JPH03150028A - 自動車用発電機 - Google Patents

自動車用発電機

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JPH03150028A
JPH03150028A JP1284738A JP28473889A JPH03150028A JP H03150028 A JPH03150028 A JP H03150028A JP 1284738 A JP1284738 A JP 1284738A JP 28473889 A JP28473889 A JP 28473889A JP H03150028 A JPH03150028 A JP H03150028A
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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〕 本発明は自動車用発電機に係り、特に人体への　　　　
安全性が高い自動車用発電機に関する。
〔従来の技術〕
自動車には、ランプ類、モータ、及び種々のアクチュエ
ータの消費する電力を賄うために発電機が積載されてい
る。この発電機は、一般に、界磁巻線、及び電機子巻線
を備え、エンジン回転によって界磁巻線が回転磁界をつ
くり、これに応じて　　電機子巻線が１２Ｖ程度の比較
的低い電圧を発電するというものであった。
しかしながら、上記の発電機の出力電圧より高い電圧が
欲しいという需要がでてきた。すなわち、例えば１２Ｖ
程度の電圧より充分高い電圧が必要な家庭用商用電源機
器等を使いたい、あるいは電装品の増加に起因する電流
の増大により接続線が耐えられなくなり、供給電圧を高
くして電流を押える必要性などが持ち上がってきた。
これに対し、特開昭５５−５３１５２号公報に記載され
るように、新たに発電機を加え、従来の発電機が供給し
ていた１２Ｖ程度の電圧より高い電圧を発電して、電圧
を供給するものが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来技術は高電圧がもたらす人体へ
の影響については考慮していなかった。
一般に、発電機の出力は、配線の簡便化のために。
一方を接地している。そのために、人体の一部が接続線
に触れただけで、発電機の出力電圧が人体にかかる。こ
のように、単に人体の一部が接続線に触れただけで、高
い電圧が人体にかかると危険であり、安全性に問題があ
った。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、発電機の出力電圧を外部か
ら絶縁された第１の端子及び外部から絶縁され、かつ、
第１の端子とは異なる極性の第２の端子を介して供給す
るようにした。
〔作用〕
上記のように構成したために、たとえ人体の一部が接続
線に触れたとしても、それと同時に、人体の一部がこれ
とは異なる極性をもつ接続線に触れたとき以外は発電機
の電圧が人体にかからない。
そのために、人体に発電機の電圧がかかるおそれが減少
し、安全性が向上する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は、発電機の構造図である。図において、９は充
電発電機の全体である。１０４．１１４は界磁巻線であ
り、シャフト１０１，１１１の回転を受けて回転磁界を
つくる。シャフト１０１゜１１１の両端はベアリング１
０２ａ及び１０２ｂ。
１１２ａ及び１１２ｂを介して、ブラケット９８゜９９
に支持される。シャフト１０１，１１１にはスリップリ
ング１０７ａ、１０７ｂ及び１１７ａ。
１１７ｂが設けられている。また。界磁巻線１０４゜１
１４は、このスリップリング１０７ａ、１０７ｂ及び１
１６ａ、１１６ｂそしてブラシ１０６ａ。
１０６ｂ及び１１６ａ、１１６ｂを介して、電圧調整器
１０８，１１８に電気的に接続される。
１０５ａ、１１５ａは電機子であり、界磁巻線１０４．
１１４に対向して設けられている。電機子１０５ａ、１
１５ａは電機子巻線１０５ｂ。
１１５ｂを備え、また、電機子１０５ａ、１１５ａは三
相全波整流器１０９，１１９に電機的に接続されている
。
ここで、三相全波整流器１１９はブラケット９９に電気
的に接続されている。一方、三相全波整流器１０９はブ
ラケット９９に電気的に接続していす、単に絶縁プッシ
ュ１０９ａを介して、支持されている。
シャフト１０１，１１１はプーリ１００，１１０から回
転が伝えられ、このプーリ１００とプーリ１１０はベル
ト９７によって同期して回転するようになっている。
次に、このように構成された発電機の実装を第２図に示
す、図において、１はＶ型エンジン、２はエンジンに同
期して回転するエンジンシャフト、３はエアコンのコン
プレッサのシャフトである。
エンジンシャフト２の回転はベルト４を介してシャフト
３及び発電機９のプーリ１１０に伝えられる。
９６はテンショナーであり、ベアリング部材で構成され
ている。このベアリングの軸を支承しているセンターは
変位可能な構造となっている。そしてセンターはバネで
押圧され、バネ圧でベルト９７の外側を所定の圧力で押
しつけるようにしてベルトに張力を与えている。
なお、発電機９はＶ型エンジンの気筒列に挾まれるよう
に配置されている。このように配置することによって、
エンジンルームを効率的に使用でき−省スペースとなる
。
次にこのように構成された発電機の動作について簡単に
説明する。エンジンが回転すると、界磁巻９１０４．１
１４が回転し回転磁界を発生させる。この回転磁界の発
生に伴って、電機子巻線１０５ｂ、１１５に起電力が生
じ、三相全波整流器１０９，１１９で整流して直流電流
を得る。
ここで電機子巻線１０５ｂ、１１５ｂは巻線数が異なる
ように設定され、電機子１０５ｂの出力の方が電機子１
１５ｂの出力よりも充分に高電圧となるように構成され
ている。この電圧は、例えば、前者においては１００Ｖ
、後者においては１２Ｖと設定する。
次に、この発電機の回路を第３図に示す、図において、
全波整流器１０９の出力は、プラス端子Ｂｚ及びマイナ
ス端子Ｅｘ、を介して、高圧負荷１３に接続している。
ここで、高圧負荷１３は。
高圧電源を用いた方が、電流が少なくでき、電送効率の
高くなるモータがフクチュエータ等である。
さらにプラス側端Ｂｇとマイナス側端子Ｅｘを介して高
圧負荷に接続しているために、単に、接続コードに触れ
ただけで人体に電流が流れることを防止できるようにな
っている。一方、全波整流器１１９出力は、端子Ｂ１及
びアース端子を介して、低圧負荷１４及びバッテリー１
２に接続している。
ここで、電圧を用いる低圧負荷１４としてはランプ類が
ある。なお、ランプ類は自動車用の酎振性の面からフィ
ラメントメントか細くできず、低電圧を用いざるを得な
い。
補助余波整流器はダイオード１０９ｃ及び１１９ｃ、充
電表示灯１６．キースイッチ１５を介してバッテリー１
２に接続されると共に、界磁巻線１１４ｂ。
電圧調整器１０９に接続されている。１７はリレーであ
る。また、電圧調整器１０９は、界磁巻線への電流の導
通、遮断をするパワートランジスタ１０８ａ、１１８ａ
、フライホィールダイオード１０８ｂ、１１８ｂ、分圧
用抵抗１０８ｆ、１１８ｆ及び１０８ｙ、１１８ｙ、ツ
ェナーダイオード１０８ｅ、１１８ｅ、制御用抵抗１０
８ｃ及び１１８ｃｍａ１制御用トランジスタ１０８，１
１８によって構成されている。
このような発電機の回路の動作について説明すると、キ
ースイッチ１５が投入されると、充電表示灯１６が点灯
される。そして、バッテリー１２から、界磁巻＃Ｌ１１
４ａ、１１４ｂ、ハワ−トランジスタ１０８ｂ、１１８
ｂに電流が流れる。なお、このとき、リレー１７の常閉
接点１７ａは閉状態になるように設定されている。この
ために、電圧調整器１０はリレー１７のアース端子を介
して、バッテリー１２と電気的に接続される。
このときに、発電表示灯１６の抵抗値は４００程度、界
磁巻線１０４ａ、１１４ａの抵抗はそれぞれ１２Ω、３
Ω程度と設定している。また。バッテリーの電圧は１２
Ｖに設定しているので、このとき０．３Ａ程度の電流が
流九る。
エンジンが始動され界磁巻線１０４，１１４が回転磁界
をつくるようになると、電機子巻線１０５ｂ。
１１５ｂに電圧が発生する。これにより、補助全波整流
器１０９ｂ、１１９ｂから界磁巻線１０４ｂ　。
１１４ｂに界磁電流が供給される。界磁電流が供給され
て、が補助全波整流器１０９ｂ、１１９ｂからの出力が
充分大きくなると、バッテリー１２からの電流は流れな
くなり、充電表示灯１６は消灯する。また。これと同時
に、リレー１７は電圧調整器１０８とアース端子を切り
離すように動作する。すなわち、リレー１７のアーマチ
ュア−コイル１７ｂが励磁され、常開接点１７ａが開く
ようになっている。
さらに、エンジン回転数が上昇して、補助整流器１０９
ｂ及び１１９ｂの出力電圧が高くなると、分圧用抵抗１
０８ｆ、１０８ｇ及び１１８ｆ。
１１８ｇによって分圧する分圧電圧が設定以上になりツ
ェナーダイオード１０８１．１１８１がオン状態となる
。これにより、トランジスタ１０８ｄ。
１１８ｄがオフ状態になる。さらにパワートランジスタ
１０８ａ、１１８ａがオフ状態になるために、界磁巻線
１０９，１１９に流れる電流が抑制され、電機巻線１０
５ｂ、１１５ｂの出力電圧が抑制される。一方、界磁巻
線１０９，１１９に流れる電流が抑制されると、補助全
波整流器１０９ｂ。
１１９ｂの出力電圧も低下しパワートランジスタ１０８
ａ、１１８ａがオフ状態となる。このために、再び、界
磁巻線に流れる電流が増加されるようになり、電機子巻
線の出力電圧が上昇する。このようなパワートランジス
タのオン、オフにより電機子巻線１０５ｂ、１０６ｂの
出力電圧はほぼ一定の電圧に保たれる。
なお、この場合充電表示灯を共用しているので、単一の
充電表示灯によって、両方の発電機の発電状態を表示で
きる。
第２の実施例について説明する。
第４図において、発電機１１は例えば１２Ｖ用の三相交
流を出力するものである。発電機１１は余波整流器を備
え、さらに、その整流された電圧を用いてバッテリー１
２及び低圧負荷１４に電圧を供給する。一方、発電機１
１の三相交流出方は、それぞれ、接続線ＰＩ、ｐｉ及び
Ｐ８を介してトランス５に供給される。トランス５は第
５図に示すように、第１のトランス５１ａ、第２のトラ
ンス５１ｂ及び第３のトランス５１ｃから構成される発
電＄１１１の三相交流出力のそれぞれを昇圧する。
ここで、トランスの１次側巻線と２次側巻線の比率を、
例えば、１対４に設定すると、発電機の出力を１２Ｖと
したときに、トランスの出力とじ４８■を得ることがで
きる。さらに、トランスの出力を全波整流器５２で整流
し、プラス側端子を介して高圧負荷１４のプラス電圧に
、またマイナス側端子を介して高圧負荷のマイナス電圧
を供給する。
−なお、このようにトランスを用いて発電機の出力を昇
圧して高電圧を得た場合には、高圧側と低圧側の絶縁性
が高くできる。すなわち、トランスの１次側と２次側は
電気的に絶縁され、切り震されている。そのために、高
圧側と低圧側の電気的な接続部がより少なくなり、高圧
側と低圧側の絶縁性も高くできる。
第３の実施例について説明する。
第６図において、６はＰＷＭ　（パルス幅変調回路）を
用いた電圧変換器である。発電機１１の直流出力は、電
圧変換器６によって高電圧に変換され、高圧負荷１３に
供給される。
電圧変換器６は、トランス６１を備えている。
さらに、トランス６１の１次側の一端は発電機１１に、
さらに他端はトランジスタ６２が接続され、トランジス
タ６２にアース端子に接続されている。一方、トランス
６１の２次側は単相半波整流器６３ａ、６３ｂに接続さ
れる。そして−その出方はコンデンサ６４を介して、プ
ラス端子及びマイナス端子に接続される。また。トラン
ジスタ６２のベースはＰＷＭ６５に接続されている。
電圧変換器６の動作について説明する。まず、トランス
６１の１次側はトランジスタ６２によってオンオフされ
る。このトランジスタ６２のオンオフ状態に応じてトラ
ンジスタ６１の２次側に電圧が発生する。さらに、この
発生電圧は単相半波整流器６３ａ、６３ｂで整流の後に
コンデンサー６４で平滑化され、高圧負荷に供給される
。なお、ＰＷＭ６５は、高圧負荷への供給電圧を検出し
て、この電圧が高いときにはトランジスタ６２へのオン
デユーテイ−を小さくして、トランス６１の２次側の出
力電圧を高くする。逆に、この電圧が低いときにはトラ
ンジスタ６２へのオンデユーテイ−を大きくして、トラ
ンジスタ６１のオフ電圧を低下させる。このようにして
、高圧負荷への供給電圧をほぼ一定に保つことができる
。
ＰＷＭ６５の詳細を第７図に示す、高圧負荷への供給電
圧Ｖ＋、Ｖ−は電圧検出回路１８４に導かれ、この電圧
に応じてデユーティ−発生器１８５はデユーティ−を出
力する。これと共に、高圧負荷への供給電圧Ｖ＋、Ｖ−
は、それぞれ、プラス側電流検出回路１８１及びマイナ
ス側電流検出回路１８２に導かれる。さらに漏れ電流検
出回路１８３はプラス側の電流とマイナス側の電流が所
定値を越えたときに、デユーティ−発生器１８５にはた
らきかける。これに応じて、デユーティ−発生器１８５
はデユーティ−出力を減じ、発電は抑制される。
さらに、漏れ電流検出回路１８３の詳細を第８図に示す
、１８３ａはトロイダルコアである。トロイダルコア１
８３ａには、プラス側電流検出回路１８１の出力電流が
流れる出力電圧巻線１８３ｂ。
マイナス側電流検出回路１８２の出力電流が流れる出力
電圧巻線１８３ｃ及び漏れ電流を検出するための検出巻
線１８３ｄが巻き回わされている。
プラス出力電圧巻線１８３ｂが発生する磁束と、マイナ
ス出力電圧巻線１８３ｃが発生する磁束は逆であり、こ
れらの磁束が相等しい場合には、全体の磁束としては、
打ち消されあう、このとき、検出巻線１８３ｄには一電
圧は誘起されない、逆に、上記の磁束が等しくない場合
は、漏れ電流があるとして、検出巻線１８３ｄに電圧が
誘起され。
デユーティ−発生器のデユーティ−出力が抑制され、発
電が抑制されることになる。
なお、このようにトランスを用いて高電圧を得ているた
めに、前述の実施例と同様に、高圧側の絶縁が容易であ
る。さらに、トランジスタ６２をオンオフさせることに
よってトランス６１の２次側に高電圧を発生させるよう
にしているので、比較的に小型な電圧変換器を追加する
ことにより高電圧を得られる。すなわち、新たな高圧負
荷用の発電機等が不要となる。また、一般の発電機はバ
ッテリーの充電に用いるために直流電圧を標準の出力と
しているが、この直流電圧をもとにして高電圧を得るこ
とができる。そのため、例えば三相出力端子のような特
別のものを設けることなく高電圧が得られる。
第４の実施例について説明する。
第９図において、７はインバータである。発電機１１の
直流出力はインバータフにより交流高電圧にされプラス
側端子及びマイナス側端子を介して、交流用の高圧負荷
１４に供給される。
インバータフは、トランス７１の１次側の中点が発電機
１１に、さらに両端はトランジスタａ及びトランジスタ
ｂに接続されている。一方、トランス７１の２次側はプ
ラス端子及びマイナス端子に接続されている。
インバータフの動作について説明する。まず、二相発振
器は第９図（ａ）及び（ｂ）に示すように波形のデユー
ティ一信号を発生し、その信号それぞれをトランジスタ
７２ａ及び７２ｂに印加する。これに応じて−トランス
７２の１次側に電流の発生、消滅が繰り返えされ、トラ
ンス７２の２次側に第９図（ｃ）に示すような交流電圧
が発生する。
なお、二相発振器７３のデユーティ−出力の周期を適当
にとることによって、トランス２次側の電圧をほぼ、５
０　Ｈｚ及び６０　Ｈｚとすることができる。また、ト
ランス７１の１次側と２次側の比率を適当にとることで
、トランス７１の２次側の電圧をほぼ１００ｖとするこ
とができる。このように、１００　Ｖ　５０　Ｈｚ又は
６０Ｈｚの電圧が得られるので、商用電源機器の使用が
可能となる。
第５の実施例について説明する。
第１１図において、ｌｌａは電機子１１５ａに２系統の
電機子巻線１０５ｂ、及び１１５ｂを巻き込んだ発電機
である。ここで、電機子巻線１０５ｂの巻線を電機子巻
ｍｌ１５ｂの巻線よりも多くして電圧が高くなるように
しである。電機子巻線１０５ｂの出力は全波整流器１０
９で整流した後に高圧負荷１３に供給され、電機子巻線
１１５ｂの出力は全波整流器１１９で整流した後に低圧
負荷１４に供給される。
なお、このように、従来の発電機の巻線に替えて、巻線
を２系統にすることによって高電圧電源と低電圧電源を
得ることができる。また、高電圧電源のために、新たな
電圧調整器を必要としない。
このために、比較的小型で、しかも、従来のものに対し
比較的少ない変更で高電圧電源をも得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明では、人体に発電機の電圧
がかかるおそれが減少するため、安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図は発電機の構造図、第２図は発電機の実装図、第
３図は発電機の回路図、第４図はトランスを用いた発電
機システムを示す図、第５図はトランスの詳細を示す図
、第６図はＰＷＭを用いた発電機システムを示す図、第
７図はＰＷＭの詳細図、第８図は漏れ電流検出回路を示
す図、第９図は二相発振器を用いた発電機システムを示
す図。 第１０図は周期波形を示す図、第１１図は２系統の電機
子巻線を巻きこんだ発電機システムを示す図である。 ｌ・・・発電機。 代理人　弁理士　小川勝繋−一） 第１図 ドーＡＡ４　　　　　　　　１０４ 第２図 マ＼　／　−，，，。 １、　　．ｒ−” 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 １　　　　−［苧１１ 第８図 ←ｌ− 第９図 第１０図 ■ ７＝　−ｓｅｅ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、自動車のエンジンにより駆動される発電機を備えた
    ものにおいて、上記発電機の出力電圧或いは、上記発電
    機の出力電圧を昇圧した電圧を、外部から絶縁された第
    １の端子及び外部から絶縁され、かつ、上記第１の端子
    とは異なる極性の第２の端子を介して供給するように構
    成したことを特徴とする自動車用発電機。 ２、自動車のエンジンにより駆動される発電機を備えた
    ものにおいて、上記発電機の出力電圧或いは上記発電機
    の出力電圧を昇圧した電圧を、負荷あるいはバッテリー
    以外とは電気的に接続されない接続線を介して供給する
    ように構成したことを特徴とする自動車用発電機。 ３、自動車のエンジンにより駆動される発電機を備えた
    ものにおいて、相反する極性をもつた上記発電機、出力
    電圧或いは上記発電機の出力電圧を昇圧した電圧のどち
    らをも接地しないように構成したことを特徴とする自動
    車用発電機。 ４、自動車のエンジンにより駆動される発電機と上記発
    電機より高い電圧を供給する第２の電圧供給手段を備え
    たものにおいて、外部と絶縁された第１、第２、第３の
    端子及び外部と電気的に接続された第４の端子を備え、
    上記発電機の出力電圧は上記第１、第２の端子を介して
    供給するように構成し、さらに、上記第２の電圧供給手
    段の出力電圧は第３、第４の端子を介して供給するよう
    に構成したことを特徴とする自動車用発電機。 ５、請求項４において、上記第２の電圧供給手段は、上
    記発電機の出力電圧をトランスを用いて電圧を得るよう
    に構成したことを特徴とする自動車用発電機。 ６、請求項４において、上記第２の電圧供給手段は、上
    記エンジンに駆動される第２の発電機であることを特徴
    とする自動車用発電機。 ７、請求項１、２あるいは３において、上記出力電圧の
    漏れ電流を検出する漏れ電流検出手段を備え、上記漏れ
    電流に応じて上記出力電圧の制限をする制限手段を備え
    たことを特徴とする自動車用発電機。 ８、自動車のエンジンにより駆動される第１、第２の発
    電機を備えたものにおいて、外部と絶縁された第１、第
    ２及び第３の端子と、外部と電気的に接続された第４の
    端子とを備え、上記第１の発電機の出力電圧を第１、第
    ２の端子を介して、上記第２の発電機の出力電圧を第３
    、第４の端子を介して供給することを特徴とする自動車
    用発電機。 ９、請求項８において、上記第１、第２の発電機は、そ
    れぞれエンジンにより回転される、第１、第２の電機子
    巻線に磁束を供給する第１、第２の界磁巻線と、エンジ
    ン始動時に上記第１、第２の界磁巻線に電流を供給する
    バッテリーを備えたことを特徴とする自動車発電機。 １０、請求項９において、上記バッテリーから上記第１
    の界磁巻線への電流の供給は上記第４の端子を介してな
    されるように構成したことを特徴とする自動車用発電機
    。 １１、請求項１０において、上記第４の端子を介した電
    流の供給を、上記第１の発電機の出力電圧が所定値にな
    つた以後は、遮断する遮断手段を備えたことを特徴とす
    る自動車用発電機。
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