されるため、電圧耐圧値は第1平滑コンデンサ30のそれよりも低い値で足り、例えば約50%に相当する400Vとされる。別言すれば、第2平滑コンデンサ32の電圧耐圧値は、図4に示す従来の平滑コンデンサ114の約50%に設定される。
The
昇圧コンバータ34は、入力側が第2コンバータ26の正負の出力端子26c,26dに並列接続される一方、出力側が第1コンバータ24の正負の出力端子24c,24dの間に並列接続される。また、図1から分かるように、この昇圧コンバータ34の入力側と出力側の接続点はそれぞれ第1、第2平滑コンデンサ30,32の後段とされる。
昇圧コンバータ34は、FET34aとチョークコイル34bとダイオード34cを備えたチョッパ方式のDC/DCコンバータからなり、FET34aのゲート34a1がバッテリ20に接続される。昇圧コンバータ34は、制御部42によってFET34aの動作が制御されることで、第2コンバータ26から出力される直流の電圧を昇圧して出力する。
The step-up
インバータ36は、入力側が第1コンバータ24と昇圧コンバータ34に接続される。インバータ36は、4個のFET36aがブリッジ接続された回路を備え、同様にFET36aのゲート36a1がバッテリ20に接続される。インバータ36は、各FET36aの導通/非導通が制御部42によって制御されることで、第1コンバータ24と昇圧コンバータ34から出力される直流を所定周波数(具体的には50Hzあるいは60Hzの商用周波数)の単相交流に変換する。
The input side of the
インバータ36から出力される交流は、交流電流の高調波成分を除去するフィルタ(図示せず)を介して出力端子44から出力され、図示しないコネクタなどを介して電気負荷46に供給自在とされる。
The alternating current output from the
DC/DCコンバータ40は、入力側がバッテリ20に接続される一方、出力側が第2コンバータ26の正負の出力端子26c,26d(ここでは前述した如く入力端子とされる)に接続される。
The DC /
DC/DCコンバータ40は、ブリッジ接続された4個のFET40aとトランス40bとダイオード40cを備えた絶縁型DC/DCコンバータからなり、FET40aのゲート40a1がバッテリ20に接続される。DC/DCコンバータ40は、制御部42によってFET40aの動作が制御されることで、エンジン始動時はバッテリ20から出力される直流電圧を昇圧して出力すると共に、エンジン始動後は発電部14の第2巻線22bで発電されて第2コンバータ26から出力される直流の電圧を降圧してバッテリ20に供給して充電する。
The DC /
制御部42はCPUなどを備え、前述の如く第1コンバータ24や第2コンバータ(スタータドライバ)26、インバータ36などの動作を制御する。制御部42にはバッテリ20が接続されて動作電源が供給される。尚、図示は省略するが、第1巻線22aから出力されるU,V,W相からなる三相の内、任意の一つの相の出力段にはトランスや整流回路が接続され、そこで降圧されて整流された電力も制御部42などに供給される。即ち、バッテリ出力と第1巻線22aで発電される電力の一部が制御用電源として利用される。
The
操作部16は、操作者からの発電機10の始動指示(オン)あるいは停止指示(オフ)を出力する始動/停止スイッチ16aと、発電機10の運転状態などを表示する表示部(例えば出力表示灯や過負荷警告灯、液晶パネルなど)16bを備える。始動/停止スイッチ16aの出力は制御部42に入力されると共に、表示部16bの作動(例えば出力表示灯の点灯/消灯など)は制御部42によって制御される。
The
また、エンジン12のフライホイール、即ち、ロータ14bの付近には電磁ピックアップからなるクランク角センサ50が配置され、所定クランク角度ごとにパルス信号を制御部42へ出力する。また、図示は省略するが、発電機10はインバータ36から出力される発電電力の電圧と電流を検出する各種センサを備え、それらのセンサ出力も制御部42に入力される。
Further, a
図3は、発電機10の制御部42の動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは始動/停止スイッチ16aがオンされて実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the
以下説明すると、先ずS(ステップ)10においてバッテリ20の出力を第2巻線22bに供給(通電)させて発電部14を回転駆動させてエンジン12を始動させる。
In the following description, first, in S (step) 10, the output of the
具体的には、バッテリ20の出力直流電圧(12V)をDC/DCコンバータ40において250V程度まで昇圧して第2コンバータ(スタータドライバ)26に出力させる。第2コンバータ26はスタータドライバとして動作させられ、昇圧されたバッテリ出力を第2巻線22bに供給し、発電部14のロータ14bをステータ14aに対して回転させることでエンジン12を始動させる。
Specifically, the output DC voltage (12 V) of the
ここで、DC/DCコンバータ40の昇圧について詳説すると、例えば第2巻線22bの線間電圧Vbが図4で説明した従来の出力巻線106と同じ500V(規定線間電圧)に設定された場合、発電部14を回転駆動可能な電圧(換言すれば、発電部14をスタータモータとして機能させるときに十分なトルクを得ることができる電圧)も500V程度となる。そのような場合、前記した従来のDC/DCコンバータ112(本発明のコンバータ40に相当)の如く、バッテリ電圧(12V)を500Vまで昇圧させる必要があるため、昇圧比が高くなってコンバータサイズも大きくなってしまう。
Here, the step-up of the DC /
しかしながら、この実施例にあっては、第2巻線22bの線間電圧Vbが従来の出力巻線106の約50%、換言すれば、第1巻線22aの約50%の250Vに設定されるため、発電部14を回転駆動可能な電圧も250V程度となり、よってDC/DCコンバータ40ではバッテリ電圧を250Vまで昇圧させれば足りる。これにより、DC/DCコンバータ40の昇圧比を抑制でき、コンバータサイズも小さくなる。
However, in this embodiment, the line voltage Vb of the second winding 22b is set to about 50% of the conventional output winding 106, in other words, about 50% of the first winding 22a, 250V. Therefore, the voltage at which the
図3の説明を続けると、次いでS12に進み、クランク角センサ50の出力パルスをカウントしてエンジン回転数NEを検出(算出)し、検出されたエンジン回転数NEが完爆回転数に達したか否か判断、換言すればエンジン12の始動が終了したか否か判断する。
If the explanation of FIG. 3 is continued, then the process proceeds to S12, where the output number of the
S12で否定されるときはS12の処理を繰り返す一方、肯定されるときはS14に進み、発電部14で発電を開始すると共に、発電された電力を第1コンバータ24やインバータ36などの動作を制御して電気負荷46に供給する。
When the result in S12 is negative, the process of S12 is repeated. When the result is affirmative, the process proceeds to S14, where the
具体的には、発電部14の第1巻線22aから出力(発電)された三相の交流電力(500V)は第1コンバータ24に入力され、第1コンバータ24においてその交流を直流(700V)に変換して出力させる。第1コンバータ24から出力される直流は第1コンデンサ30で平滑されてインバータ36に入力される。
Specifically, three-phase AC power (500 V) output (power generation) from the first winding 22 a of the
一方、発電部14の第2巻線22bから出力(発電)された三相の交流電力(250V)は第2コンバータ26に入力される。第2コンバータ26では入力された交流をボディダイオード26aを用いて直流(350V)に変換して出力させる。
On the other hand, three-phase AC power (250 V) output (power generation) from the second winding 22 b of the
第2コンバータ22から出力される直流は第2コンデンサ32で平滑され、昇圧コンバータ34に入力される。昇圧コンバータ34では、第2コンバータ26から出力される直流の電圧を2倍の700Vまで昇圧してインバータ36に出力させる。従って、インバータ36には、第1コンバータ24から出力される直流と昇圧コンバータ36から出力される直流とが重畳されて入力される。
The direct current output from the second converter 22 is smoothed by the
インバータ36では、入力された直流を所定周波数の単相交流(AC400V)に変換して出力させ、フィルタ(図示せず)を介して出力端子44から電気負荷46に供給する。
In the
次いでS16に進み、表示部16bを作動、例えば出力表示灯を点灯させるなどして発電が開始されたことを操作者に報知する。次いでS18に進み、操作者から発電機10の停止指示がなされたか否か判断、具体的には始動/停止スイッチ16aがオフされたか否か判断する。
Next, in S16, the operator is notified that power generation has started by operating the
S18で否定されるときはS18の処理に戻る一方、肯定されるときはS20に進み、点火カットなどを行ってエンジン12を停止させ、発電部14での発電を終了する。次いでS22に進み、表示部16bの作動を停止、例えば出力表示灯を消灯させる。
When the result in S18 is negative, the process returns to S18. When the result is affirmative, the process proceeds to S20, the
以上の如く、この発明の実施例にあっては、エンジン12で駆動される発電部14に巻回される第1巻線22aと、前記第1巻線に接続されて前記第1巻線から出力される交流を直流に変換する第1コンバータ24と、前記第1コンバータに接続されて前記第1コンバータから出力される直流を交流に変換して電気負荷46に出力するインバータ36と、前記第1コンバータと前記インバータの動作を制御する制御部42とを備えたインバータ発電機10において、前記発電部に巻回され、生じる線間電圧Vbが前記第1巻線の約50%の値(250V)に設定される、具体的には巻き数が第1巻線より少なく設定される第2巻線22bと、前記第2巻線に接続されて前記第2巻線から出力される交流を直流に変換する第2コンバータ26と、入力側が前記第2コンバータに接続される一方、出力側が前記第1コンバータの正負の出力端子24c,24dの間に並列接続されつつ前記インバータ36に直接に接続されると共に、前記第2コンバータから出力される直流の電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータ34と、バッテリ20とを備えると共に、前記制御部42は前記バッテリ20の出力を前記第2巻線22bに供給させて前記発電部14を回転駆動させて前記エンジン12を始動可能とする如く構成した。
As described above, in the embodiment of the present invention, the first winding 22a wound around the
このように、エンジン12で駆動される発電部14に巻回され、生じる線間電圧Vbが第1巻線22aの約50%の値に設定される第2巻線22bと、バッテリ20とを備えると共に、制御部42はバッテリ20の出力を第2巻線22bに供給させて発電部14を回転駆動させてエンジン12を始動可能とするように構成、即ち、発電部14の巻線を第1巻線22aと第2巻線22bに分けると共に、第2巻線22bの線間電圧Vbを小さく設定するように構成したので、発電部14を利用してエンジン12を始動できる、具体的には、第2巻線22bへの比較的低い電圧の供給によって発電部14を回転駆動させてエンジン12を始動させることができるため、例えばバッテリ電圧を昇圧して第2巻線22bに供給するDC/DCコンバータ40の昇圧比を抑制でき、よってコンバータ40の効率を向上できると共に、コンバータサイズも小さくでき、結果として発電機全体を軽量化および小型化することができる。さらに、始動用のスタータモータなどを不要にできるため、発電機全体をより小型化できる。
Thus, the second winding 22b wound around the
また、第2巻線22bから出力される交流を直流に変換する第2コンバータ26と、入力側が第2コンバータ26に接続される一方、出力側が第1コンバータ24の正負の出力端子24c,24dの間に並列接続されつつインバータ36に接続されると共に、第2コンバータ26から出力される直流の電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータ34とを備えるように構成、即ち、第2巻線22bから出力される交流を第2コンバータ26で直流に変換し、その直流の電圧を昇圧コンバータ34で昇圧して第1コンバータ24の正負の出力端子24c,24dの間に出力するように構成したので、第1コンバータ24から出力される直流と昇圧コンバータ34から出力される直流は重畳されてインバータ36に入力されることとなり、そこで交流に変換されて出力されるため、第2巻線22bに生じる線間電圧Vbを小さく設定しても発電機10の定格出力が低下することはない。また、第2巻線22bの線間電圧Vbを上記の如く設定したので、第2巻線22bから第2コンバータ26に入力される電圧も低くなり、それによって第2コンバータ26や第2平滑コンデンサ32の部品耐圧(電圧耐圧値)を下げることができると共に、コスト的にも有利となる。
A
また、前記第2巻線22bに生じる線間電圧Vbが前記第1巻線22aの約50%の値に設定されるように構成、具体的には、第2巻線22bの巻き数が第1巻線22aの約50%となるように構成したので、バッテリ電圧を昇圧して第2巻線22bに供給するDC/DCコンバータ40の昇圧比も約50%にすることができるため、コンバータ40の効率をより一層向上できると共に、コンバータサイズも確実に小さくでき、よって発電機全体をより一層軽量化および小型化することができる。
The line voltage Vb generated in the second winding 22b is set to a value of about 50% of the first winding 22a. Specifically, the number of turns of the second winding 22b is the first. Since it is configured to be about 50% of one winding 22a, the step-up ratio of the DC /
尚、上記においては、第2コンバータ26などのスイッチング素子としてFETを用いたが、それに限られるものではなく、IGBT(insulated gate bipolar transistor)などであっても良い。
In the above description, an FET is used as a switching element such as the
また、第2巻線22bに生じる線間電圧Vbを巻き数の減少によって小さくするように構成したが、それに限られるものではなく、ステータ14aにおける占有巻き枠の数を変更して小さくしても良い。即ち、上記では第1巻線22aと第2巻線22bの巻き枠の数を15ずつとして巻き数を減少させたが、各巻線の巻き数を同じにすると共に、例えば第1巻線22aの巻き枠の数を21、第2巻線22bのそれを9とすることで、第2巻線22bに生じる線間電圧Vbを第1巻線22aの線間電圧Vaより小さくするようにしても良い。
Further, the line voltage Vb generated in the second winding 22b is configured to be reduced by decreasing the number of turns. However, the present invention is not limited to this, and the number of occupied winding frames in the
また、第1、第2巻線22a,22bの線間電圧Va,Vbやインバータ発電機10の定格出力電圧などを具体的な値で示したが、それらは例示であって限定されるものではない。
In addition, the line voltages Va and Vb of the first and
10 インバータ発電機、12 エンジン(内燃機関)、14 発電部、20 バッテリ、22a 第1巻線、22b 第2巻線、24 第1コンバータ、24c,24d (第1コンバータの)正負の出力端子、26 第2コンバータ、34 昇圧コンバータ、36 インバータ、42 制御部 10 inverter generator, 12 engine (internal combustion engine), 14 power generation unit, 20 battery, 22a first winding, 22b second winding, 24 first converter, 24c, 24d (first converter) positive and negative output terminals, 26 Second converter, 34 Boost converter, 36 Inverter, 42 Control unit
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