JPH066955A - 車載用発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電機子電流による磁界のベクトルを進ませる
ため複数の電機子巻線出力端子間にそれぞれ同一の静電
容量を有するコンデンサを接続したり、切り離ししたり
するとき、接続時におけるラッシュ電流、或いはコンデ
ンサ切り離し時の高電圧、高電流を抑え、これら要因に
よるコンデンサの開閉手段の誤動作や破壊を防ぎ、発電
機の安全性、性能の確保を可能とする。 【構成】 電機子巻線３に誘起される電圧或いはコンデ
ンサ８に流れる電流のゼロクロス点を検出するゼロクロ
ス検出装置11と、前記ゼロクロス点において前記コンデ
ンサを接続或いは切り離す開閉装置12を設けた事より、
コンデンサに流れる電流はゼロクロス点より流れ始め、
コンデンサに流れてる電流の停止はゼロクロス点より流
れなくなるので前記開閉装置の誤動作や破壊を防ぎ、安
全性、性能の確保を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両に搭載されたバッテ
リーや複数の電気装置に電力を供給する車載用発電装置
に代表されるような外部動力で界磁部を回転させ、電機
子部の巻線に電磁誘導する電気エネルギーを取り出す車
載用発電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の車載用発電装置として特公昭39−
13665号に示されたもののように、外部動力で界磁部を
回動させ、前記界磁部の磁極面に対して磁気回路を構成
する電機子部に単相又は多相の出力巻線を設け、この出
力巻線に電磁誘導する電気エネルギーを取り出すように
している。

【０００３】従来の自動車用発電機の電気回路を簡単に
示すと図３のようになる。図３において、１は界磁部の
界磁巻線、２はブラシ・スリップリング、３は電機子部
の出力巻線、４は整流器、５はバッテリー、６は出力端
子、７は電圧調整器、Ｖは出力巻線３の１相に誘起する
電圧、ＩＬは電圧Ｖを測定している相の出力巻線に流れ
る電流である。

【０００４】界磁部の界磁巻線１にブラシ・スリップリ
ング２を介して電圧調整器７から電流が供給される。界
磁部で発生した磁束は電機子部の出力巻線３に鎖交する
ので電圧Ｖが誘起する。この電圧Ｖを整流器４で整流し
て直流電力とした後、バッテリー５や出力端子６を介し
て自動車内の各種負荷に電力を供給する。尚、整流器４
で整流された後の直流電圧は変動しないようにコントロ
ールする必要があるため界磁巻線１に供給される電流を
電圧調整器７で調整している。

【０００５】また発電機内部の磁界は、新編自動車工学
ハンドブック第６版(図書出版社発行)第３章ダイナモの
図３−24に記載されているように、「負荷電流が流れた
場合には、３・３・２で述べたように発電機には３相正
弦波交流に近似の電流が流れる。このために、電機子
(ステータのコイル)が磁界を構成し、ロータの磁界に干
渉して、いわゆる電機子反作用を生ずる。例えば、図３
−24のように３相交流が流れたとすれば、ロータの磁界
Ｆoのほかに、電機子電流による磁界Ｆaが電機子反作用
として生ずる。その結果、Ｆo，Ｆaの両者によって磁界
Ｆ′が生じ、これが発電に有効な磁界となる。」と説明
されている。これらのＦo，Ｆa，Ｆ′，Ｖ，ＩＬの関係
を簡易ベクトル図に書くと図４のようになる。

【０００６】図４からわかるように出力電流ＩＬによる
磁界Ｆaの作用により発電機内部の磁界Ｆ′はロータ(界
磁部)の磁界Ｆoより減少するので結果的に発電機の出力
が減ることになり、必要出力を出すために発電機を大型
にする必要がある。この問題を解決するために図５に示
すようなコンデンサ接続手段を有する車載用発電機の電
気回路が提案されており、図６は上記図４と同様に書い
た図５の簡易ベクトル図である。

【０００７】これは、コンデンサ８に流れる進み電流Ｉ
cを出力電流ＩＬに重畳させて電機子電流による磁界Ｆa
のベクトルを進ませることにより、発電機内部の磁界
Ｆ′を大きくさせている。このことにより、発電機の出
力を増大させることができる。

【０００８】又は、前記電機子部の出力巻線３とコンデ
ンサ８と負荷のそれぞれのインピーダンスが、電機子部
の出力巻線３の１相に誘起する電圧Ｖの周波数と共振し
た場合などに、異常を検出し前記コンデンサ８を電磁開
閉器などを使って電機子巻線出力端子間から切り離す手
段及び、予め設定された回転数より高い回転数になった
とき前記コンデンサ８を電磁開閉器などを使って電機子
巻線出力端子間から切り離す手段などがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で説明し
た図５に示す構成の車載用発電機では、電機子巻線出力
端子間に誘起された交流電圧が最大値付近に達した時、
電機子巻線出力端子間から切り離されていたコンデンサ
８が電磁開閉器などを使って電機子巻線出力端子間に接
続された場合次のような事がある。

【００１０】例えば、前記電機子巻線出力端子間に誘起
された交流電圧が最大付近に達した時、前記電磁開閉器
の接点が閉じると、前記コンデンサへの電流が過渡的に
流れる。この時発生するラッシュ電流により前記電磁開
閉器の接点が溶着し、接点が常に導通状態となり、異常
時において前記コンデンサを前記電機子巻線出力端間よ
り切り離すことができなくなる。この事により発電装置
を破壊したり、負荷として接続されている機器類を破壊
してしまうなどの問題点がある。又、前記接点の溶着が
進行し、最悪電磁開閉器の接点が破壊される場合もあ
る。その時には、前記電機子巻線出力端子間への前記コ
ンデンサ接続が不可能な状態となり、発電機出力が低下
してしまうなどの問題点がある。

【００１１】又、電機子巻線出力端子間に誘起された交
流電圧が最大値付近に達した時、前記電磁開閉器の接点
が開放されると、高い電圧又は電流により、前述同様前
記電磁開閉器の接点が溶着し、接点が常に導通状態とな
り、異常時において前記コンデンサを前記電機子巻線出
力端子間より切り離すことができなくなる。その事によ
り発電装置を破壊したり、負荷として接続されている機
器類を破壊してしまうなどの問題点がある。又、前記接
点の溶着が進行し、最悪電磁開閉器の接点が破壊される
場合もある。その時には、前記電機子巻線出力端子間へ
の前記コンデンサ接続が不可能な状態となり、発電機出
力が低下してしまうなどの問題点がある。

【００１２】本発明は上記課題を解決し、安全性，性能
を確保することの出来る車載用発電装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためには、複数の電機子巻線出力端子間にそれぞれ
同一の静電容量を有するコンデンサを接続し、電機子巻
線出力端子間に誘起される電圧の電圧ゼロクロス点を検
出する手段と、前記コンデンサに流れる電流の電流ゼロ
クロス点を検出する手段を有し、前記電圧ゼロクロス点
において前記コンデンサを接続すると共に、前記電圧ゼ
ロクロス点又は電流ゼロクロス点においてコンデンサを
切り離す開閉手段を備える。

【００１４】

【作用】本発明によれば、電機子巻線出力端子間に誘起
された電圧の電圧ゼロクロス点で、コンデンサを前記電
機子巻線出力端子間に接続することにより、前記コンデ
ンサに流れるラッシュ電流を抑え、前記コンデンサを前
記電機子巻線出力端子間に接続する手段として用いられ
る電磁開閉器接点の溶着、或いは破壊を未然に防ぎ、発
電機の安全性、性能を確保することが出来る。

【００１５】又、電機子巻線出力端子間に誘起される電
圧の電圧ゼロクロス又は、前記コンデンサに流れる電流
の電流ゼロクロス点でコンデンサを切り離すことによ
り、コンデンサ切り離し時における電圧、電流を抑え、
前記コンデンサを前記電機子巻線出力端子間より切り離
す手段として用いられる電磁開閉器接点の、溶着或いは
破壊を未然に防ぎ、発電機の安全性、性能を確保するこ
とが出来る。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面に従って
説明する。

【００１７】図１は本発明による車載用発電装置の電気
回路図である。図中の界磁巻線１，ブラシ・スリップリ
ング２，電機子部の出力巻線３，整流器４，バッテリー
５，出力端子６，電圧調整器７，電機子部の出力巻線３
のすべての端子間にそれぞれ接続されたコンデンサ８
は、前記図５の従来例と同様であり、Ｖaは電機子部の
出力巻線３の端子間に誘起する電圧である。本実施例に
おいては、９で示す異常検出装置を有し、Ｈ１はコンデ
ンサ８に流れる電流もしくは電圧が正常時に異常検出装
置９より出力される信号、Ｌ１はコンデンサ８に流れる
電流もしくは電圧が異常に増大した時、異常検出装置９
より出力される信号、10は発電機の回転数検出装置、Ｈ
２は予め設定された回転数より発電機の回転数が低くな
ったときに回転数検出装置10より出力される信号、Ｌ２
は予め設定された回転数より発電機の回転数が高くなっ
たときに回転数検出装置10より出力される信号、11は電
圧Ｖaおよび電流Ｉcのゼロクロス点を検出するゼロクロ
ス検出装置、ＳはＶa，Ｉcのゼロクロス点でゼロクロス
検出装置11より出力される信号、12は前記信号Ｈ１，Ｌ
１，Ｈ２，Ｌ２及びＳでコンデンサ８の開閉動作を行う
開閉装置である。

【００１８】図２は図１の動作をタイミングチャートに
表したものであり、図中のＹはコンデンサ８に流れる電
流を示す。次に図２を用いて図１の動作を説明すると、
異常検出装置９より信号Ｈ１又は、回転数検出装置10よ
り信号Ｈ２が出力され、且つゼロクロス検出装置11より
信号Ｓが出力された時、信号Ｓの立ち上がりエッジに
て、開閉装置12により、図２のＹの(ア)に示すように、
コンデンサ８に流れる電流はゼロクロス点より流れ始め
る。従って、開閉装置２に用いられる電磁開閉器などの
接点が閉じた時に、コンデンサ８に流れるラッシュ電流
を抑える事が出来、電磁開閉器などの接点の溶着、或い
は接点の破壊を未然に防ぎ、発電機の安全性、性能を確
保する事が可能となる。

【００１９】又、異常検出装置９より信号Ｌ１又は、回
転数検出装置10より信号Ｌ２が出力され、且つゼロクロ
ス検出装置11より信号Ｓが出力された時、信号Ｓの立ち
上がりエッジにて、開閉装置12により、図２のＹの(イ)
に示すように、コンデンサ８に流れる電流はゼロクロス
点にて流れなくなる。従って、開閉装置12に用いられる
電磁開閉器などの接点が開放された時の電圧、電流を抑
える事が出来、電磁開閉器などの接点の溶着、或いは接
点の破壊を未然に防ぎ、発電機の安全性、性能を確保す
る事が可能となる。

【００２０】尚、コンデンサ８に流れる電流の電流ゼロ
クロス点を検出し、前記電流ゼロクロス点において、コ
ンデンサ８を電機子巻線出力端子間より切り離す開閉装
置を設ける事によっても同様に、発電機の安全性、性能
を確保する事が可能な車載用発電装置を提供することが
出来る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の車載用発電
装置は、電機子巻線出力端子間に誘起される電圧の電圧
ゼロクロス点を検出する手段と、前記コンデンサに流れ
る電流の電流ゼロクロス点を検出する手段を有し、前記
電圧ゼロクロス点において前記コンデンサを接続すると
共に、前記電圧ゼロクロス点又は電流ゼロクロス点にお
いてコンデンサを切り離す開閉手段を有することによ
り、コンデンサを電機子巻線出力端子間に接続或いは切
り離す際に発生するラッシュ電流、サージ電圧などの高
電流、高電圧を抑え、開閉手段に用いられる電磁開閉器
などの誤動作や破壊を防ぎ、発電機の安全性確保、性能
確保を可能とした車載用発電装置を提供する事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による車載用発電装置の電気
回路図である。

【図２】図１の動作を示すタイミングチャートである。

【図３】従来例による車載用発電装置の電気回路図であ
る。

【図４】図３の電圧，電流，磁界の関係を表した簡易ベ
クトル図である。

【図５】従来例による別の車載用発電装置の電気回路図
である。

【図６】図５の電圧，電流，磁界の関係を表した簡易ベ
クトル図である。

【符号の説明】

１…界磁巻線、 ２…ブラシ・スリップリング、 ３…
電機子部の出力巻線、４…整流器、 ５…バッテリー、
６…出力端子、 ７…電圧調整器、 ８…コンデン
サ、 ９…異常検出装置、 10…回線数検出装置、 11
…ゼロクロス検出装置、 12…開閉装置、 Ｖa…電機
子巻線出力端子間に誘起する電圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部動力で界磁部を回転させ、前記界磁
   部の磁極面に対向して磁気回路を構成する電機子部に単
   相又は多相の出力巻線を設け、該出力巻線に電磁誘導す
   る電気エネルギーを取り出し、かつ、前記複数の電機子
   巻線出力端子間にそれぞれ同一の静電容量を有するコン
   デンサを接続し、必要に応じて前記コンデンサを前記電
   機子巻線出力端子間に接続、或いは切り離す手段を設け
   た車載用発電装置において、 前記電機子巻線出力端子間に誘起される電圧の電圧ゼロ
   クロス点を検出する手段と、前記コンデンサに流れる電
   流の電流ゼロクロス点を検出する手段を有し、前記電圧
   ゼロクロス点において前記コンデンサを接続すると共
   に、前記電圧ゼロクロス又は電流ゼロクロス点において
   コンデンサを切り離す開閉手段を有する駒とを特徴とす
   る車載用発電装置。