JPH04197065A - 自動車用発電機 - 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〕 本発明は自動車用発電機に係り、特に、異なる電圧を得
ることが可能な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、ブラシ及びスリップリングを介して界磁巻線に
電流を供給し、界磁巻線を回転させることにより回転磁
界をつくり、これに応じて電機子巻線が１２Ｖ程度の比
較的低い電圧を出力する。

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。

このような需要のために次のようなものが知られている
。すなわち、ブラシ及びスリップリングを介して界磁巻
線に電流を供給し、この界磁巻線を回転させて、回転磁
界をつくり低電圧を発生する発電機を設け、さらに、こ
れとは別に、第２のブラシ及び第２のスリップリングを
介して第２の界磁巻線に電流を供給し、この第２の界磁
巻線を第１の界磁巻線よりも高速で回転させ、高電圧を
発生する第２の発電機を設けたものが知られている。こ
のようなものは例えば特開昭５５−５３１５２号公報に
記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の従来技術では、高電圧を発生させる
発電機の界磁巻線を高速で回転させるために、ブラシに
対するスリップリングの周速度が速くなる。そのために
、ブラシの摩耗が激しくなり、耐久性に問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では、内燃機関の動
力により回転する第１のシャフトと、前記第１のシャフ
トに設けられたスリップリングと、前記スリップリング
に接するように設けられたブラシと、前記第１のシャフ
トに固着された第１の界磁巻線とを有し、前記スリップ
リングと前記ブラシを介して前記第１の界磁巻線に電流
を供給するように構成し、さらに、前記第１の界磁巻線
の外周に設けられた回転子と、前記回転子に対向して設
けられた第１の電機子巻線と、前記電機子巻線に接続さ
れた第１整流器と、内燃機関の動力により回転する第２
のシャフトと、ブラケットに固着された第２の界磁巻線
とを有し、前記界磁巻線に電流を供給するように構成し
、さらに、前記第２の界磁巻線の外周に設けられた１対
のポールコアを持った第２の回転子と、前記第２の回転
子に対向して設けられた第２の電機子巻線と、前記第２
の電機子巻線に接続された第２の整流器を有し、前記第
２の整流器の出力する電圧を前記第１の整流器の出力す
る電圧よりも高くなるように構成した。

〔作用〕

上記のような構成としたため、高電圧を発生する発電機
においては、界磁巻線が回転しなくても回転磁界が発生
し、発電がなされる。このために。

界磁巻線が回転するために必要であったブラシとスリッ
プリングが不要になり、ブラシとスリップリングの間の
摩耗に起因した発電機の耐久性の問題を解消することが
可能となる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１図におい
て、本発明の発電機３０は高電圧発電機３］　（例えば
４８Ｖ出力）及び低電圧発電機３３（例えば１２Ｖ出力
）から構成される。高電圧発電機３１は、ブラシを介さ
ずに界磁巻線に電流を供給する、いわゆるブラシレス発
電機で構成される。一方、低電圧発電機３２は、ブラシ
を介して界磁巻線に電流を供給する。いわゆるブラシ付
発電機で構成される。ここで、自動車の内燃機関の動力
によりプーリ１１０が回転する。プーリ１１０の回転力
は低電圧発電機３２のシャフト１１１に伝えられ、シャ
フト１１１が回転する。これと共に、プーリ１１０の回
転力は、ベルト９７を介して、プーリ１００に伝えられ
る。これにより、高電圧発電機３１のシャフト１０１が
回転する。なお、プーリ１００のベルト９７の巻かれて
いる部分の半径は、プーリ１１０のベルトの巻かれてい
る部分の半径と比べて、充分に、小さくなっている。こ
のようになっているので、プーリ１００の回転速度は、
プーリ１１０の回転速度より、充分に、速くなる。

シャフト１０１は、ベアリング１０２ａ及びベアリング
１０２ｂを介して、ブラケット９８及びブラケット９９
に支持される。同様に、シャフト１１１はベアリング１
１２ａ及びベアリング１１２ｂを介して、ブラケット９
８及びブラケット９９に支持される。

低電圧発電機３２のシャフト１１１にはスリップリング
１１７ａ及びスリップリング１１７ｂが設けである。さ
らに、スリップリング１１７ａ。

スリップリング１１７ｂのそれぞれの外周面に接するよ
うに、ブラシ１１６ａ及びブラシ１１６ｂが設けられて
いる。電圧調整器１１８から供給される電流は、ブラシ
１１６ａ及びブラシ１１６ｂ。

スリップリング１１７ａ及び１１７ｂを介して、回転子
ボールコア１１４ｄの内側に設けられた界磁巻線１１４
ｂ　（第１図には図示せず）に導かれる。

回転子ボールコア１１４ｄの外周に対向するように電機
子１１５ａが設けられ、さらに、電機子１１５ａには電
機子巻線１１５ｂが巻かれている。

シャフト１１１が回転すると、界磁巻線１１４ｂ（第１
図に図示せず）及び回転子ボールコア１１４ｄが共に回
転し、回転磁界を発生する。この回転磁界によって、電
機子巻線１１５ｂ内に電流が発生する。この電流は三相
全波整流器１１９に導かれ全波整流される。なお、三相
全波整流器１１９のマイナス側端子はブラケット９９に
接地される。

シャフト１０１には回転子ボールコア１０４Ｃが固着さ
れる。この回転子ボールコア１０４Ｃに包囲されるよう
に界磁コア１０４ｆが設けられ、この界磁コア１０４ｆ
には界磁巻線１０４ｂが巻かれている。界磁コア１０４
ｆは、ボルトを用いて、ブラケット９９に固着されてい
る。

回転子ボールコア１０４ｃには、非磁性リング１０４Ｑ
を介して、回転子ボールコア１０４ｄが結合されている
。また、回転子ボールコア１０４ｃの外周に対向するよ
うに電機子１０５ａが設けられ、さらに電機子１０５ａ
に電機子巻線１０５ｂが巻かれている。電圧調整器１０
８から供給される電流はそのまま電機子巻線１０４ｂに
導かれる。電機子巻線１０４ｂで発生する磁界は、界磁
コア１０４ｆ、回転子ボールコア１０４ｃ、電機子１０
５ａ、回転子ボールコア１０４ｃという順に通過し、回
転子ボールコア１０４ｃを通過した磁束は界磁コア１０
４ｆに戻るようなループをなす。

このように、シャフト１０１が回転すると、界磁巻線１
０４ｂに流れる電流に応じて、回転磁界が発生する。こ
の回転磁界によって、電機子巻線１０５ｂ内に電流が発
生する。この電流は三相全波整流器１０９に導かれ全波
整流される。なお、三相全波整流器１０９は＃＠縁初物
１０９ａ介してブラケット９９に固定されている。すな
わち、三相全波整流器１０９はブラケット９９から電気
的に浮いている。

また、ポールコア１０４ｃにはファン１０３ａ及びファ
ン１０３ｂが、ボールコア１１４ｄにはファン１１３ａ
及び１１３ｂが固着されている。

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３０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サーは
変位可能な構造となっている。そしてセンサーはバネで
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３０は■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Ｂ２及びマイナ
ス端子Ｅ２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、モータ及びアクチュエータ等で
ある。さらにプラス側端子Ｂ２とマイナス側端子Ｅ２を
介して高圧負荷に接続しているために、単に、片方の接
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Ｂ□及びアース端子を介して、低圧負荷１４及
びバッテリー１２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
類は自動車用の耐振性の面からフィラメントが細くでき
ず、低電圧を用いざるを得ない。

補助全波整流器１０９ｂは、補助ダイオード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１２に接続されると共に、界磁巻線１１４
ｂ及び電圧調整器１０９に接続されている。１７はリレ
ーである。また、電圧調整器１０８及び１１８は、それ
ぞれ界磁巻１ｉ３１０４　ｂ及び１１４ｂへの電流の導
通、遮断をするパワートランジスタ１０８ａ、１１８ａ
、フライホイールダイオード１０８ｂ、１１８ｂ、分圧
用抵抗１０８ｆ、１１８ｆ及び１０８ｙ、］１８ｙ、ツ
ェナーダイオード１０８ｅ、１１８ｅ、制御用抵抗１０
８ｃ及び１１８ｃ、制御用トランジスタ１０８ｄ、１１
８ｄ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、界磁巻線１０４
ｂ、１１４ｂ、パワートランジスタ１０８ａ、１１８ａ
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１０９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４０Ω程度、界
磁巻線１０４ｂ、１１４ｂ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１２の電圧は
１２Ｖに設定しているので、このとき０．３　Ａ程度の
電流が流れる。

エンジンが始動され界磁巻線１０４　ｂ　、１１４ｂが
回転磁界をつくるようになると、電機子巻線］０５ｂ。

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、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１０８＃、１１８ρ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
１０４ｂ、１１４ｂに流れる電流が抑制され、電機巻線
１０５ｂ、１１５ｂの出力電圧が抑制される。一方、界
磁巻線１０４ｂ、］］４ｂ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１０８ａ、１１８ａがオン状態と
なる。

コ（７）　ｆ：　メニ、再び、界磁巻！１０４ｂ、１１
４ｂに流れる電流が増加されるようになり、電機子巻線
１０５ｂ、１１５ｂ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、オフによりバッテリー電圧
１２の充電電圧が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。

次に、第２の実施例を、第４図を用いて説明する。第２
の実施例は、高電圧発電機と低電圧発電機を横に並べて
配置したもので、さらに、高電圧発電機と低電圧発電機
の両方をブラシ付発電機とした。なお、第２の実施例に
おいて、第１の実施例と同じ部分には、同じ符号が付し
である。また、そのような部分については、詳細な説明
は省鴫する。

シャフト１ｌｌａ　　（高圧発電機と低圧発電機で共用
）には、回転子ポールコア１０４ａ及び１１４ａが共に
固看されている。電圧調整器１１８ｄから供給される電
流は、それぞれ、ブラシ１０６ａ及び１０６ｂ、ブラシ
１１６ａ及び１１６ｂ、さらに、スリップリング１０７
ａ及び１０７ｂ、スリップリング１１７ａ及び１１７ｂ
を介して、回転子ポールコア１０４ａ及び１１４ａの内
側に設けられた界磁巻線１０４ｂ及び１１４ｂ（共に図
示せず）に導かれる。

ボールコア１０４ａ及び界磁巻線１０４ｂ（図示せず）
、ポールコア１１４ａ及び界磁巻線１１４ｂ（図示せず
）が回転すると、それぞれ、回転磁界を発生する。これ
によって、電機子巻線１０５ｂ及び電機子巻線１１５ｂ
に電流が発生する。

なお、ユニで、前記界磁巻線１０４　ｂの巻き数と前記
界磁巻線１１４ｂの巻き数を異なるようにし、電機子巻
線１０４ｂに発生する電圧が電機子巻線１１４ｂに発生
する電圧よりも高くなるように構成しである。例えば、
前者の出力する電圧を４８Ｖとし、後者の出力する電圧
を３−２　Ｖとすることができる。

電機予巻ＮｉＡ１０５ｂの出力は余波整流器１０９で整
流される。一方、電機子巻線１１５ｂの出力は全波整流
器１１９で整流される。整流器１０９と整流器１１９は
積層するように配される。また、整流器１１９ａマイナ
ス側はブラケット９９ａに接地する。しかしながら、整
流器１０８については、プラス側とマイナス側の両方と
もに、ブラケット９９ａと絶縁するように配置する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、高電圧とは電圧
の両方の電圧の出力を得ることができると共に、高電圧
を発生する発電機のブラシとスリップリングの摩耗の問
題を解消でき、高電圧と低電圧の異なる電圧を出力する
自動車用発電機における耐久性の増加が可能となる。

【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図は第２の実施例を示す図
である。 ９９・・・ブラケット、１０１・・・シャフト、１０４
ｂ・・・界磁巻線、１０４ｃ・・・回転子ポールコア、
］０４ｄ・・・回転子ポールコア、１０５ｂ・・電機子
巻線、１０９・・・三相全波整流器、１１１・・シャフ
ト、１１４ｂ・・界磁巻線、１１４ｄ　回転子ポールコ
ア、１１５ｂ−電機子巻線、１１６ａ、１１６ｂ・・ブ
ラシ、１１７ａ、、１］７ｂ・・・スリップリング、第
　／　駒 帛　２２ 第　３１ｆＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の動力により回転する第１のシャフトと、
   前記第１のシャフトに設けられたスリップリングと、前
   記スリップリングに接するように設けられたブラシと、
   前記第１のシャフトに固着された第１の界磁巻線とを有
   し、前記スリップリングと前記ブラシを介して前記第１
   の界磁巻線に電流を供給するように構成し、さらに、前
   記第１の界磁巻線の外周に設けられた回転子と、前記回
   転子に対向して設けられた第１の電機子巻線と、前記電
   機子巻線に接続された第１整流器と、内燃機関の動力に
   より回転する第２のシャフトと、ブラケットに固着され
   た第２の界磁巻線とを有し、前記界磁巻線に電流を供給
   するように構成し、さらに、前記第２の界磁巻線の外周
   に設けられた１対のポールコアを持った第２の回転子と
   、前記第２の回転子に対向して設けられた第２の電機子
   巻線と、前記第２の電機子巻線に接続された第２の整流
   器を有し、前記第２の整流器の出力する電圧を前記第１
   の整流器の出力する電圧よりも高くなるように構成した
   ことを特徴とする自動車用発電機。 ２、請求項１において、前記第１のシャフトを支持する
   ブラケットと前記第２のシャフトを支持するブラケット
   を一体成形することを特徴とする自動車用発電機。 ３、請求項１において、前記第２の整流器の出力をブラ
   ケットから電気的に浮かすことを特徴とする自動車用発
   電機。 ４、請求項２及び３において、前記第１のシャフトに接
   続された第１のプーリと、前記第２のシャフトに接続さ
   れた第２のプーリとを有し、前記第１のプーリと前記第
   ２のプーリをベルトで接続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、前記ベルトに張力を与えるテン
   ショナーを設けたことを特徴とする自動車用発電機。