JP7168675B2 - チャージコイルユニット、パワーユニットおよび作業機 - Google Patents

Description

本発明は、主にチャージコイルユニットに関する。

内燃機関等の動力源に設けられるフライホイールには、磁石およびチャージコイルユニットが配される（特許文献１参照）。この磁石は、動力源の動力（回転）と共に回転し、チャージコイルユニットは、この磁石の回転により発生する磁束変化に応じた電圧を出力する。磁束変化に応じた電圧の出力を実現するため、一般にチャージコイルユニットにはインダクタが用いられる。

特開平５－１６４０１０号公報

ところで、チャージコイルユニットには必要に応じてキャパシタを設けることが考えられる。この場合、チャージコイルの回路構成によっては、出力電圧が例えばＬＣ発振により不安定なものとなる可能性がある。

本発明の目的は、動力源の動力に応じた電圧を出力するためのチャージコイルユニットにおいて、その出力電圧を安定化させて好適に利用可能にすることにある。

本発明の一側面はチャージコイルユニットに係り、前記チャージコイルユニットは、動力源のクランクシャフトに連結されたフライホイールに支持された磁石が該フライホイールの回転の際に発生する磁束変化に基づいて誘導電流を発生するインダクタと、前記インダクタに対して直列に接続されたキャパシタと、前記インダクタに発生した誘導電流で前記キャパシタを充電可能に設けられた回路部とを含むチャージコイルユニットであって、前記インダクタは低電圧側に配され且つ前記キャパシタは高電圧側に配され、前記回路部は、前記キャパシタに対して並列に接続された第１整流素子であって、アノードが低電圧側となり且つカソードが高電圧側となるように配された第１整流素子と、前記インダクタ及び前記キャパシタに対して並列に接続された第２整流素子であって、アノードが低電圧側となり且つカソードが高電圧側となるように配された第２整流素子と、を含み、前記第２整流素子は、その降伏電圧が前記第１整流素子の降伏電圧より低く且つ前記チャージコイルユニットの出力対象の耐電圧よりも低いツェナーダイオードであることを特徴とする。

本発明によれば、チャージコイルユニットの出力電圧を安定化させることができる。

作業機の構成例を説明するための斜視図である。 作業機の構成例を説明するためのブロック図である。 チャージコイルユニットの構成例を説明するための図である。 チャージコイルユニットの動作態様を説明するための図である。 チャージコイルユニットの動作態様を説明するための図である。 チャージコイルユニットの動作態様を説明するための図である。 チャージコイルユニットの動作態様を説明するための図である。 チャージコイルユニット（比較例）の動作態様を説明するための図である。 チャージコイルユニットの他の構成例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、各図は、実施形態の構造ないし構成を示す模式図であり、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において同一の要素には同一の参照番号を付しており、本明細書において重複する内容については説明を省略する。

図１は、実施形態に係る作業機Ｍの斜視図である。図２は、作業機Ｍの構成の要部を示すブロック図である。作業機Ｍは、本体部Ｐ０において作業部１、走行部２およびバッテリユニット３を備える。作業機Ｍは、本体部Ｐ０から後方かつ上方に延設された延設部Ｐ１において、操作部４を更に備える。

本実施形態では、作業部１は、作業機構１１、パワーユニット１２、スタータ１３およびグラスバッグ１４を含む。作業機構１１は、所定の作業を実現するための機構である。本実施形態では、作業機構１１は、本体部Ｐ０下方部に回転可能に配されたディスク状のブレードとし（図１参照）、これにより、作業の一例として芝刈を行うことができる（作業機Ｍは芝刈機とも称されうる。）。

パワーユニット１２は、動力源１２１、フライホイール１２２およびチャージコイルユニット１２３を含む（図２参照）。動力源１２１は、本実施形態では内燃機関（エンジン）とし、作業機構１１を駆動するための動力（回転）を発生する。フライホイール１２２は、動力源１２１の動力に応じて回転可能に配され、動力源１２１による回転を安定化させる。本実施形態においては、フライホイール１２２は、動力源１２１としての内燃機関のクランクシャフトに連結されている。フライホイール１２２は、不図示の磁石を支持しており、この磁石と共に回転することで磁束変化を形成する。詳細については後述とするが、チャージコイルユニット１２３は、この磁束変化に応じた電圧を出力可能に構成される。

尚、パワーユニット１２の一部として／パワーユニット１２に対して、付随的に、ＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ－Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）等の変速機が設けられてもよい。

スタータ１３は、バッテリユニット３に含まれる後述の制御部３１からの信号に応答してパワーユニット１２を始動させる（図２参照）。例えば、スタータ１３は、ピニオンギアがフライホイール１２２のリングギアに係合するように配置され、該ピニオンギアを回転させることによりパワーユニット１２の始動を実現可能とする。尚、詳細については後述とするが、制御部３１は、上記チャージコイルユニット１２３からの出力電圧に基づいてパワーユニット１２が始動したことを検出可能である。

グラスバッグ１４は、作業機構１１により刈り取られた芝を収容する収容部であり、本体部Ｐ０後方部に着脱自在に配される（図１参照）。このような構成により、作業部１は所定の作業領域についての作業を実行可能とする。

走行部２は、本体部Ｐ０下方部にそれぞれ回転可能に配された一対の前輪および一対の後輪を含み、これにより本体部Ｐ０を支持する（図１参照）。走行部２は、パワーユニット１２から動力を受けて作業機Ｍを走行させることが可能である。延設部Ｐ１の端部は把持部（ハンドルバー）Ｐ１１としてバー状に構成され（図１参照）、ユーザは、この把持部Ｐ１１を把持して作業機Ｍを押しながら作業を行うことが可能である。作業機Ｍは、歩行型作業機、歩行型芝刈機等とも称されうる。

操作部４は、作業部１の稼働状態を制御するためのユーザからの入力操作を受け付ける。操作部４は、ユーザにとって操作し易い位置に設けられるとよい。本実施形態では、操作部４は、レバー型操作子４１およびボタン型操作子４２を含み、これらは何れも延設部Ｐ１、特に把持部Ｐ１１又はその周辺部、に配される（図１参照）。レバー型操作子４１は、本実施形態では上記バー状の把持部Ｐ１１に対して回動可能に並設され、ユーザは、このレバー型操作子４１を回動させることで操作を入力する。ボタン型操作子４２は、本実施形態では把持部Ｐ１１の一端部に配された自動復帰型の押ボタン式スイッチであり、ユーザは、このボタン型操作子４２を押すことで操作を入力する。尚、操作部４へのユーザによる入力操作は、ケーブル、ワイヤ等を介して、バッテリユニット３に含まれる後述の制御部３１に電気信号として伝えられる。

本実施形態では、ユーザがレバー型操作子４１を操作しながらボタン型操作子４２を操作することで、作業部１は稼働状態となるものとする。即ち、ユーザがレバー型操作子４１を回動させることなくボタン型操作子４２を押しても、作業部１１は稼働状態とはならない。レバー型操作子４１を操作しながらボタン型操作子４２を操作する上記操作態様は、二段階操作等とも称され、作業部１を稼働させる際の安全性を確保するのに有利である。

作業部１が稼働状態となった後、ユーザは、レバー型操作子４１を操作した状態（レバー型操作子４１を回動させた状態）に維持しながら作業機Ｍを走行させることで、稼働状態の作業部１により作業を行うことができる。また、ユーザは、レバー型操作子４１の操作を解除する（例えばレバー型操作子４１から手を放す）ことにより所望のタイミングで作業部１を停止状態にすることができる。本実施形態において、作業部１の停止状態では、パワーユニット１２が停止状態となり且つ作業機構１１も停止状態となるものとする。

他の実施形態として、作業機構１１とパワーユニット１２とはクラッチにより機械的に連結可能となっており、このクラッチの連結／解放をレバー型操作子４１により制御可能としてもよい。例えば、レバー型操作子４１を操作することでクラッチは連結状態となり、該操作を解除することでクラッチは解放状態となる。この場合、レバー型操作子４１の上記操作の解除に応じて、パワーユニット１２を停止しないで、その動力の作業機構１１への伝達を遮断することができる。

操作部４は、延設部Ｐ１或いは本体部Ｐ０において他の操作子を更に含みうる。その例としては、作業機構１１であるディスク状のブレードの高さを調整するための操作子、パワーユニット１２の出力レベルを変更するための操作子、走行部２を制動するための操作子等が挙げられる。

バッテリユニット３は、バッテリ３０および制御部３１を含み、本実施形態においては、それらがユニット化されて成る。バッテリ３０および制御部３１のユニット化により、バッテリユニット３の取り扱い（例えば、バッテリユニット３を本体部Ｐ０に組み付ける場合のハンドリング等）が容易となる。ここでは説明の簡易化のため、単一のバッテリ３０を示すが、バッテリ３０の数量は２以上であってもよい。例えば、バッテリユニット３は、直列に接続された複数のバッテリ３０と、制御部３１とが共に所定のハウジングに収容されて構成されうる。

制御部３１は、バッテリ３０から電力を受け取り、操作部４へのユーザによる入力操作に基づいて、作業機Ｍの各要素の制御、例えば上記作業部１の駆動制御等、を行う電装部品である。制御部３１は、制御装置、制御基盤等と称されてもよく、例えば、電子部品が実装された１以上の実装基板の他、要素間の電気接続を実現するための配線部をも含みうる。電子部品の例としては、ＡＳＩＣ（特定用途向け半導体集積回路）、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）、いわゆるディスクリート部品等の半導体装置が挙げられる。配線部の例としては、ワイヤハーネス、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線基板）、ＣｏＦ（チップオンフィルム）等が挙げられる。

本実施形態においては、制御部３１は、演算部（信号処理回路部）３１０、検出用回路部３１１及び３１２、始動用回路部３１３、並びに、電源回路部３１４を含む（図２参照）。尚、本明細書において、回路部とは、１以上の受動素子あるいは能動素子が所定の機能を実現可能に電気接続された要素を指し、よって、各回路部は、幾つかの部分に離間して設けられてもよいし、他の回路部と近接して設けられてもよい。

演算部３１０は、バッテリ３０の電力に基づいて、作業機Ｍ全体のシステム制御を行うための信号処理を行うＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｅｒ Ｕｎｉｔ）ないしＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。演算部３１０には、例えばＲＡＪ２４０１００（ルネサスエレクトロニクス社）等、所定の電池管理ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が用いられうる。

検出用回路部３１１には、レバー型操作子４１に入力された操作を検出可能とする１以上の入力回路ＩＣが用いられうる。検出用回路部３１１は、レバー型操作子４１に操作が入力されたことを示す電気信号を演算部３１０に供給する。

検出用回路部３１２には、ボタン型操作子４２に入力された操作を検出可能とする１以上の入力回路ＩＣが用いられうる。検出用回路部３１２は、レバー型操作子４２に操作が入力されたことを示す電気信号を演算部３１０に供給する。

演算部３１０は、検出用回路部３１１及び３１２の双方から信号を受け取ったことに応答して、所定の始動信号を始動用回路部３１３に出力し、スタータ１３を用いてパワーユニット１２を始動させる。パワーユニット１２の動力は作業機構１１に伝達され、作業機構１１が駆動状態となり、即ち、作業部１は稼働状態となる。

電源回路部３１４は、バッテリ３０の電圧に基づいて１以上の電源電圧を生成し、それ／それらを演算部３１０に供給する。電源回路部３１４は、所定の分圧回路によりバッテリ３０の電圧を分圧可能に設けられてもよいし、これに代替して、ＤＣ‐ＤＣコンバータ等を含む電源ＩＣが電源回路部３１４として用いられてもよい。ここでは説明の簡易化のため、電圧（電源電圧）と表現したが、駆動電流等の電流成分を考慮して電力と表現されてもよい。尚、演算部３１０は、レギュレータを内蔵しており、電源回路部３１４から受けた電源電圧に基づいて更に他の電源電圧を生成することも可能である。

バッテリ３０には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等、充電可能な二次電池が用いられるものとする。ここで、チャージコイルユニット１２３と制御部３１とは電気接続されており、制御部３１は、チャージコイルユニット１２３からの出力電圧に基づいてバッテリ３０を充電可能である。このことを、図３～図４Ｂ３を参照しながら以下に述べる。

図３は、チャージコイルユニット１２３の構成例を説明するための図である。チャージコイルユニット１２３は、所定の配線部９０１及び９０２を介して制御部３１に電気接続される。

チャージコイルユニット１２３は、インダクタＬ１、キャパシタＣ１及び回路部１２３１を含む。インダクタＬ１及びキャパシタＣ１は、互いに直列に接続される。本実施形態においては、インダクタＬ１は低電圧側（接地側）に配置され、キャパシタＣ１は高電圧側（電源電圧側）に配置される。回路部１２３１は、インダクタＬ１に発生する誘導電流でキャパシタＣ１を充電可能に設けられる。回路部１２３１は、本実施形態においては、整流素子Ｄ１及びＤ２を含み、整流素子Ｄ１はキャパシタＣ１に対して並列に接続され、また、整流素子Ｄ２は上記直列に接続されたインダクタＬ及びキャパシタＣ１に対して並列に接続される。整流素子Ｄ２は、その降伏電圧（ブレークダウン電圧）が整流素子Ｄ１の降伏電圧より低くなるように構成され、本実施形態においては、整流素子Ｄ２としてツェナーダイオードを用いるものとする。

尚、インダクタＬ及びキャパシタＣ１間のノードに初期電位を与えること等を目的として、回路部１２３１は、比較的抵抗値の大きい抵抗素子（プルアップ用抵抗素子またはプルダウン用抵抗素子）を更に含んでもよい。また、インダクタＬのインダクタンスおよびキャパシタＣ１のキャパシタンスは、動力源１２１の最大出力値、バッテリ３０のバッテリ容量等、各要素の設計値に基づいて決定されればよい。

チャージコイルユニット１２３は、制御部３１との電気接続を実現するための外部電極として、高電圧側の接続用端子Ｔ１２３Ｈおよび低電圧側の接続用端子Ｔ１２３Ｌを更に含む。制御部３１は、チャージコイルユニット１２３との電気接続を実現するための外部電極として、高電圧側の接続用端子Ｔ３１Ｈおよび低電圧側の接続用端子Ｔ３１Ｌを更に含む。接続用端子Ｔ１２３Ｈおよび接続用端子Ｔ３１Ｈ間は配線部９０１により接続され、また、接続用端子Ｔ１２３Ｌおよび接続用端子Ｔ３１Ｌ間は配線部９０２により接続され、これにより、チャージコイルユニット１２３は制御部３１に電気接続される。

制御部３１は、スイッチ部３１５および整流素子Ｄ３を更に含む。スイッチ部３１５は、例えば高耐圧トランジスタを含む電子部品であり、バッテリ３０を充電する際の充電動作の開始および終了を切り替え可能とする。例えば、スイッチ部３１５を導通状態にするとバッテリ３０の充電が実行され、スイッチ部３１５を非導通状態にするとバッテリ３０の充電が停止される。整流素子Ｄ３は、バッテリ３０の充電を実行する際にバッテリ３０からチャージコイルユニット１２３への電流の逆流を防ぐための電子部品であり、チャージコイルユニット１２３を保護可能とする。スイッチ部３１５および整流素子Ｄ３は、演算部３１０と共に所定の実装基板に実装されうる。

図３に示されるように、スイッチ部３１５および整流素子Ｄ３は、接続用端子Ｔ３１Ｈとバッテリ３０の正極（＋）との間に直列に接続される。本実施形態においては、スイッチ部３１５はバッテリ３０の正極側に配置され、整流素子Ｄ３は接続用端子Ｔ３１Ｈ側に配置される。本実施形態においては、演算部３１０は、チャージコイルユニット１２３からの出力電圧（接続用端子Ｔ３１Ｈの電圧値ないし信号レベル）に基づいてスイッチ部３１５の導通状態および非導通状態を切り替え可能に配置される。また、バッテリ３０の負極（－）は接続用端子Ｔ３１Ｌに接続される。

図４Ａは、チャージコイルユニット１２３の動作態様を説明するための図である。前述のとおり、フライホイール１２２には磁石が支持されており、動力源１２１の動力（フライホイール１２２の回転）に伴って該磁石により磁束変化が生じる。本実施形態では、フライホイール１２２の回転により磁場（の強度）が正弦波状に変化するものとし、磁場の変化の１周期分はフライホイール１２２の１回分の回転に対応するものとする。

チャージコイルユニット１２３は上記磁束変化を検出可能な位置に配置され、この磁束変化により、インダクタＬ１では図中“ａ”又は“ｂ”で示された方向に誘導電圧が発生する。詳細については後述とするが、例えば、上記ａ方向の誘導電圧が発生した場合、この誘導電圧によって生じる電流（誘導電流）は整流素子Ｄ２によりキャパシタＣ１に導かれ、キャパシタＣ１を充電する。

図４Ａの下方部には、チャージコイルユニット１２３の出力電圧Ｖ１（開放電圧）の波形が、併せて示される。本実施形態においては、キャパシタＣ１の充電電圧（ここでは約８［Ｖ］）は出力電圧Ｖ１をバイアスする形となっており、出力電圧Ｖ１は、約８［Ｖ］を基準点としつつ上記誘導電圧の発生に応じてパルス状の波形を示すこととなる。図４Ｂ１は、上記ａ方向の誘導電圧が発生した場合の態様を図４Ａ同様に示す。図４Ｂ２は、上記ｂ方向の誘導電圧が発生した場合の態様を図４Ａ同様に示す。図４Ｂ３は、上記ａ方向の誘導電圧が再び（２回目）発生した場合の態様を図４Ａ同様に示す（１回目に発生した上記ａ方向の誘導電圧との区別のため、「ａ’」と図示する。）。

図４Ｂ１に示されるように、上記ａ方向の誘導電圧が発生した際には、キャパシタＣ１への充電電流が生じ、キャパシタＣ１が充電される。図中において、この充電電流は、破線矢印で示される。また、図中において、インダクタＬ１の誘導電圧の発生方向（極性）が「＋」及び「－」により示される。フライホイール１２２の回転が開始してから充分に時間が経過していた場合、本実施形態においては、上記ａ方向の誘導電圧の発生に伴うキャパシタＣ１の充電電圧は約８［Ｖ］である。図中には、インダクタＬ１の誘導電圧同様、キャパシタＣ１の充電電圧の発生方向（極性）が「＋」及び「－」により示される。

その後、図４Ｂ２に示されるように、上記ｂ方向に誘導電圧が発生した際には、インダクタＬ１の誘導電圧の発生方向およびキャパシタＣ１の充電電圧の発生方向は、図中に「＋」及び「－」で示されるように、互いに同じとなる。出力電圧Ｖ１は、“インダクタＬ１の誘導電圧”と“キャパシタＣ１の充電電圧”との和となり、これにより出力電圧Ｖ１は約２２［Ｖ］まで上昇する。

更にその後、図４Ｂ３に示されるように、上記ａ’方向の誘導電圧が発生する。上記ａ’方向の誘導電圧は約３［Ｖ］であり、先に発生した誘導電圧（約８［Ｖ］）より低い。そのため、ダイオードＤ２には順方向の電流は実質的に流れず、即ち、キャパシタＣ１への充電電流は実質的に生じない。上記ａ’方向の誘導電圧が発生した場合、出力電圧Ｖ１は、上記ｂ方向の誘導電圧が発生した場合同様、“インダクタＬ１の誘導電圧”と“キャパシタＣ１の充電電圧”との和となり、出力電圧Ｖ１は約５［Ｖ］まで下降してから約８［Ｖ］に戻る形となる。

前述のとおり、整流素子Ｄ２にはツェナーダイオードが用いられ、チャージコイルユニット１２３は、出力電圧Ｖ１が整流素子Ｄ２の降伏電圧を超えることのないよう、構成されうる。整流素子Ｄ２の降伏電圧は、１５０［Ｖ］程度としてもよいが、１００［Ｖ］程度あるいは５０［Ｖ］程度としてもよい。これにより、チャージコイルユニット１２３の出力対象に過電圧が加わることのないようにし、本実施形態においては、バッテリ３０および制御部３１を保護可能とする。

このような回路構成により、チャージコイルユニット１２３は、動力源１２１の動力に基づく信号を出力電圧Ｖ１として制御部３１に出力する。制御部３１において、演算部３１０は、出力電圧Ｖ１に基づいてスイッチ部３１５を制御する。例えば、スイッチ部３１５が導通状態の場合、制御部３１は出力電圧Ｖ１を用いてバッテリ３０を充電することができる。このとき、本回路構成においては、出力電圧Ｖ１はキャパシタＣ１の充電電圧（約８［Ｖ］）でバイアスされるため、バッテリ３０の充電の高速化にも有利である。また、制御部３１は、付随的に、動力源１２１の回転数の検出、及び、その検出結果を用いた他の制御を行うことも可能である。

図５は、比較例として、チャージコイルユニット１２３Ｒの動作態様を説明するための図である。比較例においては、チャージコイルユニット１２３Ｒは、互いに並列に接続されたインダクタＬ１及びキャパシタＣ１、並びに、それらに対して直列に接続された整流素子Ｄ１を含む。

比較例の回路構成においては、キャパシタＣ１に流れる電流は、図中“ａ”で示された方向に誘導電圧が発生した場合と、図中“ｂ”で示された方向に誘導電圧が発生した場合とで、逆向きである。即ち、比較例の回路構成の場合、キャパシタＣ１の充電および放電が交互に繰り返されることとなる。そのため、キャパシタＣ１の電圧は約０［Ｖ］のままとなる。また、比較例の回路構成においては、電流が流れを双方向に許容する閉ループ経路がインダクタＬ１及びキャパシタＣ１により形成されるため、いわゆるＬＣ発振が生じうる。そのため、チャージコイルユニット１２３Ｒの出力電圧Ｖ２は、部分Ｋに示されるように、磁場の変化の１周期分（フライホイール１２２の１回分の回転）に対して、約０［Ｖ］を基準点とした複数のパルス波形を示すこととなる。

よって、比較例によれば、制御部３１は、出力電圧Ｖ２に基づいてスイッチ部３１５を制御すること、及び、バッテリ３０の充電を効果的に行うことが困難となる。また、同様の理由により、制御部３１は、動力源１２１の回転数の検出、及び、その検出結果を用いた他の制御を行うことも困難となる。更に、チャージコイルユニット１２３Ｒには、ツェナーダイオード等の保護素子として作用しうる整流素子Ｄ２も設けられていないため、過電圧となった出力電圧Ｖ２がバッテリ３０、制御部３１等の出力対象に加わる可能性もある。

これに対して、本実施形態（図４Ａ等）によれば、インダクタＬ１及びキャパシタＣ１で形成される閉ループ経路において、整流素子Ｄ１及びＤ２により、一方向の電流は許容され且つ他方向の電流は制限されることとなるため、ＬＣ発振は適切に規制ないし抑制される。そのため、本実施形態によれば、チャージコイルユニット１２３の出力電圧Ｖ１は安定化され、約８［Ｖ］を基準点とした略単一のパルス波形を示す。よって、本実施形態によれば、制御部３１は、出力電圧Ｖ２に基づいてスイッチ部３１５を適切に制御可能となり、また、バッテリ３０の充電を効果的に行うことも可能である。また、本実施形態によれば、整流素子Ｄ２が、その降伏電圧が比較的低くなるように設けられており、出力電圧Ｖ１が過電圧となることもないため、バッテリ３０、制御部３１等の出力対象に不測の過電圧が加わることもない。

また、本実施形態においては、キャパシタＣ１の充電時の電流の向きは一方向に定まり且つキャパシタＣ１の放電時の電流の向きも一方向に定まる。他の観点では、キャパシタＣ１の二端子のうち充電および放電が行われる一端子が固定的に定まるとも云える。そのため、本実施形態によれば、キャパシタＣ１には、電解コンデンサ等の有極性コンデンサ、即ち正極および負極の二端子を有する電子部品、を用いることが可能である。そのため、セラミックコンデンサ等の無極性コンデンサ、即ち正極および負極の区別のない電子部品、を用いる場合に比べて、チャージコイルユニット１２３を低コスト化することが可能な場合がある。

また、本実施形態においては、インダクタＬ１は低電圧側に配置され且つキャパシタＣ１は高電圧側に配置された回路構成とする。そのため、キャパシタＣ１の充電電圧が出力電圧Ｖ１をバイアスする形となり、ここでは、出力電圧Ｖ１が約８［Ｖ］だけオフセットした形となる（図４Ａ等参照）。そのため、この出力電圧Ｖ１を用いてバッテリを充電する場合には該充電を高速化することが可能となる。

出力電圧Ｖ１を安定化することを可能とする回路構成は、上述の例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更を加えることが可能である。例えば、図４Ａで例示された回路構成では、回路部１２３１は、インダクタＬ１に発生する誘導電流の向きに関わらず該誘導電流でキャパシタＣ１を充電可能に設けられるものとした。しかしながら、回路部１２３１の構成は、一方向の誘導電流がインダクタＬ１に発生した場合にキャパシタＣ１を充電可能とし且つ他方向の誘導電流がインダクタＬ１に発生した場合にはキャパシタＣ１の放電を制限するように、部分的に変更されてもよい。

図６は、他の実施形態として、チャージコイルユニット１２３’の回路構成例を示す。チャージコイルユニット１２３’は、回路部１２３１に代替して、回路部１２３１’を含む。回路部１２３１’は、互いに直列に接続されたインダクタＬ１及びキャパシタＣ１に対して並列に接続された整流素子Ｄ２を含み、即ち、図４Ａの回路構成から整流素子Ｄ１が省略された形となっている。このような回路構成によれば、インダクタＬ１及びキャパシタＣ１で形成される閉ループ経路において一方向の電流が許容され且つ他方向の電流が制限されることとなる。そのため、図６に例示されたチャージコイルユニット１２３’によっても、キャパシタＣ１の充電および放電の繰り返し並びにＬＣ発振が規制ないし抑制され、これにより、チャージコイルユニット１２３’の出力電圧Ｖ１’は安定化されうる。

以上の実施形態によれば、チャージコイルユニット１２３又は１２３’は、互いに直列に接続されたインダクタＬ１及びキャパシタＣ１、並びに、回路部１２３１又は１２３１’を含む。回路部１２３１又は１２３１’は、インダクタＬ１で発生した誘導電流でキャパシタＣ１を充電可能に設けられる。このような回路構成によれば、動力源１２１の動力に基づく信号を出力電圧Ｖ１として安定的に出力可能となる。動力源１２１の動力は、この出力電圧Ｖ１に基づいて検出可能であり、本実施形態においては、フライホイール１２２の１回分の回転が出力電圧Ｖ１の１パルスに対応するため、動力源１２１の回転数を適切に検出可能である。

実施形態を以下に纏める：
第１の態様は、チャージコイルユニット（例えば１２３）に係り、前記チャージコイルユニットは、動力源（例えば１２１）の動力に基づいて誘導電流を発生するインダクタ（例えばＬ１）と、前記インダクタに対して直列に接続されたキャパシタ（例えばＣ１）と、前記インダクタに発生した誘導電流で前記キャパシタを充電可能に設けられた回路部（例えば１２３１）とを含む。

第１の態様によれば、チャージコイルユニットは、動力源の動力に基づく信号を出力電圧として安定的に出力可能となる。

第２の態様では、前記回路部は、前記インダクタ及び前記キャパシタで形成される閉ループ経路でのＬＣ発振が規制されるように設けられている。

第２の態様によれば、キャパシタの充電および放電が繰り返されないため、上記出力電圧は安定的に出力される。

第３の態様では、前記回路部は、前記キャパシタに対して並列に接続された第１整流素子（例えばＤ１）と、前記インダクタ及び前記キャパシタに対して並列に接続された第２整流素子（例えばＤ２）とを含む。

第３の態様によれば、上記第２の態様を比較的簡素な構成で実現可能にする。

第４の態様では、前記第２整流素子の降伏電圧は、前記第１整流素子の降伏電圧より低い。

第４の態様によれば、キャパシタが過剰に充電されて上記出力電圧が大きくなり過ぎることのないようにし、チャージコイルユニットの出力対象を保護可能とする。

第５の態様では、前記第２整流素子は、ツェナーダイオード（例えばＤ２）である。

第５の態様によれば、上記第４の態様を比較的簡素な構成で実現可能にする。

第６の態様では、高電圧側の接続用端子（例えばＴ１２３Ｈ）と、低電圧側の接続用端子（例えばＴ１２３Ｌ）とを更に含み、前記インダクタ及び前記キャパシタのうち、前記インダクタは前記低電圧側に配置され、前記キャパシタは前記高電圧側に配置されている。

第６の態様によれば、キャパシタの充電電圧が上記出力電圧をバイアスする形となる。そのため、例えば上記出力電圧をバッテリの充電に用いる場合には該充電を高速化することが可能となる。

第７の態様では、前記キャパシタは、正極および負極の二端子を有する電子部品（例えばＣ１）である。

第７の態様によれば、キャパシタは充電および放電を繰り返さないため、有極性コンデンサを用いることができ、チャージコイルユニットの低コスト化に有利となる。

第８の態様は、パワーユニット（例えば１２）に係り、前記パワーユニットは、上記チャージコイルユニット（例えば１２３）と、前記動力源（例えば１２１）と、磁石を支持し且つ前記動力源の前記動力に応じて回転可能に配されたフライホイール（例えば１２２）と、を含む。

第８の態様によれば、上記チャージコイルユニットは、内燃機関（エンジン）等を動力源とする一般的なパワーユニットに適用可能である。

第９の態様は、作業機（例えばＭ）に係り、前記作業機は、上記パワーユニット（例えば１２）と、前記動力源の前記動力を用いて所定の作業を行う作業機構（例えば１１）と、を備える。

第９の態様によれば、上記パワーユニットは、一般的な作業機に適用可能である。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims (4)

1. 動力源のクランクシャフトに連結されたフライホイールに支持された磁石が該フライホイールの回転の際に発生する磁束変化に基づいて誘導電流を発生するインダクタと、前記インダクタに対して直列に接続されたキャパシタと、前記インダクタに発生した誘導電流で前記キャパシタを充電可能に設けられた回路部とを含むチャージコイルユニットであって、
   前記インダクタは低電圧側に配され且つ前記キャパシタは高電圧側に配され、
   前記回路部は、
   前記キャパシタに対して並列に接続された第１整流素子であって、アノードが低電圧側となり且つカソードが高電圧側となるように配された第１整流素子と、
   前記インダクタ及び前記キャパシタに対して並列に接続された第２整流素子であって、アノードが低電圧側となり且つカソードが高電圧側となるように配された第２整流素子と、
   を含み、
   前記第２整流素子は、その降伏電圧が前記第１整流素子の降伏電圧より低く且つ前記チャージコイルユニットの出力対象の耐電圧よりも低いツェナーダイオードである
   ことを特徴とするチャージコイルユニット。
2. 前記キャパシタは、正極および負極の二端子を有する電子部品である
   ことを特徴とする請求項１記載のチャージコイルユニット。
3. 請求項１または請求項２記載のチャージコイルユニットと、
   前記動力源と、
   前記フライホイールと、を含む
   ことを特徴とするパワーユニット。
4. 請求項３記載のパワーユニットと、
   前記動力源の動力を用いて所定の作業を行う作業機構と、を備える
   ことを特徴とする作業機。
   

Images