JPH0311941A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、二輪車や小型船舶用の内燃機関などに適用さ
れる磁石発電機型式の発電装置に関する。

［従来の技術］ 二輪車などに用いられる従来の小型内燃機関用の発電装
置は、小型軽量及び経済性などの点から、構造が簡単な
磁石式発電機と、この磁石式発電機の発電コイルから出
力される単相交流電圧を整流する全波整流器とで構成さ
れている。そして、二輪車用の発Ｎ装置では、ステータ
に同相でほぼ巻回数が同じである二個の発電コイルを巻
装しておき、車種によりこの二個の発電コイルを直列若
しくは並列に接続して希望の出力特性を得ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した二輪車用の発電装置において、
両発電コイルを並列に接続して用いた場合には、第８図
に示すように低速時に出力電流が不足するという問題が
ある。また、両発電コイルを直列に接続して用いた場合
には、第７図に示すように高速時の出力電流が不足する
という問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、簡
単な構成を有し、しかも低速から高速まで広い速度範囲
で理想に近い出力電流特性を有する磁石発電機型式の発
Ｎ装置を提供することを、解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の発電装置は、第１、第２発電コイルが巻装され
た磁石式発電機と、該第１発電コイルの出力電圧を全波
整流する第１全波整流器と、前記第２発電コイルの出力
電圧を全波整流する第２全波整流器と、前記第１全波整
流器の高位出力端と前記第２全波整流器の低位出力端と
の接続を開閉する開閉手段と、前記第１全波整流器の低
位出力端に７ノードが接続され前記第２全波整流器の低
位出力端にカソードが接続された第１逆流防止ダイオー
ドと、前記第１全波整流器の高位出力端に７ノードが接
続され前記第２全波整流器の高位出力端にカソードが接
続された第２逆流防止ダイオードと、前記磁石式発電前
の駆動軸の回転数が所定値以下の場合に前記開閉手段を
閉じ、所定値を越える場合に前記開閉手段を開く開閉制
御手段とを有することを特徴としている。

［作用］ 第１全波整流器は磁石式発電機に巻装された第１発電コ
イルの出力電圧を全波整流し、第２全波整流器は磁石式
発電機に巻装された第２発電コイルの出力電圧を全波整
流する。開閉制御手段は、駆動軸の回転数を検出し、検
出した回転数を所定値と比較して、回転数が所定値以下
の場合に開閉手段を閉じる。開閉手段が閉じられると、
第１全波整流器の高位出力端と第２全波整流器の低位出
力端とが接続されるので、第１全波整流器の出力電圧と
第２全波整流器の出力電圧が直列的に負荷に出力される
。

また、開閉制御手段は回転数が所定値を越える場合に開
閉手段を開く。開閉手段が開かれると、第２全波整流器
の高位出力端は直接に、第１全波整流器の高位出力端は
順方向接続された第２逆流防止ダイオードを介して負荷
の高位側に接続され、そして第１全波整流器の低位出力
端は直接に、第２全波整流器の低位出力端は順方向接続
された第１逆流防止ダイオードを介して負荷の低位側に
接続されるので、結局、第１、第２全波整流器が並列接
続されることとなり、低速時に比べて出力電流は大幅に
増加する。

［実施例］ 本発明の一実施例の発電装置は、第１図に示す回路図か
られかるように、第１発電コイル１及び第２発電コイル
２が巻装された磁石式発電機１０と、第１発電コイル１
の出力電圧を全波整流する第１全波整流器３と、第２発
電コイル２の出力電圧を全波整流する第２全波整流器４
と、第１全波整流器３の高位出力端３ａと第２全波整流
器４の低位出力端４ｂとの接続を開閉する開閉手段７と
、第１全波整流器３の低位出力端３ｂにアノードが接続
され第２全波整流器４の低位出力端４ｂにカソードが接
続された第１逆流ダイオード５と、第１全波整流器３の
高位出力端３ａにアノードが接続され第２全波整流器の
高位出力端４ａにカソードが接続された第２逆流防止ダ
イオード６と、開閉手段７の開閉を制御する点火用電子
制御ユニット（以下、Ｅ（ＪＪという）で構成された開
閉制御手段９とからなる。

磁石発電機１０は、第２図に示すように、リング状のロ
ータ（図示せず）と、このロータの内部に配設されたス
テータ１２とを有する二輪車用の単相交流発電機で構成
されている。上記ロータは駆動軸１３に嵌着され、駆ｖ
Ｊ軸１３はエンジンに直結されている。上記ロータの内
周面には、永久磁石からなる９対のＮ、Ｓ極（図示せず
）が軸心に向けて等間隔で交互に突設されている。ステ
ータ１２の外周面には各々、単コイル１５が巻装された
１８個の究極子１１が等間隔で交互に遠心方向に向けて
突設されている。隣接する第１番目及び第２番目の突極
子１１ａ、１１ｂに巻装された２個の単コイル１５は直
列接続されて点火用発電コイル１０ａ（第１図参照）を
構成している。第３番目以上の各単コイル１５の巻回数
は等しく設定され、奇数番目の究極子１１に巻装された
複数個の単コイル１５は直列接続されて第１発電コイル
１を構成し、第４番目以上の偶数番目の突極子１１に巻
装された複数個の単コイル１５は直列接続されて第２発
電コイル２を構成している。更に、ステータ１２には、
上記ロータの回転角度位置を検出するためのタイミング
検出コイル１０ｂ（第１図参照）が装着されており、そ
して上記ロータの外周にはこのタイミング検出コイル１
０ｂと遭遇する位置に突極片が設けられている。

全波整流器３及び全波整流器４は各々、ブリッジ回路を
構成する４個のダイオードからなり、開閉手段７は常閉
リレーで構成されている。全波整流器４の高位出力端４
ａはバッテリ８の高位側の電極に接続され、全波整流器
３の低位出力端３ｂ及びバッテリ８の低位側の電極は接
地されている。

開閉制御手段９は、マイコンを内蔵してあり、開閉制御
手段９の各入力端には点火用発電コイル１０ａ、タイミ
ング検出コイル１０ｂが接続され、また開閉制御手段９
の各出力端には点火コイル及び開閉手段７が接続されて
いる。

次に、第４図に示す開閉制御手段９のフローチャートを
参照して、この発電装置の動作を説明する。

エンジンスタートにより、開閉制御手段９に内蔵された
上記マイコンを初期化する。この時、開閉手段７が閉じ
られて、第１全波整流器３及び第２全波整流器４が直列
接続され、バッテリ８に両整流器２．３の出力電圧が直
列的に印加される（Ｓ１００）。

次に、上記ロータの回転数Ｎを計算する。なお、回転数
Ｎは、後述する割り込みルーチンにて計測される割り込
み間隔時間Ｔの逆数として求められる（Ｓ１０２）。

次に、点火時期演算サブルーチンを実行する。

この点火時期の計算は通常のＥＣＵと同様であり、その
詳細説明は省略する（ＳｉＯ２）。

そして、求めたエンジン回転数Ｎを予め記憶された所定
の回転ＩＮ３と比較しく５１０６）、ＮがＮ３より低け
れば開閉手段７を閉じて全波整流器３と全波整流器４と
を直列に接続しく３１０８）、ＮがＮ３以上であれば開
閉手段７を開いて全波整流器３と全波整流器４とを並列
接続して（３１１０）、３１０２にリターンする。Ｎ３
は２０００ｒｐｍに設定されている。

なお、並列接続時には、全波整流器４の低位出力端４ｂ
は第１逆流防止ダイオード５を介して接地され、全波整
流器３の高位出力端３ａは第２逆流防止ダイオード６を
介してバッテリ８に接続される。その結果、並列接続さ
れた全波整流器３及び全波整流器４の出力電流はバッテ
リ８に並列に供給される。なお、全波整流器３の出力電
流及び全波整流器４の出力電流は直列接続時及び並列接
続時に同方向に出力される。

次に割り込みルーチンを説明する。

この開閉制御手段９は、タイミング検出コイル１０ｂか
らのタイミングパルス入力により、割り込みルーチンを
開始しており、この割り込みルーチンではまず、割り込
み間隔時間Ｔを計測する（Ｓ１１２）。この計測は直前
のタイミングパルスから今回のタイミングパルスまでの
時間をカウントして実行される。

なお、タイミング検出コイル１０ｂは、ロータの突極片
との遭遇によりタイミングパルスを出力している。

次に開閉制御手段９は、点火処理サブルーチンを実行す
る（Ｓ１１４）。すなわち、３１０４で求めた点火時期
に内蔵コンデンサ（図示せず）に蓄積された静電エネル
ギを点火コイル（図示せず）に供給して点火プラグ（図
示せず）を放電させる。

点火処理サブルーチンの詳細は良く知られており、その
説明は省略する。

第３図に、この発電装置の回転数−出力電流特性を示す
。回転数Ｎ３までは全波整流器３及び全波整流器４が直
列接続されているために早く立上がり飽和点が低い電流
特性■１によりバッテリ８は充電され、回転数Ｎ３以上
では全波整流器３及び全波整流器４が並列接続されてい
るために遅く立上がり飽和点が高い電流特性■２により
バッテリ８は充電される。

以上説明した本発明の発電装置では、以下の効果を奏す
ることができる。

（１）ロータに巻装された２個の発電コイル１．２の各
出力電圧を全波整流する全波整流器３．４を直並列切替
しているので、１個の開閉手段７及び２個の逆流防止ダ
イオード５．６の追加により上記直列／並列切換が可能
となる。したがって、発電コイル１．２を３個の開閉手
段を用いて直列／並列切換する場合に比べて、開閉手段
数の個数を低減することができる。なお、これら開閉手
段にはリレーを用いるのが一般的であるが、リレーは車
両用などの振動環境において接点摩耗の問題をもってい
る。ＭＯＳトランジスタなどの固体スイッチの使用も可
能であるが、大電流のＭＯＳトランジスタを多く採用す
ることはコスト上の問題がある。

なお、付言するとこの実施例では全波整流器を２個採用
しており、上記した発電コイルを直列／並列切換した後
で１個の全波整流器を用いて全波整流する場合に比較し
てコストの点で劣るように見えるが、この実施例の発電
装置で用いる全波整流器３．４の電流容量は上記発電コ
イル直列／並列切換例で用いる１個の全波整流器の電流
容量に比較して半分で済む利点を有しているので、コス
トの点での不利はそれほどではない。

（２）また、この実施例の発電装置では、既存の点火タ
イミング制御用のＥＣＵ及びその付属装置を用いて開閉
手段７の開閉制御を実行しているので、ハードウェア規
模の増加を抑制することができる。

以上説明した実施例の変形態様として、第５図に示すよ
うに、全波整流器３．４を三相金波整流器で構成し、余
ったダイオードの一つを逆流防止ダイオード５．６とし
て用いることもできる。このようにすれば、配線を簡素
化することができる。

更に、第６図に示すように、互いに隣接する単コイル群
により発電コイル１及び発電コイル２をそれぞれ構成す
ることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の発電装置は、磁石式発電
機の２個の発電コイルの各出力電圧を整流する２個の全
波整流器を、駆動軸の回転数が低い場合に直列接続し、
駆動軸の回転数が高い場合に並列接続しているので、磁
石式発電機を大型化することなく低速時にも高速時にも
充分な出力電流を得ることができ、しかも、上記直並列
の切換を１個の開閉手段により行うので高い信頼性をも
つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発電装置の一実施例を示す回路図、第
２図は発電コイル１及び発電コイル２の巻装状態を示す
結線図、第３図は第１図の発電装置の出力電流−回転数
特性図、第４図は開閉制御手段９の動作を説明するフロ
ーチャート、第５図は一変形態様を示す一部回路図、第
６図は他の変形態様を示す結線図である。第７図及び第
８図は各々、従来の発電装置の出力特性図である。 １・・・第１発電コイル ２・・・第２発電コイル ３・・・全波整流器 ４・・・金波整流器 ５・・・第１逆流防止ダイオード ６・・・第２逆流防止ダイオード ７・・・開閉手段 ９・・・開閉制御手段 （ＥＣＵ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１、第２発電コイルが巻装された磁石式発電機
   と、 該第１発電コイルの出力電圧を全波整流する第１全波整
   流器と、 前記第２発電コイルの出力電圧を全波整流する第２全波
   整流器と、 前記第１全波整流器の高位出力端と前記第２全波整流器
   の低位出力端との接続を開閉する開閉手段と、 前記第１全波整流器の低位出力端にアノードが接続され
   前記第２全波整流器の低位出力端にカソードが接続され
   た第１逆流防止ダイオードと、前記第１全波整流器の高
   位出力端にアノードが接続され前記第２全波整流器の高
   位出力端にカソードが接続された第２逆流防止ダイオー
   ドと、前記磁石式発電機の駆動軸の回転数が所定値以下
   の場合に前記開閉手段を閉じ、所定値を越える場合に前
   記開閉手段を開く開閉制御手段と、を有することを特徴
   とする発電装置。