JPH08505518A

JPH08505518A - 電圧調整器付きハイブリッド交流発電機

Info

Publication number: JPH08505518A
Application number: JP7502871A
Authority: JP
Inventors: ディシバーソン、チャールズ; ピーカーティス、ウィリアム
Original assignee: エコエアーコーポレーション
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1994-06-09
Publication date: 1996-06-11
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: ATE184738T1; DE69435035D1; EP0746896B1; CZ329695A3; EP0746896A4; DE69420743D1; CN1063593C; CN1125496A; JPH11243674A; DE69420743T2; KR960703286A; EP0921621A2; HUT76400A; JP3524783B2; AU687847B2; DE69435035T2; PL312041A1; IL109994A0; AU7244994A; BR9407030A

Abstract

(57)【要約】ハイブリッド交流発電機はステータ（10）とロータ（20）とを備え、ロータ（20）は長手方向に分離された巻線界磁ロータ部分（24）と永久磁石ロータ部分（38）とを有する。ロータ励起回路が低い毎分回転数ではブーストモードで出力を増加するように順方向極性を、そして高い毎分回転数では一定電圧出力を維持するためにバッキングモードで出力を減少するように逆方向極性を巻線界磁ロータ部分（24）に適用する。代案としての実施例は効率の良い低速運転のための磁束集中設計を高速能力のための全体強度と組み合わせる。二重電圧出力が１つだけのステータ巻線を用いて供給される。３段電圧調整器が軽負荷状態またはバッテリのない状態で電力母線に逆方向電流を誘導することなしに電圧調整を可能にする。調整器は危険を招くことなしに自動的にオンおよびオフに切り換わるように自動インターロックを有する。

Description

【発明の詳細な説明】電圧調整器付きハイブリッド交流発電機技術分野本発明は、車両において補機類を動かしたりバッテリを充電したりするための電力を供給するのに使用される種類の交流発電機に関する。より詳細には、本発明は、組み合わされて作動する永久磁石部分と巻線界磁部分とを有するロータによって回転磁界が与えられる高効率のハイブリッド交流発電機に関する。本発明はまた、特にハイブリッド交流発電機の出力電圧を自動的に調整するように企図された電圧調整器に関する。背景技術自動車工業はアイドリング時および走行速度時の自動車両の能力を向上するよう試みられてきた。特に、燃料の消費全体の約２分の１はアイドリング時に行われることが判明されたので、アイドリング時の能力を向上することが重要である。車両において最も一般に見られる交流発電機の設計は、約２５から３０年間使用されたものであり、製造するのに高価であるが、４０〜５０％程度と非常に低い効率を呈するものである。この問題は特に、所望の電圧を発生するのにロータ巻線の高励起レベルが要求されそして非常に低い効率の要因となる低い毎分回転数（ＲＰＭ）のときに著しい。より高効率化の要望と同時に、最近の車両はより数多くのモータを有しそしてより大きな電力を要求するので、より大きな電気的な定格を有する交流発電機を供給することが必要である。その上、車両の燃料効率は車両の重量に密接に関係しておりそして車両の総重量を軽くするために交流発電機の重量を減らすのが好ましい。これらの目的は交流発電機の効率が高くなったときに達成される。車両における増大された電力の使用法はまた、自動車で現在用いられている定格１２ボルトよりも高い電圧で作動する構成要素を使用することに対する関心を引き起こす。同時に、このような車両にとって１２ボルト電力はより高い電圧に追加して必要であろうことが予見される。ステータに２つの巻線を設けることによって二重電圧形交流発電機を提供することは知られている。しかしながら、ロータに単一巻線が用いられる場合、異なった回路のために異なったレベルのロータ励弧電流が要求されるので、２つの異なった電圧出力を適当に調整することは困難である。本発明により提供されるタイプの単一および二重電圧形交流発電機はまた、電力を効率的に発生できるために、風力または水力駆動式のような種々の非エンジン駆動式のものにも使用され得る。ハイブリッド交流発電機は、交流発電機が低速で運転している間も、高レベルの磁束をただちに発生するよう永久磁石を使用することによってその効率を非常に高める。ここに開示されるハイブリッド交流発電機を用いると、この交流発電機は、自動車またはその他の車両に組み込まれたとき、エンジンのアイドリング速度で全割合の交流発電機の電流および電圧出力を発生する。このことは、アイドリング時の回転速度から大きく離れた速い速度で回転するまで全出力を発生することができなかった従来の交流発電機とは著しく違っている。ハイブリッド交流発電機の全出力は永久磁石により発生される磁束を補足することによって低い速度で達成される。この補足磁束は、ロータ巻線を横切って適用される順方向極性（forward polarity）電圧によってその中に誘起される順方向ロータ巻線電流を有するロータ巻線により発生される。このことは、磁界を誘起される巻線場（wound field）が磁界を誘起される永久磁石と同一方向にありかつ補足するブースト（boosting）モードまたは順方向極性モードとしてとして参照される。しかしながら、交流発電機の毎分回転数が増加するとき、永久磁石からの磁束はより大きな出力を発生しそしてロータ巻線からの補足磁束の必要性は減少する。結局、十分に高い速度では、磁束を誘起される永久磁石からだけで交流発電機の全出力が利用でき、そしてロータ巻線に追加の電流は必要ではなくなる。概して、この遷移は交流発電機の予測最大作動速度よりも十分に低い速度で生じる。ロータ速度がこの遷移点を越えるとき、エンジンは高速度で作動しており、永久磁石からの磁束は大き過ぎそして損害を与えることになる過電圧および過電流の発生を回避するよう減少されねばならない。このことは、ロータ巻線に逆方向極性（reverse polarity）電圧が適用されるバッキング（bucking）モードまたは逆方向極性モードでハイブリッド交流発電機を作動することにより達成される。逆方向極性電圧はロータ巻線に逆方向電流を発生する。逆方向電流は永久磁石からの磁束に対向する磁束を発生し、それにより所望の出力電圧に維持するよう交流発電機の出力を減少する。順方向および逆方向のロータ巻線の励弧電流を必要とすることは、従来の交流発電機の場合には要求されなかったある種の制限および必要条件をハイブリッド交流発電機用電圧調整器に負わせる。低効率のくま手極（claw pole）またはランデル（Lundell）型のハイブリッド交流発電機が知られているが、これらの制限および必要条件の存在は、これまで、ハイブリッド交流発電機用電圧調整器を製造するときでさえも技術的に認識されていなかった。第１の問題は高誘導性のロータ巻線のスイッチングにおける誘導効果、特に順方向および逆方向極性励磁モード間の遷移に関するものである。この問題は交流発電機が軽負荷状態であるときに最も著しい。界磁巻線に誘導される電流がロータ巻線の磁界に重要なエネルギーを貯える。このエネルギーは、突然の負荷変化によってまたはロータ巻線を駆動する電圧のスイッチング時に電圧スパイクを引き起こすことができる。ハイブリッド交流発電機の出力電圧を下げるには、従来技術では界磁巻線の電流を反転するように逆方向極性モードが適用されるべきであると単純に示していた。しかしながら、電流が反転できる前に、それまで誘導されていた磁界は消去しなければならない。この消去中も、順方向極性モードで最初に誘導された順方向電流はバッテリや自動車の補器類全部に通じる主電力母線に滞留し続ける。バッテリが通常のケースにおけるように交流発電機に接続されると、バッテリは、バッテリのその他の負荷後、いかなる正味の負となる電流（net negative c urrent）を吸収するまで当てにできる。また、大きなコンデンサもこのエネルギーを吸収するのに使用できる。しかしながら、第１の方法はバッテリが逆方向電流を吸収する可能性を常に呈するものではないので当てにできない。コンデンサの使用は、特にロータ巻線に貯えられたすべてのエネルギーを処理するのに十分なコンデンサが自動車のボンネットの下で使用するための定格温度を有するものを使用される場合、非常に高価である。バッテリが取り外されたような場合、コンデンサがないと、バッテリの接続が通常行われている回路の両端に大きなフィルタコンデンサが配置されるまで、主電力母線の正味の逆方向電流（net reverse current）の流れるところがない。適度の周波数のパルス幅変調技術が採用されると、このコンデンサは適度な価値あるものにできる。しかしながら、最も低コストおよび小さな物理的寸法のためには、アルミニウム電解コンデンサが好ましい。アルミニウム電解コンデンサは、しかしながら、通常１０５℃より高い温度に耐えるようには設計されておらず、かくして、車両用エンジン付近にある高温環境の交流発電機に簡単に組み込むことはできない。１０５℃より高い温度を避けるために熱い交流発電機からコンデンサを幾分か分離したとしても、コンデンサの寿命は温度の上昇に伴って急速に減衰される。かくして、ボンネット環境下では通常アルミニウム電子技術の使用は許容されない。より高い温度のタンタルコンデンサは使用できるが、それらは物理的に大きくなりかつより高価であり、かくして、コストの観点から大量の自動車での適用には魅力的なものではない。また、コンデンサがスイッチング遷移（switching transients）を吸収するよう使用されたとしても、依然として大きなエネルギー蓄積および界磁コイルの長期の不変性による潜在的な問題がある。例えば、一方向への全電圧（例えば順方向極性モードでのブースト）付近から他方向への有効電圧（例えば逆方向極性モードでのバッキング）へ交流発電機の調整器に界磁電圧極性を変更させるように交流発電機の速度または負荷が突然変化するとき、バッテリがなくそしてシステムが無負荷状態（界磁コイルを除く）であると、大きな電圧遷移が起こりがちである。この状態で、界磁コイルにおける初期エネルギーはコンデンサに行く傾向にありそしてその電圧はコンデンサが非常に大きいかまたは母線電圧がクランプ（cl amp）されるとき以外は過剰である。変調されたパルスからのリップル電流を処理するのに適度な大きさのコンデンサが要求されるだけではあるが、コンデンサは、過度の電圧を作ることなしに界磁巻線における高エネルギーを処理できるようにするためには物理的に非常に大きくなる。たとえコンデンサ電圧を制限するよう電圧クランプが用いられたとしても、コストが非常にかかり、高温環境による信頼性への関心は続いており、そして構成要素の寸法はボンネットの下の窮屈な環境における問題を生じる。たとえバッテリがないとしても、パルス幅変調技術の使用を許容する解決策および大きなコンデンサを必要としない解決策は必要とされている。第２の、より複雑な問題は、車両が止められたときに電圧調整器が活動を停止されてから逆方向極性モードで逆方向電流を供給するのを防止するよう予防策が講じられていなければならないことである。非常に高いエンジンおよび交流発電機速度では、永久磁石からの磁束はハイブリッドロータ巻線における反対方向への磁束によってほぼ完全に打ち消される。磁束の打消しが、例えば交流発電機を高回転速度で作動させているイグニッションスイッチを切ることによってただちに切られると、交流発電機の出力電圧は典型的な自動車の電気的な構成要素にとって損傷を与えるレベルまで急速に増加する。本発明は、電圧調整器、および偶然に車両のイグニッションシステムが不活発化されるのを防止するよう独立してそのイグニッションシステムに自動的に動力を供給する自動インターロック（interlock）を具体化するものである。この自動インターロックの設計は、車両が動かされていないときに車両のバッテリを放電しがちである車両のバッテリからの電流を少しまたは無しにするためのものである。電圧調整器の好適な実施例はまた、電圧調整器またはバッテリ母線上のその他のシステムに損傷を与えることになる遷移電圧の抑制の第２の機能を遂行するようにロータ巻線を順方向および逆方向極性モード間で切り換えるために必要なある種のスイッチ（好ましくは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））を許容する新規な方法で遷移電圧の抑制を具体化するものである。従来技術の有する問題に鑑みて、本発明の一つの目的は低い毎分回転数でも効率よく作動する交流発電機を提供することにある。本発明の別の目的は、ロータ巻線により発生される可変回転磁界と組み合わされて回転永久磁石磁界を供給するようロータに永久磁石アセンブリを用いた交流発電機を提供することにある。本発明のまた別の目的は、現用の同じ出力の交流発電機よりも軽い、または同じ重量でより大きい出力を発生する交流発電機を提供することにある。本発明の更に別の目的は、有効な二重電圧形交流発電機、好ましくは両電圧が変化する負荷下で十分に調整された二重電圧形交流発電機を提供することにある。別の本発明の目的は、交流発電機が逆方向極性モードにあるときに電圧調整器が不活発化されるのを防止するよう自動的にインターロックするハイブリッド交流発電機用電圧調整器を提供することにある。本発明のまた別の目的は、電圧遷移抑制を提供するハイブリッド交流発電機用電圧調整器を提供することにある。本発明の更に別の目的は、交流発電機がバッテリを備えることなしにそして高価なコンデンサや電圧クランプなしに作動できるハイブリッド交流発電機用電圧調整器を提供することにある。また別の本発明の目的は、車両がアイドリング速度で作動しているときに最大定格の出力電圧および電流を供給するハイブリッド交流発電機を提供することにある。更に別の本発明の目的は、ステータに配置された放射状冷却スロット（radio cooling slots）を介して交流発電機を提供することにある。発明の開示上述並びに当業者にとって明らかなその他の目的は、ハイブリッド交流発電機が、組み合わされて作動する巻線界磁ロータ部分と永久磁石ロータ部分を有するロータを取り巻いたステータ巻線を有するステータを備える本発明により達成される。巻線界磁ロータ部分は多数の極（multiple poles）を有しそしてステータの第１長手方向領域内で回転するようにロータシャフトに取り付けられる。永久磁石ロータ部分はまた巻線界磁ロータ部分の極数に対応した数の多数の極を有し、そしてステータの１つまたはそれ以上の追加の長手方向領域内で回転するために巻線界磁ロータ部分に対して１つまたはそれ以上の長手方向へ離間した位置でシャフトに取り付けられる。永久磁石ロータ部分は、維持するのに力を必要としない永久磁石磁界を作るように、各極に１つずつ、その周囲に配設される複数の永久磁石を備えてもよい。代案として、永久磁石磁界は、その中に形成される磁極を交互にされた１つまたはそれ以上の固体永久磁性ディスクによって作ることもできる。その他の好適な磁気的ジオメテリィは当業者によって案出されよう。巻線界磁ロータ部分は、それぞれ出力を増加または減少するように順方向または逆方向極性電流を励弧され得るロータ巻線を備える。負荷状態の変化下で所望する一定の出力電圧を維持するのに必要なだけ、ロータ励起回路が順方向または逆方向極性励起をロータ巻線に与える。ロータ励起回路は励起の量および出力を変化するようにパルス幅変調を用いるのが好ましい。好ましい設計において、交流発電機の永久磁極及び巻線界磁極は突出極（sali ent pole）形態で配列される。永久磁石磁界は独立した永久磁石または多数の磁極を有する固体ディスク磁石によって形成され得る。磁化の方向はロータシャフトに直角に指向され得、或いはまた磁束集中（flux concentration）を提供する代案的な実施例では、磁化の方向は、磁束通路（flux channeling）エレメントがエアギャップを放射方向に横切る向きに磁束を変えて、長手方向または周囲を取り巻く方向に指向され得る。好適な二重電圧形形態において、電圧変換回路が第２電圧を発生しそしてその力を単一の３相ステータ巻線の出力から引き出す。１つまたはそれ以上のディスクが１つまたはそれ以上の永久磁石ロータ部分に使用され得る。エアギャップへの磁束通路および磁束集中は高透磁率材料の極セグメントによって設けられる。極セグメントはまた巻線界磁コイルの展張を支持するよう作用して交流発電機が高い毎分回転数で作動するのを可能にする。本発明の第２の代案的な実施例では埋設された永久磁石を使用する。磁石は周囲の離間された位置に配置され、交互に極性を変えて挿着されそして周囲の磁化を有して指向される。磁束はエアギャップに導かれそして磁束集中は透磁性材料の極片により達成される。磁石および極片は非磁性ハブ材料を使用することによってシャフトから磁性的に絶縁される。ハイブリッド交流発電機は、車両がアイドリング速度で動いているときに全出力電圧および電流を発生しそしてその全作動速度範囲で全出力を発生し続けるように設計される。本発明はまたハイブリッド交流発電機のための電圧調整器を含む。電圧調整器の第１実施例において、ロータ巻線を順方向および逆方向の向きに通る電流を導くのにスイッチングブリッジ（switching bridge）が用いられる。スイッチングブリッジは、1)ロータ巻線に順方向電圧が適用される順方向極性モードと、2)巻線に逆方向電圧が適用される逆方向極性モードと、3)巻線に電圧が適用されていないが、順方向または逆方向極性モード時に誘導される電流を減衰できる減衰（ decay）モードとからなる３つの状態で作動するように独特な方法で制御される。この実施例の最も好ましい構成において、制御システムはデジタルであり、そしてスイッチングブリッジは電界効果トランジスタで構成される。この構造において、減衰電流はブリッジの低電圧側の２つの電界効果トランジスタを通って循環し、そして感知回路が減衰電流を検出してその電流がゼロ近くの値に減衰されるまで電圧調整器が反対の極性モードに切り換わるのを妨げる。電圧調整器の最も好適な構造は、電圧調整器に自動的に通電しそして交流発電機が回転しているかぎりその通電状態を保持するように自動インターロックを採用している。ブリッジ回路は遷移電圧スパイクを抑制し、それにより２つの機能に役立つように独特に設計されている。要求する出力条件に適合するには、特に交流発電機にとって相対的に小さな容積寸法を維持する要望の故に、高エネルギー密度が必要である。このことは、電子機器の予期される寿命に関係しそして永久磁石が消磁されるのを防止することに関係する相対的に高温で交流発電機が作動することを意味する。従って、ハイブリッド交流発電機の好適な実施例では、ハウジングのステータ巻線領域の中心の周囲に配置されたスロットを介して外部の冷却空気を導入する新規な方法を用いている。このことは、小さいまたは無磁束である領域によって分離された２つの領域にステータを分割する永久磁石流域と巻線界磁ロータ領域との間の交流発電機の分割によってここに示すハイブリッド交流発電機において行われている。交流発電機の別の実施例は、ロータ巻線とステータ巻線との間の新規な結合配列を用いている。この配列を用いることによって、構成要素のコストを大きく低減する単純化された電圧調整器が使用され得る。電圧調整器はバッテリの陽極端子とアースとの間にロータ巻線の一端を交互に接続する。ロータ巻線の他端はステータ（これはバッテリ電圧の約半分で作動する）の中性点に接続される。調整器のスイッチング回路は、ロータを順方向および逆方向モード間で遷移するよう交互に接続するための２つのスイッチだけが必要である。本発明はまた、電流量（方向性は無関係である）が順方向および逆方向極性モードにおいて増加されるだけであり、そして減衰を許容する巻線を介して電流を再循環する減衰モードにおいて電流量が減少されるだけである３段調整器を有する交流発電機の巻線を通る双方向の電流の流れを制御する方法を含む。図面の簡単な説明図１は本発明によるハイブリッド交流発電機のシャフトと平行にかつそれを通る長手方向の断面図である。図２はロータのシャフトと直角にかつ交流発電機の巻線界磁ロータ部分を通る線２−２に沿った断面図である。図３はロータのシャフトと直角にかつ交流発電機の永久磁石ロータ部分を通る線３−３に沿った断面図である。図４は電圧調整のためのロータ励起回路および第２出力電圧を発生するための電圧変換回路を有する本発明の交流発電機の電気回路図である。図５は本発明の典型的な実施例における一定の電圧出力を維持するのに必要な界磁電流対エンジンの毎分回転数のグラフである。図６は固体ディスク形永久磁石を採用した本発明の第１の代案的な実施例のロータのシャフトに平行な断面図である。図７は図６に示される本発明の第１の代案的な実施例に用いられる１０極ディスク形永久磁石の側面図である。図８は図６に示される本発明の第１の代案的な実施例に用いられる分割された磁束通路エレメントの正面図である。図９は図８に示される線９−９に沿った分割された磁束通路エレメントの断面図である。図１０は埋設された永久磁石を用いる本発明の第２の代案的な実施例の断面図である。図１１はロータの埋設された永久磁石を示す図１０の線１１−１１に沿った断面図である。図１２はハイブリッド交流発電機のロータ巻線を制御されるブリッジ回路のための電圧調整器のブロック図である。図１３は図１２のブロック図による回路の詳細な回路図である。図１４は背部律と交流発電機のための新規な配列の結線図で、そこにおいてロータ巻線はステータ巻線の中性点に接続されている。発明を実施するための態様図１を参照すると、本発明の交流発電機は、第１長手方向ステータ領域１２と第２長手方向ステータ領域１４とを有するステータ１０を備える。図４に示されるように、３相ステータ巻線１６がステータ１０の内部に形成されたスロット１８（図２および３に示されている）を通って延びる。総体的に矢印２０で示されるロータがステータ１０内で回転するようシャフト２２に装着される。ロータは、第１ステータ領域１２内で回転する巻線界磁ロータ部分２４と第２ステータ領域１４内で回転する永久磁石ロータ部分３８とを備える。巻線界磁ロータ部分２４は、電流がシャフト２２のスリップリング３０，３２を介して適用されるときはいつでも磁界を発生するよう励起されることができるロータ巻線２８を有する。スリップリング３０，３２と接触させて励弧電流がロータ巻線に供給できるように周知のブラシ（図示なし）がケース３６の領域３４内に装着され得る。永久磁石ロータ部分３８は、巻線界磁ロータ部分２４から長手方向に離間された関係でシャフト２２に装着される。永久磁石ロータ部分３８はその周囲に配置された複数の永久磁石４０を備え、磁化の方向がロータのシャフトに関して急速に指向されるように装着される。磁石は、ロータとステータの間のエアギャップを横切って延びる多数極永久磁石磁界を維持する。図２は、その中で巻線界磁ロータが回転するステータの第１領域１２を通る断面図である。巻線界磁ロータは、ロータのシャフトに沿って隣接して積み重ねられた図２に示される断面形状を有する多数の薄い積層板から周知のように形成される。代案としては、巻線界磁ロータ極はソリッド鋳型成形磁性材料を用いて構成され得る。ロータの各積層板は、ロータ巻線２８が北および南磁界を交互に生ずるように対向方向へ巻かれた交互の極を有してその回りに配列される複数の極４２を備える。かくして、ステータの第１領域１２とロータの第１巻線ロータ部分２４は、励弧電流がロータ巻線２８に供給されるときはいつでも出力線４４，４６および４８（図１および図４に示されている）を通ってステータ巻線１６から出力を発生する突極（salient pole）交流発電機として作用する。ハイブリッド交流発電機−放射状に磁化される永久磁石図３は交流発電機の一実施例の永久磁石ロータ部分を通る断面図である。永久磁石ロータ部分は、矩形のスラブとして形作られかつ永久磁石ロータ積層板３８に保持される８個の永久磁石４０を備える。代案としては８個よりも多いまたは少ない磁極を用い得るが、常に巻線界磁ロータと同じ数を有する。矩形のスラブ以外の形も使用され得、例えばスラブの厚さをロータの曲線に適合するよう変化し得る。各永久磁石スラブはその厚さ全てを磁化されそして磁化の方向が放射状、すなわち、シャフト２２に直角でありかつスラブ４０の大きな面に垂直である方向へ延びるように装着される。スラブは、永久磁石ロータの周囲の積層板３８の開口に保持されそして、１つのスラブの北極を外向きにしそして次のスラブの北極を内向きにして交互に置かれる。この方法で、巻線ロータにより発生された磁界は、順方向励弧電流がロータ巻線２８に適用されるときに永久磁石磁界に加わりそして逆方向電流が適用されるときに永久磁石磁界から減じる。図示の場合の永久磁石はネオジムで形成されるが、しかしながら、セラミックまたはサマリウム−コバルト磁石のようなその他の磁性材料もまた使用され得そして特有な適用では好適であり得る。生産では、ネオジム磁石はニッケルめっきされる。磁石を保持する開口に加えて、積層板３８は、重量を軽減しそして冷却空気が交流発電機を通ることができるように多数の開口５０を備える。これらのことは電気機械にとって一般的になじみのあることでありそして特に交流発電機ではシャフト２２が回転されるときはいつでもステータ巻線１６に電圧を誘導するロータに永久磁石４０が永久磁石磁界を与えることは理解されよう。シャフトの回転は総体的にベルトおよびプーリ駆動で達成されるが、しかしながら、歯車駆動またはその他の手段も適用され得る。図１に示されるものの場合、ステータ巻線１６は巻線界磁ロータ部分を連続して取り巻く第１ステータ領域から永久磁石部分を取り巻く第２ステータ領域を通って延びる。かくして、シャフト２２が回転すると、部分的に永久磁石からの磁界の効果でありかつ部分的に巻線界磁ロータ部分の巻線２８の励弧電流により発生された磁界の効果である電圧がステータ巻線１６に誘導される。また、２つのステータ区域に別々の巻線を使用してそれらの出力を電気的に結合することも可能である。図１、２および３に示されるものの場合、交流発電機のステータ部分は領域１２におけるものと領域１４におけるものとが同じでありそして同一のスロット１８およびステータ巻線１６とを備える。しかしながら、スロット１８は、その長さに沿った１つまたはそれ以上のステータスロットピッチ（atator slot pitch ）に等しいよじれ（twist）があるようにゆがめられ得る。このよじれの目的は磁気的なイカサマ（cogging）を防止することにある。このようなよじれがない場合、ステータとロータの間のエアギャップのスロット開口により生じる種々の磁気抵抗によって磁気的なイカサマおよび無用な振動が発生される。ステータは電気的グレード（electric grade）鋼の薄い積層板の積み重なりとして形成される。この積み重なりの各部材はその長さに沿った１つのステータスロットピッチのよじれを形成するよう隣接する部材から十分に回転方向へ変位される。図３に示されていないが、永久磁石部分は樹脂で接着されたカーボン繊維のような軽量であるが強い材料の予め製造された円筒状スリーブを備え得る。このスリーブは薄い壁厚と永久磁石ロータ部分の直径に等しい直径とを有する。それは永久磁石ロータ部分を取り囲み、磁石４０が外向きに投げ出されそして高速運転の結果として発生された遠心力でステータを損傷するのを防止する。交流発電機のシャフト２２が回転し始めると、磁石部分は所要の出力電圧を発生するよう整流されるべき電圧をステータ巻線１６に誘導する。図４を参照すると、典型的なステータ巻線１６が、６つのパワーダイオード６０により形成された全波電圧整流器に接続される３つの鉄芯脚で構成される。パワーダイオード６０は出力を整流しそして電池６２に充電しかつ出力６４以上の補機類用電力を車両に供給するよう充電電力を与える。低い毎分回転数での永久磁石による交流発電機からの出力は、出力６４で必要とされる全電圧を供給するのに十分である。従って、順方向励起極性がロータ巻線２８に適用される。このことはロータの電流を増加し、ロータ巻線により発生される磁界強度を増加しそして出力電圧を所望のレベルまで増大するようロータ巻線１６からの出力を増加する。順方向極性およびそれにより誘導される順方向電流は、ブーストモードでの永久磁石からの磁界にロータ巻線からの磁界を加えさせる電流および極性である。ロータ巻線２８に順方向励弧電流を供給することによる出力増大の必要性はエンジンの低い毎分回転数のときだけ生ずる。エンジン速度が増加すると、ステータからの出力は増加しそして所望の出力電圧が単に永久磁石ロータ部分によるステータで発生される点に到達する。この速度では、励弧電流はロータ巻線２８に供給される必要はない。しかしながら、この速度以上では、永久磁石ロータ部分はステータ巻線に過電圧を発生することになる。高い毎分回数での過電圧を打ち消すために、ロータ巻線２８は、減衰モードで交流発電機からの出力を減少する逆方向励弧電流を供給する。図５は、エンジン毎分回転数の関数としてステータ巻線１６から生じる出力６４における一定の出力電圧を維持するのに必要なロータ巻線２８における巻線界磁電流のグラフを示す。このグラフは本発明の一つの実施可能な手段の例示を提供する。交流発電機のエンジンとの伝動装置、ロータおよびステータにおける巻線の巻数および抵抗、および磁石およびロータ巻線により発生される磁界の相対的な強度の全ては、どのような特殊な適用例にとっても実際の曲線を取り勝ちである。図５を参照すると、順方向励弧電流が必要である曲線６６のブースト部分は、毎分回転数約６００のアイドリング時から毎分回転数１２００に到達するまで生ずる。毎分回転数が毎分回転数６００から毎分回転数１２００に増加すると、一定の出力電圧を維持するのに必要な順方向励弧電流の量は減少し、位置７０でゼロ（０）になる。この位置では、励起の全ては永久磁石ロータ部分から得られる。毎分回転数１２００を越える速度では、曲線のバッキング部分（buck portion ）６８に入り込む。曲線のこの区域では、出力電圧が所望のレベルを越えるのを防止するために、垂直軸に負の電流値で示される逆方向励起が要求される。ブーストモードとバッキングモードとの間の交差位置７０は、巻線界磁ロータ部分と永久磁石ロータ部分との間の出力の相対的な比率を変化することによって調節され得る。図１を参照すると、このことは永久磁石４０またはロータ巻線により発生される磁界の強度を調節することにより達成される。代案として、永久磁石部分１４と巻線界磁ロータ部分１２との相対的な寸法を変化することにより変更され得る。図１において、これらはほぼ等しい寸法として示されているが、比率は作動時のブーストおよびバッキング領域間の交差位置を調節するのに必要なだけ変化され得る。二重電圧形ハイブリッド交流発電機図１に示される本発明の最も単純な形態において、ステータ巻線１６は図４に示される周知の巻線配置を用いている。しかしながら、その他のステータ巻線配列も採用され得る。例えば、２つの異なった出力電圧を発生するようにステータを２つの別個の巻線に接続することは知られている。本発明は、より高い出力電圧、典型的に４８ボルトと同様に１２ボルト出力を有することが所望されるこの二重電圧発生方法を注視するものである。しかしながら、二重電圧運転の好適な方法は図４に関係して述べられるタイプの電圧変換回路を用いることである。本発明のその他の変形もまた注視される。例えば、単一電圧形態において、ステータ巻線は、１つが巻線界磁ロータ部分を取り巻く第１領域１２内だけにありそして１つが永久磁石ロータ部分を取り巻く第２領域１４内にある２つの別個のステータ巻線から構成され得る。これらの別々のステータ巻線からの出力はそのとき所望の出力電圧を発生するのに必要なだけ電気的に組み合わされる。引き続き図１を参照すると、ステータの２つの領域間にギャップ５２があることが分かる。このギャップは任意のものであるが、用いられる場合、ステータ１２および１４の磁性領域を隔離するように相対的に低い透磁率の材料で作成されるべきである。ギャップは単純なエアギャップであるか、或いは部分的または完全にプラスチックまたは同様な部材のような低い透磁率の固体材料で充満され得る。ステータ巻線１６が第１領域１２からギャップを通って第２領域１４に完全に延びるところでは、ギャップは、その中に巻線１６を形成するステータ巻線が配置される連続したスロット１８を設けるようにステータと同じロータに直角な断面形状を有する部材で充満され得る。ハイブリッド交流発電機−ステータを通る放射状冷却スロット好適な実施例において、ステータ区域１２および１４間のエアギャップ５２は中実ではなく、外部空間に開放される。冷却空気は、そのとき端部で交流発電機の外に導通されているステータ区域１２間のエアギャップ５２を通って交流発電機の内部に入ることが可能である。典型的に、このことは交流発電機の一端または両端に配置されたファン（図示なし）によって行われる。図１に示されるステータのための２つの区域のジオメトリィは、冷却空気が最も冷却を必要とする交流発電機の中央領域に導かれるように流れるのを可能にする。この構造はユニットにおける熱エネルギーの拡散を強める一方、電力出力密度を同時に最大にする。エアギャップには一連の放射状に指向された開口を有する軸方向のスペーサが適当に設けられ、該開口は、冷却空気が交流発電機の最も熱い部分に入れるようにエアギャップをスペーサの円周方向断面の表面面積の約８５％以上開放する。矢印５３は、この断面において空気が長手方向にのみ流れる従来技術と比較するとステータを通って放射状に流れる冷却空気の交流発電機内部への入口を示す。ステータを通って放射状に入る空気はロータとステータとの間のギャップを通って流れ得る。巻線界磁ロータ区域にもまた、軸方向に整列されかつ永久磁石区域の流動通路５０に対応する空気流動開口が設けられ得る。ステータコアを通って交流発電機の中央へ流された空気は、永久磁石区域を通るのと同じくステータコイルの臨界区域（critical sections）、巻線界磁コイルの区域およびダイオードを横切って流れる。ステータコアスペーサおよびロータ区域に空気流動開口を設けることによる交流発電機の温度の低下および空気流動の増加に加えて、交流発電機の総重量は大きく減少される。参照された領域における空気流動開口は、重大な磁束を導くことのない交流発電機の区域に配置される。その結果、これらの開口および空気流動口が交流発電機の電気的出力を減少しない、またはその効果に影響しないことが加わる。対照的に、ランデル型やクローポールジオメトリィ（claw pole geometry）交流発電機の電流段階は２端換気（double end ventilation）以上のなにものも許容しない。ステータコアの中間区域を通って換気することはできず、またランデル型およびクローポール構造は空気の流動に用いることのできる空所や場所のない相対的に中実の構造であるのでここではロータ部分を通って換気する機会はない。追加の平行な空気流動路を設けることによって、一定量の空気を流動させるだけの圧力差を生起するのに交流発電機の冷却ファンは必要ではない。このことは交流発電機全体の雑音を減少し、かつ／または、交流発電機全体の寸法を縮小するようにファンの羽根直径および羽根の設計を手直しできる。空気の流動は全ての作動状態において永久磁石の温度を可能な限り低く保つのに特に有効である。このことは交流発電機の出力を強めそして高温での損傷発生の危険性を最少に止める。このことは、最近の自動車のボンネットの下に存在する高温状態において交流発電機を最高の可能出力と評価できる。電圧調整器−基本的な２段式毎分回転数調整器交流発電機からの所望の一定出力電圧を維持するために、図５に示されるのと同様な手段で変化するロータ巻線２８に順方向または逆方向励弧電流を供給することが必要である。図４はこの目的を達成するのに適当なロータ励起回路を示す。ステータからの整流電流６４は、総和（summing）回路８２の基準電圧８０と比較される。総和回路８２は出力電圧６４から基準電圧８０を減算しそしてエラー信号を関数発生器８６へと線８４に送り込む。関数発生器は、出力電圧６４が基準電圧８０を下回るときはいつでも、スリップリング３０，３２を通って界磁巻線２８に順方向励弧電流を供給する変調器８８を制御する。典型的に、基準電圧はバッテリ６２の所定の充電電圧に設定される。関数発生器は、出力電圧６４が基準電圧８０以上に上昇するときはいつでも、界磁巻線２８に逆方向励弧電流を供給する。関数発生器８６および変調器８８は、単に所望の出力を発生するのに必要な量の不変の順方向または逆方向励弧電流を供給してエラー信号８４をゼロに減少し得る。しかしながら、平均電流にとっては所望のレベルに近づけることだけが必要であり、それ故、適当な方法は、ロータ巻線２８を通る平均電流を調節するようパルスを用いることである。陽極性のパルスは順方向電流を供給させそして逆極性のパルスは逆方向電流を供給させる。パルスの幅は平均電流を変化するよう変化される。このことは変化する電流を供給するのに電気的に効果的な回路設計を提供する。このことは、順方向および逆方向極性モード間を交互に直接切り替わる基本的に２段階のパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧調整回路を構成する。電圧調整−二重電圧形交流発電機エレメント８０〜８８からなるロータ励起回路は、電気回路に給電しそしてバッテリ６２を充電するように位置６４で一定の出力電圧を供給する。交流発電機が単一電圧形交流発電機である場合、これで十分である。交流発電機が二重電圧形交流発電機である場合には、典型的に、２つの互換性のある設計のうちの一つが用いられる。最も簡単な設計において、ステータにはすでに述べたように第２巻線が設けられる。エラー信号８４は、第１出力が調整されるように第２出力がそれ自体のレベルを探し求めることができる状態で、２つのロータ巻線のうちの一方からだけに基づいて発生し得る。代案として、両巻線からの出力電圧の関数であるエラー信号は、いずれの出力も完全に調整されていないが、合成エラー信号によって共にほぼ所望のレベルに保持されるように用いられ得る。しかしながら、図４は本発明による二重出力電圧形交流発電機のための好適な互換性ある設計を示している。この設計において、交流発電機は、より高い電圧のバッテリであるバッテリ６２のために出力６４で一定電圧を発生する、主として単一出力電圧形交流発電機である。第２巻線から第２電圧を発生する代わりに電圧変換回路９０により供給される。前述の励弧電流について述べたのと同様な手段で、線１００にエラー信号を発生するように基準電圧９４が加算回路９８において第２バッテリ９２に接続された出力電圧９６と加算される。関数発生器１０２が変調器１０４を制御する。変調器１０４はスイッチングパワーサプライ部（switching power supply design）におけるスイッチ１０６をオンおよびオフに切り換える一連のパルスを発生する。スイッチングパワーサプライは周知のものでありそしてコンデンサ１０８およびコイル１１０で濾波された電圧調整出力を発生する。スイッチング調整器のための電圧源はその出力電圧よりも高くなければならずそして線１１４の出力６４に接続されるかまたは破線１１６のステータ巻線１６に直接接続され得る。概して、１電源またはその他の場合が選定されそして接続はスイッチ１１８を通る代わりに線１１４または１１６に永続的に作成されることになる。ハイブリッド交流発電機−軸方向磁化永久磁石図６は総体的に参照符号２００で緊めされる交流発電機の第１の代案的な実施例を示し、それは多数の極で磁化される一対の固体ディスク状永久磁石２１０，２１２を採用している。このディスクは結合された永久磁石材料で作成され得る。ステータ２１４は本質的に前記実施例に関連して述べられたステータ１４と同様であり、従って、その外形形状のみで示されている。総体的に、良質の電気鋼で作成された積層または鋳型成形ステータのスロットに巻かれた３相巻線を備える。必要ならば、二重巻線が二重電圧出力部に用いられ得る。前述されたステータのエアギャップ５２に対応するステータのエアギャップは、ステータの永久磁石部分を巻線界磁部分から絶縁するよう巻線界磁ロータ部分のいずれかの側部に導入され得る。単一の永久磁石部分が図１〜３に関連して説明された場合と同様に使用され得または巻線界磁ロータ部分の対向する側部に長手方向へ分離された２つの永久磁石部分が図６の実施例に示されるように使用され得る。固体ディスク永久磁石エレメントは図７に分離されて示されている。分離した永久磁石エレメントで作成することも可能であるが、好ましくは、組み立てられたときにシャフトと平行に、長手方向へ、その厚さを通して磁化された、単一部品として作成される。これは、磁化が長手方向の代わりに放射状に指向される図１および３に示される永久磁石の磁化の方向に９０゜（９０度）である。電気を発生するために、ロータの磁界線はロータとステータとの間のエアギャップ２１６を貫通してステータ巻線を切らなければならない。磁界が長手方向に曲げられると、磁束は曲げられてエアギャップまで指向されねばならない。このことは、図８および９に示されるような多数の極セグメント２２０で作成された総体的に参照符号２１８で示される磁束通路エレメントで達成される。個別の極セグメント２２０は永久磁石ディスク２１０からの磁束をステータ巻線を貫通するようエアギャップ２１６まで担送する。第２の磁束通路エレメントが磁束戻し板２２２により構成される。２つの磁束戻し板が、各磁石ディスクに１つずつ、ロータの端面に配置されて用いられる。永久磁石を固体ディスク状に形成して磁化の方向を回転することにより、機械的強度の改善が達成されそしてより大きな磁石寸法および表面面積が結果として生ずる。このことは固有の強力な設計を与えそして、極セグメント２２０によりエアギャップまで通路をつけられるときにディスクの大きな表面面積を出て行く磁束を集結することができる。本発明の好適な形体において、極セグメント片２２０は、巻線ロータの巻線伸延部を取り巻く巻線開口２２４を有して形作られている。この形状は巻線に追加の強度を与えかつロータを損傷することなく非常に高い回転速度を達成することができる。端部片２２２、永久磁石ディスク２１０、極セグメント片２２０および巻線ロータ部分は、セグメント片および磁石ディスクの開口２８および２３０をそれぞれ通るリベット２２６により共に保持される。図６のロータ構成要素は図１に示されるものと同様な手段でシャフト２２に装着される。シャフト２２はハウジングに軸承されそして電流を供給するためにブラシにより巻線界磁ロータ部分に接触されるスリップリングを有する。電圧出力および調整は前述されたものと同様である。ハイブリッド交流発電機−円周方向に磁化される永久磁石本発明の更に別の実施例が図１０および１１に示されており、それは総体的に参照符号３００で示されている。この実施例において、永久磁石３０２は、アルミニウムのような非磁性材料で形成され、ロータのシャフト２２の回りにハブを形成する支持具０４に埋設される。支持具はハブから磁石を磁気的に絶縁しそしてそれらを確実に保持する。前述の２つの設計の各々において、永久磁石３０２はそれらの厚さを通って磁化される。しかしながら、それらは磁化の方向がさらに第３の方向に、この場合、シャフトに関して円周方向に指向されて装着される。図１１の埋設される磁石は、円周方向に離間されて配置される磁束通路エレメント３０６間および磁石３０２間で交互に向きを換えて非磁性支持具に挿着される。磁束通路エレメント３０６は高透磁率を有する材料で作成される。それらは矢印３０８によって示されるように、磁束を磁石からロータとステータの間のエアギャップに向ける。図６〜９に関連して述べられた設計と同様なこの設計は、磁束がロータ周辺に集中される状態で、小さな空間に相対的に大量の永久磁石材料を使用することができる。いくつかの適用例において、このことはコストを低減する安価な永久磁石の使用を可能にする。その他の高エネルギー磁石を用いる適用例において、図１〜３の設計も好適である。ステータ３１０は実質的に図１〜３に関連して述べられたステータと同じである。非磁性端部キャップ３１２が巻線界磁部分３１４に巻線界磁ロータ伸延部のための支持部準備する。ロータ巻線のための同様な端部キャップが図示のように磁石支持具に組み合わされるか、または別部品として形成され得る。この端部キャップ片が、図６において、磁性材料片２２０と同様に現されるが、この設計においては非磁性材料で、そして図６では透磁性材料で形成されることを注視すべきである。電圧調整器−３段設計図１２は第１実施例の３段電圧調整器のブリッジ回路タイプのブロック図である。電圧調整器は前述されたタイプの交流発電機のロータの巻線４００を通る双方向の電流の流れを制御する。調整器はまたその他のタイプの３段制御を必要とする装置の交流発電機にも使用され得る。ロータの永久磁石部分と組み合わされるロータ巻線４００は磁束をハイブリッド交流発電機のステータ巻線４０２，４０４，４０６に導入する。双方向の電流の流れはスイッチング回路を形成するようブリッジ配列に配置された４つのスイッチ４０８，４１０，４１２および４１４の使用のおかげで達成される。第１上方スイッチ４０８は巻線４００の第１端に接続されそして第１下方スイッチ４１４と共に第１対のスイッチを形成する。これらのスイッチが閉じられたとき、ロータ巻線４００の第１端は陽極母線４１８上のバッテリ４１６の陽極端に接続されそしてロータ巻線４００の第２端はアース４２０上のバッテリ４１６の陰極端に接続される。第１対のスイッチ４０８，４１４が閉じられたとき、電圧調整器は順方向極性モードまたはブーストモードにあると言われ、そして順方向電流がロータ巻線４００の第１端から、スイッチ４０８に接続され、ロータ巻線１００の第２端に接続され、スイッチ４１４に接続される。第２上方スイッチ４１０は第２下方スイッチ４１２と共に第２対のスイッチを形成する。第２対のスイッチが閉じられたとき、ロータ巻線４００の第２端は陽極母線４１８に接続されそして第１端はアース４２０に接続される。この状態において、電圧調整器は逆方向極性モードまたはバッキングモードにあると言われる。制御ロジックはこれらのモードを相互に作るように準備されており、巻線４００は、順方向極性モードにおいて順方向電流の流れによって発生される磁束がロータの永久磁石部分によって供給される磁束に加えられるように、ロータに巻き付けられる。その逆に、逆方向極性モードにおいて、ロータ巻線４００を通る逆方向電流の流れが、永久磁石からの磁束と減法で組み合わされる反対の極性の磁束を発生する。ハイブリッド交流発電機の出力を調整するために、従来技術は前述の基本的なＰＷＭ調整器において述べられたような順方向および逆方向極性モード間でロータ巻線４００を単に切り換えられていた。これらの２つのモードだけを操作する電圧調整器は、２段ＰＷＭ電圧調整器と呼ばれる。電圧調整器は、出力を増加する必要があるときはいつでも順方向極性モードに切り換えられ、そして出力を減少する必要があるときはいつでも逆方向極性モードに切り換えられる。しかしながら、前述したように、順方向電流がスイッチ４０８および４１４を通ってロータ巻線４００に誘導されると、コイル４００により発生される磁界にかなりのエネルギーが貯えられる。第１対のスイッチ４０８および４１４がただちに開けられそして第２対のスイッチ４１０，４１２がただちに閉じられると、ロータ巻線４００からの磁界がゆっくりと減衰するように順方向極性モードで誘導された順方向電流は流れ続ける。一定の条件下で、この順方向界磁電流は逆方向電流が第２上方スイッチ４１０を通って下方スイッチ４１２に流れるように流れ続ける。それはまた陽極母線４１８に逆方向電流として現れる。母線の正味の負荷が低く、そしてバッテリが接続されていると、通常、この逆方向電流はバッテリに入って少しずつ充電する。しかしにがら、バッテリがない場合またはその他の同様に起こり得る状態では、大きな電圧スパイク（spike）が発生されて車両の構成要素を損傷してしまう。これらのスパイクおよび車両の電気システムの負荷変化によって発生されるその他のスパイクは、陽極母線４１８からアース４２０へバッテリ４１５の端子間にコンデンサを配置することによって処理できる。しかしながら、車両のボンネットの下で作動するのに適した温度等級を有する十分な大きさのコンデンサは高価である。従って、電圧調整器の好適な実施例は３段電圧調節器の設計を参照した形態を採用している。この形態において、電圧調整器は、巻線４００に順方向電流の流れを開始するまたは順方向電流の流れの存在を増加するために、通常の順方向極性モードを採用する。逆方向極性モードは逆方向電流の流れを開始するまたは逆方向電流の流れの量を増加するために用いられる。第３のモード、ここでは減衰モードとして参照される、には電圧調整器が順方向または逆方向極性モードを離れたのちに入る。減衰モード（ゼロ電圧またはゼロ極性モードとも考えられる）において、その他の２つのモードのいずれかにあるときに誘導される電流はロータ巻線を通って循環できそして回路に残部にいかなる障害電圧をも誘導することなくゼロに向かって減衰できる。この減衰には、順方向極性モードから逆方向極性モードへの直接過渡、または結果として逆方向電流が主電力母線に適用されることになる反対方向の過渡を防止するように減衰電流が供給されるときはいつでも、その他の２つのモードのいずれかののちに入る。それらの普通の４エレメントブリッジ回路、例えば全波ブリッジ整流器等、は、ブリッジ回路の一般的な使用において、対向する対のエレメントは同時に接続する傾向にあることが認識されている。かくして、第１対のスイッチが１段において導通しそして第２対のスイッチが第２段において導通する。この３段設計において、相互に直接に対向する（相互に対角線上に対向する代わりに）２つのエレメントは同時に開けられそして電流は残りの２つのエレメントを通って循環減衰電流パターンで流れることができる。例えば、順方向極性モードにおいて、スイッチ４０８および４１４は閉じられる。減衰モードにおいて、スイッチ４０８は開けられる一方、スイッチ４１４は閉じられたままである。本発明のいくつかの手段において、スイッチ４１２はこのとき、第１下方スイッチ４１４を通過してから順方向の導通路を設けそして第２下方スイッチ４１２を通過して逆方向にバックアップするよう閉じられる。後により詳細に述べるように、しかしながら、スイッチ４１２および４１４は半導体スイッチ、好ましくはスイッチを閉じる制御信号を用いることなく内部（inte rnal）ダイオードを介して逆方向モードで導通できる特性を有する電界効果トランジスタである。この内部ダイオードは、減衰電流の現出を検出するよう用いられる逆方向電流の流れが発生すると電圧降下を生じる。減衰モードはまた減衰電流が上方スイッチ４０８および４１０を通って流れるのを許容することによっても実行される。続いて図１２を参照すると、ロータ４００およびロータの永久磁石からの磁束の組合せ効果はステータ巻線４０２，４０４および４０６により生じそして６つのダイオード４２２，４２４，４２６，４２８，４３０および４３２から構成された周知の３相全波ブリッジ整流器で整流される。これらの６つのダイオードは図４のダイオード６０に対応する。整流出力は陽極電力母線４１８上をバッテリ４１６に給送され、かつまた、電力母線４１８のコネクタ（図示なし）上を車両の電気的負荷に給電する。交流発電機の出力電圧は電圧監視回路４３６によって線４３４上で監視される。電圧監視回路は交流発電機の出力電圧を基準電圧回路４３８からの基準電圧と比較して線４４０にエラー信号を発生する。エラー信号４４０は制御回路４４２の入力に適用される。制御回路４４２は主回路４４４、減衰電流検出回路４４６およびロジック回路４４８を備える。主回路は線４４０上の監視回路のエラー信号に直接反応しそして交流発電機の出力を増加または減少するようロジック回路４４８に合図する１つ以上の主制御信号を発生する。基本的な２段ＰＷＭ調整器において、主制御信号は出力の増加が望まれるときに第１対のスイッチをオンにしそして出力の減少が望まれるときに第２対のスイッチをオンにするように用いられる。しかしながら、本発明において、主制御信号は、副制御信号が発生される前に、減衰電流検出回路４４６から得た情報を有するロジック回路４４８で変化される。副制御信号は制御線４５０，４５２，４５４および４５６のスイッチ４０８，４１０，４１２および４１４の段階を個別に制御する。減衰電流検出回路４４６はロータ巻線４００の減衰電流を監視するように接続される。好適な設計において、この監視は減衰電流検出回路４４６と巻線４００の第１および第２端との間の接続線４５８および４６０によって適当に行われる。減衰電流検出回路４４６は、線４６２および４６４のロジック回路４４８の入力に適用される１つ以上の抑制信号を発生する。これらの熟知の技術は巻線４００における減衰電流を監視するその他の方法もあることを容認している。自動インターロックおよび内部電圧調整器電源３つの追加のダイオード４６６，４６８および４７０が独立した電力をＶ_cc電源を発生する内部電源４７２に供給する。内部電源４７２は電圧調整回路を作動するための電力を供給する。この電圧は調整器のための制御電圧電源に供給するように調整される。ハイブリッド交流発電機は永久磁石および巻線磁界を共に含むので、交流発電機は回転を始めるとすぐに電圧を発生し始める。電圧がより大きくなると、追加のブースト磁界が発生できるので、電子機器に電力を供給するのに十分な電圧が発生する。この全ては、車両がアイドリング速度に到達する前であっても発生し、それによりアイドリング時でも、電圧調整器は適切に機能する。この方法でシステムを作動することは自動インターロックを提供し、それにより電圧調整ループは接続されておらずそして交流発電機が回転していないときに磁界および制御電流がほぼゼロに落ちるが、交流発電機の速度が上がると電圧調整器の電子機器を自動的に接続する。自動インターロックは、システムが高速度で作動しているときに過電圧や過電流を生じるのを断つように界磁電流は決して遮断されないので、ハイブリッド交流発電機において非常に重要である。このことは、点火スイッチが電圧調整器の磁界をオフにできる本交流発電機との明瞭な違いである。車両が動かされておらずそしてエンジンはバッテリの放電（drain）を回避するよう作動されていないときに、交流発電機の界磁電流がゼロであることは重要であるが、これを点火キーのみで行わせるべきではない。このことは、交流発電機が高速度で作動しているときでも不注意等で点火装置をオフに切り換えることができるという理由である。図１３は図１２のブロック図に対応する詳細な図式的回路図である。バッテリ４１６は、図１２に示された方法でステータ巻線４０２，４０４および４０６に順次に接続された６つのブリッジ整流器出力ダイオード４２２〜４３２に接続される。ステータ巻線４０２，４０４および４０６は図１３に示されていないが、それらの結線はまったく周知のものである。内部電源４７２はＮＰＮトランジスタ５０２の出力電圧Ｖ_ccを調整するツェナーダイオード５００から構成される。３端子電圧調整装置およびその他の電圧調整回路もまた好適である。電圧監視回路４３６は、抵抗ブリッジ５０４，５０６および５０８間の電圧降下を生ずる線４３４のバッテリ電圧４１６を監視する。抵抗５０６は調整器の出力電圧を調節するよう調節自在なものに作成される。交流発電機の計測される出力電圧はエラー増幅器５１０で電圧基準回路４３８からの基準電圧と比較される。電圧監視回路はエラー増幅およびループ補償を遂行する。基準電圧源４３８からの基準電圧はエラー増幅器５１０の一方の入力に適用されそして他方の入力はバッテリからの電圧ディバイダに接続される。全体補償（integral compensatio n）はエラー増幅器５１０の反転入力と出力との間の帰還ネットワークの容量性（capasitive nature）によって与えられる。補償ネットワークは総体的に参照符号５１２で示されている。このネットワークは交流発電機における速度および負荷の全範囲で調整電圧の直流（ＤＣ）エラーを取り除く。エラー増幅器の出力は、制御回路４４２の主回路部分４４４に設けられた線４４０の増幅されたエラー信号である。エラー信号は２段変調器として作用するヒステリシスインバータ５１６によって形成された単一のヒステリシスブロックの入力に適用される。交流発電機の出力が高過ぎるとき、エラー信号４４０はより低くなりそしてヒステリシスインバータ５１６の出力はハイ（電圧が加えられている状態、high）に切り換わる。このハイ信号は常に交流発電機における正味の磁界を減少させる。代わりに、ヒステリシスインバータ５１６がロー（電圧が加えられていない状態、low）のときは交流発電機における正味の磁界は増加する。主回路４４４は４つの制御信号を線５１８，５２０，５２２および５２４に生じる。線５１８の主制御信号は２段変調器５１６から直接与えられそして線５２０の主制御信号はその信号の反転された逆のものである。主制御信号５２０はインバータ５２６により発生される。線５１８および５２０の制御信号は２段の基本的なＰＷＭ調整器の設計におけるスイッチングブリッジの対角線上に対向するスイッチの対を駆動するように使用できる。それらはここに示される変調制御のための出発点として働き、結果として副制御信号に所望の切り換えを実際に行わせる。エラー増幅ブロック４３６の利得および原動力と組み合わされるインバータ５１６のヒステリシスは電圧エラーを制御しそしてループの常態の発振周波数を設定する。主インバータ５１６の機能はまた、ランプ発振器および対応する構成要素を有するパルス幅変調器によって達成できるが、しかしながら、この設計は図１３に示される単一のデジタル回路よりも複雑かつ高価である。線５１８および５２０の主制御信号は、インバータ５２８および５３０により発生された線５２２および５２４の主制御信号の遅延コピーにより達成される。ヒステリシスインバータ５１６からの出力は総体的に参照符号５３２で示される単純な抵抗コンデンサ遅延で遅延される。かくして、主制御線５２２は線５２０の主制御信号の遅延バージョンを伝える。線５２４は線５１８の主制御信号の遅延バージョンを伝える。線５１８および５２０の主制御信号は、最後に巻線４００を通る電流の向きを切り換えるための副制御信号を生ずるロジック回路４４８に入力を与えるように用いられる。図１２のスイッチングエレメント４０８，４１０，４１２および４１４は図１３の共作動される駆動電子部品を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）５３４，５３６および５３８並びに５４０に対応する。第１上方スイッチに対応するＦＥＴ５３４および第１下方スイッチに対応するＦＥＴ５４０がオンになると、交流発電機は順方向極性モードにあると称される。ＦＥＴ５３６および５３８がオンになると、交流発電機は逆方向極性モードにあると称される。交流発電機は、バッテリまたは交流発電機出力から巻線４００に電圧が適用されていないことを示す上方ＦＥＴが共にオフまたは下方ＦＥＴが共にオフであるときはいつでも、減衰モードにあると称される。本発明の異なった装置は巻線４００をバッテリから切断するよう上方スイッチを共にオフに切り換えるかまたは下方スイッチを共にオフに切り換え得る。追加の構成要素と共に巻線４００に電圧を適用しないその他の形態も採用し得る。巻線４００をバッテリから切り離すのに加えて、電圧調整器の残りの回路または自動車のどこかに損傷を及ぼす電圧を誘導することなく電流が減衰できるように、巻線は接続されねばならない。このことは巻線４００の両端に接続された２つのスイッチを通って減衰電流が再循環できることにより達成される。図１３に示される好適な設計において、再循環回路は下方の２つのＦＥＴを介して行われる。しかしながら、再循環回路は上方の２つのＦＥＴを介してまたはその他の構成要素でも行うことができる。両ＦＥＴ５３８および５４０は再循環回路を実施するようオンに切り換えできるが、しかしながら、これらのＦＥＴはバイアスされていないときであっても逆方向電流を伝えることができるように内部ダイオードを有する。オフのままであるとき、再循環する減衰電流は、巻線４００の第１および第２端に接続された線４５８および４６０の減衰電流検出回路４４６によって感知される電圧を下方ＦＥＴの内部ダイオードの両端に誘導する。ダイオード５４２および５４４は、順方向または逆方向極性モード中にＦＥＴのドレーンがハイであるときはいつでも、比較器５４６および５４８をＦＥＴから分離する。比較器５４６および５４８の一側は電圧ディバイダおよび電圧基準源Ｖ_refから得られた電圧基準を有しそして他側はアース付近であるときのＦＥＴドレーン電圧上の１つのダイオード降下である電圧の濾波バージョンを有する。ダイオード５４２および５４４は、比較器５４６および５４８の入力に負電圧は必要ではないので、１つのダイオード電圧降下によって電圧レベルを上昇する。ロジック回路４４８はロジックゲート５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０および５６２を有する図１３で実行される。これらのゲートで実行されるロジック回路は主制御信号を受け取りそして線４５０，４５２，４５４，４５６に副制御信号を発生するように減衰電流検出回路４４６から線４６２および４６４の信号を抑制する。副制御信号４５４のような副制御信号がハイに切り換わるとき、その共作動されるＦＥＴ、例えばＦＥＴ５３４はオンになる。ゲート５５０，５５２および５５４により実行されるロジック機能はゲート５５６，５５８，５６０および５６２により実行されるロジック機能と同じである。構成要素数、２つのロジックチップだけで実行できる、を減少するために、異なったロジックエレメントが同じロジック機能を実行するよう用いられる。ロジックゲート５５０および５６２は上方ＦＥＴ５３４および５３６をそれぞれ制御する。ロジックゲート５５０は３入力ＡＮＤゲートである。その出力はハイでありそして対応するＦＥＴ５３４は３入力ＡＮＤゲートへの３つの入力全てがハイであるときだけオンである。これらの３つの入力は線５１８の遅延されていない主ＰＷＭ制御信号と、線５１４の遅延された主ＰＷＭ制御信号と、ＦＥＴ５４０の逆方向電流を監視する減衰電流監視回路からの線４６４の抑制信号である。線４６４の抑制信号があることは、減衰電流が逆方向極性モードで最初に誘導された結果として、巻線４００に逆方向減衰電流があることを示している。線４６４の抑制信号は第２の下方ＦＥＴ５３８をオン状態に保持しそしてＦＥＴ５３４が同時にオンに切り換えられてしまうのをただちに抑制する。一旦、逆方向極性モードで誘導された電流が十分に小さな値まで減衰されると、線４６４の抑制信号は回路がモードを変更できる段階に切り換わる。界磁巻線を励起する電圧は３つのモード、すなわち順方向極性モード、逆方向極性モードおよび減衰モードを有するのではあるが、ＦＥＴは実際には４つの異なった段階を有する。順方向極性モードにおいてＦＥＴ５３４および５４０は導通する。逆方向極性モードにおいてＦＥＴ５３６および５３８は導通する。減衰モード（２段階）においてＦＥＴ５３４および５３６は共にオフである。減衰モードは２つの異なった段階、順方向減衰モードおよび逆方向減衰モードを有する。順方向減衰モードにおいて、順方向極性モードで誘導された電流は減衰することができそしてＦＥＴ５３８がオフのままにされてＦＥＴ５４０はオンに保持されるが、その内部ダイオードを介して導通する。順方向減衰モードにおいて、減衰電流は順方向極性モードにおいて流れるのと同じ方向へ巻線４００を通って流れ続ける。逆方向減衰モードにおいて、ＦＥＴ５３８はオンにそしてＦＥＴ５４０はオフになるが、その内部ダイオードを介して導通し、逆方向電流は巻線４００を通って循環し、ＦＥＴ５３８を介して下降されそしてＦＥＴ介してバックアップする。本発明は巻線４００の双電圧励起を供給するようブリッジ回路配列を使用している。電圧監視回路４３６は線４４０にエラー信号を発生するように基本的なエラー増幅器を備える。電圧調整ループは平均バッテリ電圧の厳格な制御を備えるのに対応するループ周波数を形作るよう補償ブロックを備える。線４４０のエラー信号を出力する補償増幅器は、ブリッジの中間タップ間に接続される巻線４００を通る双方向電流を供給するように全ブリッジ出力段階を間接的に動かすパルス幅変調器、またはその他の２段変調器、を動かす。ロジック回路４４８は、界磁電流量が増加しているときはいつでも巻線４００に適用されるゼロ付近の電圧の第３段階の電圧励起を許容するよう、主回路４４４の出力を変調する。主回路４４４からの主制御信号は、対角線上に配置された対のブリッジスイッチを直接オンに切り換えるよう作用する。しかしながら、ゼロ電圧励起は界磁電流の量が減少するときはいつでも用いられる。界磁電流の瞬間量が主回路４４４からのしゆ制御信号によって増加するよう命じられているとき、適切な極性の全母線電圧は適切な対角線上の対のブリッジエレメントを励起することにより界磁コイルに適用される。しかしながら、界磁電流量が減少しているとき、前記の導通している対角線上の対のスイッチの上方スイッチのみがオフに切り換わる。下方対角線上スイッチのオフ切り換えにおける遅延および対角線上の対向するスイッチ間におけるオン切り換えの遅延を用いることにより、上方スイッチに流れる誘導性界磁電流はスイッチエレメントでオフに切り換えられた場合よりも低い負電流にただちに変換される。下方対角線上スイッチの電流の流れは前述の遅延によってオフ切り換え状態を続ける。その下方対角線上スイッチはそのとき他方の下方スイッチに逆方向電流があることによりそのままでいるよう命じられる。図１３の実施例において示されたように、逆方向導通パワースイッチがＦＥＴであり、そしてそのスイッチが遅延されたオン切り換えを有するとき、逆方向電流は最初に約−０．６ボルトの電圧降下を発生するＦＥＴの内在（intrinsic）ダイオードを通って流れる。下方逆方向導通ＦＥＴがオンに切り換わると、逆方向循環電流はまたより低い電圧降下を引き起こす抵抗のＦＥＴを通って流れる。上述した本発明の好適な装置において、このＦＥＴは、ＦＥＴ内在ダイオードの両端の電圧が減衰界磁電流の存在の簡単な指示器を提供できるようにするために、減衰電流中はオフに保たれる。非直線性ダイオード特性は小さな電流にとっても適度な電圧レベルを与える。このことは、界磁電流の存在を指示するのに比較器５４６および５４８の形態の簡単な電圧比較器の使用を可能にする。内在ダイオード電圧が基準電圧源４３８により設定されたしきい値よりも負でありそして抵抗ディバイダがその点より低いとき、逆方向電流の存在が指示される。比較器が逆方向導通スイッチに界磁電流の存在を指示するとき、対角線上に対向するエレメントへの作動は比較器の信号によって抑制されそして減衰界磁電流を導通している下方ＦＥＴへの作動はオンに保持される。比較器がゼロ近くの界磁電流を指示したのち、主回路４４４の主制御信号によって命令されるように対向する対角線上のブリッジエレメントを励起するのが安全である。ゼロの界磁電流で新しい対角線上の対をスイッチングすることは母線にいかなる負電流も導入せず、それ故、バッテリが接続されていないまたはシステムが軽負荷であっても、有害な電圧スパイクを発生しない。３段調整の制御ロジックおよび方法主制御ループは、線４３４の出力を監視する電圧監視回路４３６を含みそしてバッテリ電圧と基準電圧４３８との間の差に作用するエラー増幅器を備える。増幅されたエラー信号は、２段変調器の出力でのＰＷＭ信号、反転ＰＷＭ信号およびこれらの２つの信号の遅延コピーを含む主制御信号を発生するよう主回路４４４に共作動されるパルス幅変調器、またはその他の２段変調器を動かす。主ＰＷＭ制御信号は信号スイッチをオン段階とオフ段階との間で制御する。オン段階にある間、一方の対角線上の対をオンにそしてオフ段階中に対向する対角線上の対を切り換えるよう設定されそして逆もまた同様である。２段階の基本的な逓昇の故に、デジタルロジックは制御システムを実施するのに好適である。実際のスイッチ指令は、より複雑なスイッチング構造を生じそして後述するような負母線電流を取り除くように遅延、抑制およびその他の信号によって変調される。巻線４００を通る界磁電流の瞬間量を増加するとき、適切な対角線上ブリッジ対は全てオンである。しかしながら、母線への負電流段階を取り除くために、ブリッジは、逆方向励起で母線からより迅速な減衰を強いるよりも、むしろ下方スイッチだけを含む循環電流ループに界磁電流を自然に減衰させるように作動する。この自然減衰を設定するために、両上方ブリッジエレメントはオフでありそして減衰する界磁電流は下方ブリッジエレメントを循環する。一方の下方ブリッジエレメントが順方向に導通する一方、他方は逆方向に導通する。この自然減衰は、ヒステリシスインバータ５１６に対応する２段変調が再び段階を変更するかまたは界磁電流がゼロになるまで続く。第１の場合、最初に導通している対は再びオンになる。後者の場合、界磁電流がゼロに到達するとき、対向する対角線上の対がオンになる。自然減衰の特色は、減衰電流がほぼゼロに到達するまで、新しい対角線上の対のオンへの切り換えを抑制することにより達成される。好適な設計における全体の作動は、かくして、出力スイッチの作動が行われる４段階またはスイッチ装置降下が無視される場合、界磁巻線両端における瞬間的な電圧の３段階を有する多段階である。瞬間的な界磁電圧の３段階はプラスのバッテリ電圧、ゼロ電圧およびマイナスのバッテリ電圧である。本発明の好適な作動方法は次の段階を採用する。 (1) オン状態の上方装置が非遅延ＰＷＭオフ指令にただちに反応してオフに切り換わり、 (2) 下方エレメントのオフ切り換えが遅延されそしてオン切り換え状態の全てのブリッジエレメントが等しいまたはより長い時間遅延されて上方装置がオフに切り換わるときに自動的に実行するよう下方ブリッジエレメントに電流を循環でき、 (3) 各下方スイッチのしきい値比較器がその装置における逆方向電流（減衰界磁電流）の存在を指示しそしてそのロジック信号が次の段階を遂行するよう用いられる。 a) 逆方向導通スイッチのＦＥＴドライブはしきい値電圧測定への妨害を取り除くよう抑制され、 b) その下のスイッチが遅延電流を遅延するためにオンであるので新しい上方対角線上スイッチのオフ切換えドライブが抑制され、 c) 循環電流の遅延を実行するよう他方のＦＥＴのドライブが残りをオンにさせ、 d) 界磁電流がゼロになる前に主制御信号がそれらの最初の段階に戻ると、出力装置の最初の対角線上の対がオンに戻りそして界磁電流の量が再び増加し始める。これは一定速度および固定負荷で作動するときに作動の通常モードである。システムは１つの段階おいて母線電圧で界磁巻線を駆動することとその他の段階のために下方ＦＥＴに電流を循環して磁界減衰を有することとの間で作動する。このゼロドライブ電圧に続く全ドライブ電圧は平均界磁電流の方向の影響を受けない同様な手段で作動する。かくして、固定負荷を有する、相対的に低い交流発電機速度の通常の作動において、交流発電機は順方向極性モードと減衰モードの間（より詳細には、順方向極性モードと順方向減衰モードの間）を循環する。交流発電機が相対的に高速度で作動するとき、交流発電機は逆方向極性モードと減衰モードの間（より詳細には、逆方向極性モードと逆方向減衰モードの間）を循環する。これらの順方向または逆方向極性モードと減衰モードの間の通常の循環中、線５１８の主制御信号はオンおよびオフ段階間を行き来する。 e) 線５１８の主信号がその最初の段階に戻る前に界磁電流がゼロになるときだけは対向するブリッジの対がオンになりそしてロータ巻線４００の電流が方向を変える。このタイプの作動は平均界磁電流がゼロ付近であるときまたは交流発電機の速度または負荷が突然変化するときに生じる。過渡抑圧図１３に示される電圧調整器は、自動車産業において周知の標準的な「負荷遮断（load dump）」で発生されるような電圧過渡の抑圧の独特な方法を組み込んでいる。負荷遮断は大きな電流が引き出されている間に大きなバッテリ負荷が突然オフに切り換えられるときまたはバッテリ自体が切断されるときの状態である。この状態において、抑圧装置は交流発電機の巻線に溜まった誘導性エネルギーを処理することが要求される。本電圧調整器は、ブリッジＦＥＴダイオードをオンに切り換えるダイオード５８２，５８４，５８６および５８８を指示する信号レベルツェナーダイオード５８０を使用し、それによりブリッジＦＥＴは過渡を緩和できる。ＦＥＴ装置は大きな電力衝撃を十分に処理でき、かくしてブリッジ配列は過渡電圧に適切に制御されたときにこれらの装置が２つの機能遂行するのを可能にする。残りのトランジスタおよびインバータ５９０および５９２はブリッジ回路の種々のＦＥＴを動かす駆動回路である。上方パワーＦＥＴ５３４および５３６は周知のＮＰＮ／ＰＮＰレベル中継（translation）回路で直接動かされる。ＦＥＴゲートに最も近いＰＮＰトランジスタ５９４および５９６は能動ゲートプルダウン（active gate pull down）を与える。ＦＥＴは障害を最少にするよう示される回路で相対的にゆっくりとオンオヨビオフに切り換えられる。界磁電流変調は全交流界磁電流とゼロの間の範囲で交流発電機の出力に電流段階を発生できる。交流発電機は有限の出力インダクタンスを有するので、その電流を瞬間的に変更できない。パワーＦＥＴのよりゆっくりした上昇および降下時間はこの問題を部分的に軽減しておりそしてツェナーダイオード５８０およびその仲間のダイオード５８２〜５８８により設けられる電圧クランプ配列は、クランプ電圧を越える短い電圧エクスカーションであるべきそれらの破壊電圧に到達することからＦＥＴを保護する。約２７ボルトのクランプ電圧が用いられる。インバータ５９０および５９２は２つの充電ポンプ発振器として配列される。総体的に参照符号５９１および５９３で示される整流および関連回路を有する発振器は、バッテリ電圧を切り換えるよう上方パワーＦＥＴを動かすために線５９５のバッテリ電圧よりも高い電圧を供給する。中性点接続形交流発電機図１４はハイブリッド交流発電機のための新規な巻線配列を示し、そこにおいてロータ巻線６００はステータ巻線６０２，６０４および６０６の中性点接点に接続される。前述したように、ハイブリッド交流発電機のロータ巻線６００は交流発電機の出力電圧を増加するよう順方向極性電圧を、そして交流発電機の出力を減少するよう逆方向極性電圧を供給されねばならない。この極性反転は、４エレメントブリッジ回路の対向する対角線上の対のスイッチを交互にオンに切り換えるブリッジ回路を有する図１２に示される３段電圧調整器で達成される。一方の対は順方向電流を発生するようにロータ巻線を全バッテリ電圧とアースとの間に接続し、そして対角線上に対向する対は巻線を通って流れる逆方向電流を誘導するように反対の極性を有してロータ巻線を全バッテリ電圧とアースとの間に接続する。ブリッジ回路はこの極製版点を遂行するように少なくとも４つのスイッチングエレメントを必要とする。図１４に示される回路において、しかしながら、２つのスイッチだけが必要である。ロータ巻線６００の第１端はステータ巻線の中性点６０８に接続されそして第２端は電圧調整器６４２のスイッチング回路６２４に接続される。図１４の交流発電機の中性点６０８は３つの別個のステータ巻線６０２，６０４および６０６の中心点である。星形を形成するように一端で相互に接続された異なった数の別個のステータ巻線からなる多相巻線もまた使用され得る。多相ステータ巻線はダイオード６１２〜６２２からなる多相ブリッジ整流器において従来方法で整流される。星形ステータ巻線の中性点はバッテリ６１０に適用される出力電圧のほぼ２分の１で作動し、順方向電流はロータ巻線の対向端をバッテリ６１０の陽極端に接続することによりロータ巻線６００に簡単に誘導できる。それに代わり、ロータ巻線に負電流を誘導するように、対向端をアースに接続できる。この形態においてロータ巻線に適用される電圧は、ブリッジ形態に適用される電圧よりも小さいにもかかわらず、電流は所望の磁束を発生するようにロータ巻線の巻数およびインピーダンスを調節することにより同等なものに作成され得る。バッテリとアースの間でのロータ巻線の第２端のスイッチングは、２つのスイッチ６２６および６２８だけを必要とするスイッチング回路６２４で達成される。スイッチ６２６および６２８の作動は主制御線６３２および６３４上の制御回路６３０によって制御される。制御回路６３０は、ロータ巻線６００に順方向極性電圧を適用するように、スイッチ６２６を閉じそしてスイッチ６２８を開ける。逆方向極性電圧をロータ巻線６００に適用するように、スイッチ６２６は開けられそしてスイッチ６２８は閉じられる。スイッチを相補的な状態で作動しそして０から１００パーセントに変化するデューティサイクルを用いることにより、界磁コイル両端間の平均電圧は種々の速度および負荷の原因である全ブーストおよび全バッキング間の範囲で制御される。順方向極性モード中に、電流はバッテリから、スイッチ６２６を通り、ロータ巻線６００を通り中性点６０８へ流れ、そしてそこから別個のステータ巻線６０２〜６０６およびブリッジダイオード６１２〜６２２の外へ流れる。一定のステータ巻線およびブリッジダイオードを通って流れる一定量の電流は交流発電機の相いかんで決まりそして交流発電機の回転に正変する。監視回路６３６が出力電圧を基準電圧６４０と比較することによって線６３８の出力電圧を監視する。電圧調整器６４２は本質的に前述された基本的なタイプの２段ＰＷＭ電圧調整器である。しかしながら、ブリッジ回路の対角線上の対のスイッチをオンおよびオフに切り換えるように主制御信号を用いる代わりに、主制御信号は２つの別個のスイッチ６２６および６２８だけをオンおよびオフに切り換えるように用いられる。電圧調整器のための基本的な２段ＰＷＭ制御構成が好適である適用例では、中性点接続形交流発電機で用いられるときに２つのスイッチだけを用いることによる電圧調整器のコストの低減は重要である。中性点接続形ハイブリッド交流発電機は交流発電機の界磁電流が速度ゼロのときに自動的にゼロになるという別の利点を有する。かくして、交流発電機の駆動は点火装置がオフに切り換えられたときに交流発電電流オフに切り換えることができないようにしてはならない。制御電子機器は非常に小さな電力消費に設計され得、かくして、バッテリ放電の危険性をなくして継続的にオンのままにし得る。この手段において、中性点接続形ハイブリッド交流発電機は、前述の、交流発電機が回転を始めたときに自動的に調整器に電力を供給しそして交流発電機が回転を停止したときに自動的に電力を停止する自動インターロック機能を達成する。制御回路６３０は単純な２段ヒステリシス増幅器、ヒステリシスを有する単純なインバータ、ヒステリシスを生じるようにフィードバックを有する比較器または演算増幅器、一般的なパルス幅変調器などであり得る。中性点接続形ロータ巻線もまた、交流制御システムを用いて電流が順方向最大値と逆方向最大値との間で円滑に変化される直線ドライブで動かされ得る。ロータ巻線は回転しそしてステータ巻線は固定されているので、界磁巻線の中性点およびスイッチング回路との接続はスリップリングを介して従来方法で行われる。かくして、前述した目的および上述の説明から明らかとなった目的は、効果的に成就されることは明らかであり、そして、上述の構造において本発明の主旨および範囲を逸脱することなしにある程度の変更を行えるので、上述の説明に含まれそして図面に示される全ての事柄例示として解釈されそして限定を意図するものではないことに留意されたい。本発明は最も実際的および好適な例であることを考慮して示されかつ述べられたが、本発明の範囲内で多くの変形が可能であることは認識されよう。それ故、添付の請求の範囲の全範囲の同等物についても権利がある。

【手続補正書】【提出日】１９９５年１０月３１日【補正内容】請求の範囲１．交流発電機の出力電圧を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機の出力電圧を監視するように接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する電圧監視回路と、巻線に接続されかつ巻線を、巻線に順方向極性電圧が適用される順方向極性モードと、巻線に逆方向極性電圧が適用される逆方向極性モードと、順方向または逆方向極性モードで接続されたときに巻線に誘導される電流が、損傷を与える電圧を電圧調整器に誘導することなしに減衰できる減衰モードとを含む多種モードで接続するように配列されるスイッチング回路と、スイッチング回路に接続され、監視回路のエラー信号に応じて、交流発電機の出力電圧を増加するように順方向極性モードに入り、交流発電機の出力電圧を減少するように逆方向極性モードに入り、そして順方向または逆方向極性モードから切り換わるときはいつでも減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御する制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。２．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチを閉じることにより順方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチを閉じることにより逆方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第２下方スイッチとを含むブリッジ回路から構成され、制御回路は、第１および第２上方スイッチを閉じることにより、または第１および第２下方スイッチを閉じることにより減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。３．制御回路は第１および第２上方スイッチを閉じることにより減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項２記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。４．減衰モードは、順方向極性モード中に巻線に誘導される電流が減衰する順方向減衰モードと、逆方向極性モード中に巻線に誘導される電流が減衰する逆方向減衰モードとから構成され、そして制御回路は順方向極性モードから切り換わるときに順方向減衰モードに入るようにそして逆方向極性モードから切り換わるときに逆方向減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。５．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチを閉じることにより順方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチを閉じることにより逆方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第２下方スイッチとを含むブリッジ回路から構成され、制御回路は、第１上方スイッチを開けて第１下方スイッチを閉じたままにすることにより順方向極性モードを離れて順方向減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御し、そして制御回路は、第２上方スイッチを開けて第２下方スイッチを閉じたままにすることにより逆方向極性モードを離れて逆方向減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項４記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。６．ブリッジ回路の第１および第２下方スイッチは、それらが閉じたときに電流を一方向へ導通するが、開いたときおよび閉じたときに電流を対向する方向へ導通せず、第２下方スイッチが閉じられるとスイッチング回路が順方向減衰モードにあるときに電流を導通しそして第１下方スイッチが閉じられるとスイッチング回路が逆方向減衰モードにあるときに電流を導通する特性を有することを特徴とする請求項５記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。７．ブリッジ回路の第１および第２下方スイッチは電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項６記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。８．制御回路は、スイッチング回路が減衰モードにあるときに巻線の順方向および逆方向極性誘導電流の存在を検出するよう接続される減衰電流検出回路をさらに備え、減衰電流検出回路は、実質的な逆方向極性誘導電流が巻線にあるときにスイッチング回路が順方向極性モードに入るのを防止しそして実質的な順方向極性誘導電流が巻線にあるときにスイッチング回路が逆方向極性モードに入るのを防止する抑制信号を発生することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。９．スイッチング回路は巻線に接続された複数の半導体スイッチを備え、減衰電流検出回路は、半導体スイッチの少なくとも１つの両端間の電圧降下を検出することにより巻線の順方向および逆方向極性誘導電流の存在を検出することを特徴とする請求項８記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 10．交流発電機の出力電圧に所定の電圧を超過した電圧を有する過渡電圧スパイクを吸収するようにスイッチング回路に接続された過渡抑圧回路によりさらに構成されることを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 11．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに巻線に順方向極性電圧を適用する順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに巻線に逆方向極性電圧を適用する逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、そして過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のススイッチの一方からの上方スイッチと第１および第２対のスイッチの他方からの下方スイッチとをオンに切り換えるようにスイッチング回路に接続されることを特徴とする請求項１０記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 12．過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のスイッチの各々からの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項１１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 13．過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを検出するように接続されたツェナーダイオードと、ツェナーダイオード接続されそして過渡電圧スパイクが検出されたときにスイッチをオンに切り換えるようにスイッチに接続される複数の指向性ダイオードとを含むことを特徴とする請求項１１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 14．複数の指向性ダイオードはスイッチング回路における各スイッチに対応した指向性ダイオードにより構成され、そして過渡抑圧回路は第１および第２対のスイッチからの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項１３記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 15．交流発電機が回転するときはいつでも内部電源出力電圧を自動的に発生する内部電源供給回路によりさらに構成され、制御回路は内部電源供給回路に接続されそして交流発電機が回転し始めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを制御するように自動的に動力を与えられ、そして交流発電機が回転を止めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを中断するように自動的に動力を止められることを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 16．内部電源回路は、整流された内部電源出力電圧を発生する電圧整流回路と、整流された内部電源出力電圧を調整するように電圧整流回路に接続される内部電源電圧調整回路とを含み、電圧調整器は調整された内部電源出力電圧によって動力を与えられることを特徴とする請求項１５記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 17．取り付けられる車両はオフ位置を有する点火スイッチを備え、制御回路は、交流発電機が高速度で回転しているときに点火スイッチがオフ位置に切り換えられると安全な交流発電機の出力電圧を維持するように交流発電機の巻線を通る逆方向電流の流れを供給することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 18．制御回路は車両の点火スイッチを介しては動力を与えられないことを特徴とする請求項１７記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 19．交流発電機の出力電圧を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、順方向極性電圧を巻線に適用して交流発電機の出力電圧を増加するように巻線を順方向極性モードに接続するための手段と、逆方向極性電圧を巻線に適用して交流発電機の出力電圧を減少するように巻線を逆方向極性モードに接続するための手段と、順方向または逆方向極性モードに接続されたときに巻線に誘導される電流が減衰できるように巻線を減衰モードに接続するための手段とから構成されることを特徴とする電圧調整器。 20．交流発電機の出力電圧を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、基準電圧源と、交流発電機の出力電圧と魏順電圧源とに接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する比較器とを含む電圧監視回路と、巻線に接続されるブリッジ形態で配列された複数の半導体スイッチを含み、半導体スイッチが、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに巻線に順方向極性電圧を適用する順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに巻線に逆方向極性電圧を適用する逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、両上方スイッチまたは両下方スイッチが開けられたときに、順方向または逆方向極性モードで接続されたときに巻線に誘導される電流を減衰できる減衰モードを画定するスイッチング回路と、電圧監視回路に接続され、監視回路のエラー信号に応答して交流発電機の出力電圧を増加または減少するように主制御信号を発生する主回路と、スイッチング回路が減衰モードにありそして電流が巻線で減衰しているときに抑制信号を発生する減衰電流検出回路と、順方向および逆方向極性モード並びに減衰モード間でスイッチング回路を切り換えるための副制御信号を発生する、スイッチング回路に接続される、主制御回路および抑制信号に応答するロジック回路とから構成される、スイッチング回路のスイッチを制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。 21．主回路は、遅延されていない主制御信号と、遅延された主制御信号とを含むデジタル主制御信号を発生することを特徴とする請求項２０記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 22．対向する極性を有して供給電圧を負荷に切り換えるための制御された３段ブリッジ回路であって、負荷の第１端に接続される第１上方スイッチと、負荷の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに供給電圧が順方向極性で負荷に適用される順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、負荷の第２端に接続される第２上方スイッチと、負荷の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに供給電圧が逆方向極性で負荷に適用される逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、両上方スイッチまたは両下方スイッチが開けられたときに、順方向または逆方向極性モードで接続されたときに負荷に誘導される電流を減衰できる減衰モードを画定するスイッチング回路と、負荷への供給電圧の極性を変更するように主制御信号を発生する主回路と、スイッチング回路が減衰モードにありそして電流が負荷で減衰しているときに抑制信号を発生する減衰電流検出回路と、順方向および逆方向極性モード並びに減衰モード間でスイッチング回路を切り換えるための副制御信号を発生する、スイッチング回路に接続される、主制御回路および抑制信号に応答するロジック回路とを含む、スイッチング回路のスイッチを制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする３段ブリッジ回路。23．交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機が回転するときはいつでも交流発電機の永久磁石部分から内部電源出力電圧を自動的に発生する内部電源回路と、内部電源回路に接続されそして交流発電機が回転し始めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを制御するように自動的に動力を与えられ、そして交流発電機が回転を止めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを中断するように自動的に動力を止められる、交流発電機の巻線を通る電流の流れを制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。24．内部電源回路は、整流された電源出力電圧を発生する電圧整流回路と、整流された電源出力電圧を調整するために電圧整流回路に接続される内部電源電圧調整回路とを含み、電圧調整器は調整された内部電源出力電圧によって動力を与えられることを特徴とする請求項２３記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。25．オフ位置を有する点火スイッチを備えた車両取り付けられる、交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機の出力電圧を監視するように接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する電圧監視回路と、巻線に接続されそして交流発電機の出力を増加することになる交流発電機の巻線を通る順方向電流の流れと交流発電機の出力を減少することになる交流発電機の巻線を通る逆方向電流の流れとを切り換えるように配列されるスイッチング回路と、交流発電機が高速度で回転しているときに点火スイッチがオフに切り換えられると、安全な交流発電機の出力電圧を維持するように交流発電機の巻線を通る逆方向電流の流れを供給し続ける、エラー信号に応答してスイッチング回路を制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。26．制御回路は車両の点火スイッチを介しては動力を与えられないことを特徴とする請求項２５記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。27．交流発電機の出力を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機の出力電圧を監視するように接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する電圧監視回路と、交流発電機の出力電圧を増加するように順方向極性モードで巻線を通る順方向電流を導通しそして交流発電機の出力電圧を減少するように逆方向極性モードで巻線を通る逆方向電流を導通するように巻線に接続されるブリッジ形態で配列される複数のスイッチを含むスイッチング回路と、エラー信号に応答して交流発電機を順方向極性および逆方向極性モード間で切り換えるようにスイッチング回路に接続される制御回路と、交流発電機の出力電圧の所定の電圧を越えた電圧を有する過渡電圧スパイクを吸収するためにスイッチをオンに切り換えるようにスイッチング回路に接続される過渡抑制回路とから構成される電圧調整器。28．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに巻線に順方向極性電圧を適用する順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに巻線に逆方向極性電圧を適用する逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、そして過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のスイッチの一方からの上方スイッチと第１および第２対のスイッチの他方からの下方スイッチとをオンに切り換えるようにスイッチング回路に接続されることを特徴とする請求項２７記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。29．過渡抑圧回路は過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のスイッチの各々からの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項２８記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。30．過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを検出するように接続されたツェナーダイオードと、ツェナーダイオード接続されそして過渡電圧スパイクが検出されたときにスイッチをオンに切り換えるようにスイッチに接続される複数の指向性ダイオードとを含むことを特徴とする請求項２８記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。31．複数の指向性ダイオードはスイッチング回路における各スイッチに対応した指向性ダイオードにより構成され、そして過渡抑圧回路はスイッチング回路の全てのスイッチで過渡電圧スパイクを吸収するように第１および第２対のスイッチからの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項３０記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。32．交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御する方法であって、巻線を通る順方向電流の流れを開始または増加するように順方向極性モードで巻線に陽極性電圧を通す工程と、巻線を通る逆方向電流の流れを開始または増加するように逆方向極性モードで巻線に逆極性電圧を通す工程と、巻線の電流の流れの方向に関係なく巻線を通る電流の流れの量を減少するように減衰モードで巻線を順方向極性電圧および逆方向極性電圧から遮断する工程と、巻線を通る電流の流れの量が減少されるときに電流の流れが減衰モード中に巻線を通って再循環できるように巻線を接続する工程とから構成されることを特徴とする方法。33．再循環電流が流れるときに抑制信号を発生するように減衰モード中に巻線を通る再循環電流の流れを監視する工程と、抑制信号に応答して巻線の切り換えを制御する工程とからさらに構成されることを特徴とする請求項３２記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御する方法。34．減衰モード中に巻線を通る再循環電流の流れを監視する工程は巻線を通る再循環電流の流れの方向を監視する工程を含み、巻線の切り換えを制御する工程は再循環順方向電流が流れるときに逆方向極性モードに入るのを防止するように巻線の切り換えを制御しそして再循環逆方向電流が流れるときに順方向極性モードに入るのを防止するように巻線の切り換えを制御することを含むことを特徴とする請求項３３記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御する方法。35．シャフトに回転するように取り付けられるロータと、ロータを取り巻きかつエアギャップによってそれから分離され、第１長手方向部分と１つ以上の冷却空気流路によって第１長手方向部分から分離された第２長手方向部分とを有し、冷却空気流路が第１長手方向部分および第２長手方向部分間にエアギャップへの放射状の空気の流れを許容するステータとから構成されることを特徴とする交流発電機。36．ロータは、ステータの第１長手方向領域内で回転するようにシャフトに取り付けられる、ロータ巻線を有する巻線界磁ロータ部分と、ステータの第２長手方向領域内で回転するように長手方向へ巻線界磁ロータ部分に対して離間された関係でシャフトに取り付けられる、複数の磁極を有する永久磁石ロータ部分とを含むことを特徴とする請求項３５記載の交流発電機。37．エンジンアイドリング速度およびエンジン最大速度を有するエンジンにより動かされる車両の電気装置に定格出力電流を供給するように適合されるハイブリッド交流発電機であって、ステータ巻線とステータ巻線出力とを有するステータと、ステータ内で回転するように取り付けられ、ステータ内で回転するように取り付けられるシャフトと、ステータ内で回転するようにシャフトに取り付けられる、ロータ巻線を有する巻線界磁ロータ部分と、ステータ内で回転するようにシャフトに取り付けられる、少なくとも１つの永久磁石を有する永久磁石ロータ部分とを含むロータと、ステータ巻線出力に接続される、ハイブリッド交流発電機のための出力電圧を発生する電圧整流出力を有する電圧整流回路と、ロータ巻線の順方向極性電圧および逆方向極性電圧を通すことによってハイブリッド交流発電機の出力電圧を調整するために電圧整流出力に接続される電圧調整器とから構成され、交流発電機は車両エンジンがエンジンアイドリング速度で動いているときにロータ巻線に順方向極性電圧を通すことによって定格出力電流を発生しそして車両エンジンがエンジン最大速度で動いているときにロータ巻線に逆方向極性電圧を通すことによって定格出力電流を発生することを特徴とするハイブリッド交流発電機。38．中性点電圧を有する中性点を備えたステータ巻線を服務ステータと、ステータ内で回転するように取り付けられるシャフトと、永久磁石磁束磁界を発生するロータに取り付けられた少なくとも１つの永久磁石と、シャフトに取り付けられそしてステータ巻線の中性点に接続される第１端と電圧調整器のスイッチング回路に接続するように適合された第２端とを有し、スイッチング回路が第２端を中性点電圧よりも大きな電圧に接続したときに永久磁石磁束磁界と加法的に組み合うロータ磁束磁界を発生しそしてスイッチング回路が第２端を中性点電圧よりも小さな電圧に接続したときに永久磁石磁束磁界と減法的に組み合うロータ磁束磁界を発生するロータ巻線とを含むロータとから構成されることを特徴とするハイブリッド交流発電機。39．ステータ巻線は複数の別個のステータ巻線からなる多相巻線であり、その各々は内方端と外方端とを有し、ステータ巻線は内方端を星形形態に相互に接続され、中性点は個々のステータ巻線の相互に接続された内方端に位置されることを特徴とする請求項３８記載のハイブリッド交流発電機。40．ステータ巻線は３相巻線でありそして中性点はＹ字形態に配列された３つのステータ巻線の接続部に位置されることを特徴とする請求項３９記載のハイブリッド交流発電機。41．ロータ巻線の第２端に接続されたスイッチング回路を有する電圧調整器によりさらに構成され、電圧調整器はバッテリの正及び負端子に接続するように適合され、スイッチング回路は交流発電機の出力電圧を調整するようにロータ巻線の第２端をバッテリの正および負端子に交互に接続することを特徴とする請求項３８記載のハイブリッド交流発電機。42．ステータ巻線を有するステータと、ステータ内で回動するように取り付けられかつ放射状エアギャップによってステータから分離され、そしてステータ内で回動するように取り付けられるシャフトと、ステータの第１長手方向領域内で回転するようにシャフトに取り付けられ、シャフトに直角に配列された複数の積層板と、ロータ巻線と各積層板から放射状に向けられた複数の突起部により画定される多数の電磁極とを有する巻線界磁ロータ部分であって、積層板は、各電磁極に１つずつであり、突出極ロータコアを形成するように相互に積み重ねられそしてロータ巻線はロータコアを取り巻く複数のコイルを形成するようにロータコアの積み重ねられた放射状突起部の回りに巻かれ、隣接するコイルはロータ巻線に電流が通されたときに隣接する電磁極において北および南磁界を交互に発生するように相互に反対方向へ巻かれ、ステータの第２長手方向領域内で回動するように巻線界磁ロータ部分に対して長手方向に離間されてシャフトに取り付けられ、１つ以上の永久磁石によって画定されそして巻線界磁ロータ部分の電磁極の数に対応する数の多数の永久磁石極を有する永久磁石部分とを含むロータとから構成されることを特徴とするハイブリッド交流発電機。43．永久磁石ロータ部分に、多数の永久磁石が各永久磁石極について１つずつあることを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。44．各永久磁石は永久磁石ロータ部分の周縁に取り付けられそしてシャフトに対して放射状に向けられた磁化の方向を有することを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。45．永久磁石はシャフトに直角に配列された複数のロータ積層板の周縁に形成された開口に取り付けられることを特徴とする請求項４４記載のハイブリッド交流発電機。46．永久磁石を保持する積層板はまた複数の空気流動開口を備えることを特徴とする請求項４５記載のハイブリッド交流発電機。47．永久磁石ロータ部分の永久磁石極は磁化方向をシャフトと平行に向けられた多数極永久磁石により発生されることを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。48．永久磁石はその中に磁気的に形成された多数極を有するディスク形状の永久磁石により構成されることを特徴とする請求項４７記載のハイブリッド交流発電機。49．永久磁石ロータ部分は、透磁性の材料で形成され、ステータとロータの間のエアギャップに磁束を運ぶようにディスク形状の永久磁石に長手方向に隣接して配置された磁束通路エレメントをさらに含むことを特徴とする請求項４８記載のハイブリッド交流発電機。50．磁束通路エレメントは透磁性材料で形成された複数の極片により構成されることを特徴とする請求項４９記載のハイブリッド交流発電機。51．第２磁束通路エレメントをさらに含み、第２磁束通路エレメントは第１磁束通路エレメントから反対側でディスク形状の永久磁石に長手方向へ隣接して配置されることを特徴とする請求項５０記載のハイブリッド交流発電機。52．永久磁石ロータ部分の永久磁石極は、磁化の方向をシャフトに対して周縁方向へ向けられた状態でシャフトの回りに周縁方向に離間された関係で配列された複数の永久磁石によって発生されることを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。53．永久磁石ロータ部分は、透磁性材料で形成されそして永久磁石からステータおよびロータ間のエアギャップへ磁束を通すように周縁方向に隣接しそして周縁方向に離間された永久磁石間に配置された複数の磁束通路エレメントをさらに含むことを特徴とする請求項５２記載のハイブリッド交流発電機。54．非磁性材料で形成され、ロータの回転中に永久磁石を固定しそして各永久磁石をシャフトから絶縁するように各永久磁石を少なくとも部分的に取り巻く支持エレメントをさらに含むことを特徴とする請求項５３記載のハイブリッド交流発電機。55．第１ステータ巻線とは異なった電圧を発生するように第２ステータ巻線をさらに含むことを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。56．ステータは第１長手方向部分内に位置されかつ巻線界磁ロータ部分の回りに配置された第１ステータ部分と、第２長手方向領域内に位置されかつ永久磁石ロータ部分の回りに配置された第２ステータ部分とを含み、第１ステータ部分はステータギャップによって第２ステータ部分から分離されることを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。57．ステータギャップはエアギャップであることを特徴とする請求項５６記載のハイブリッド交流発電機。58．ステータギャップは低透磁率の固体材料で少なくとも部分的に充満されていることを特徴とする請求項５６記載のハイブリッド交流発電機。59．低透磁率の固体材料は第１および第２ステータ部分の断面形状に対応した断面形状を有することを特徴とする請求項５８記載のハイブリッド交流発電機。60．ステータ巻線はステータの第１および第２長手方向領域の回りに延びそして巻線界磁ロータ部分と永久磁石ロータ部分の両者によって組み合わされた電圧がステータ巻線に誘導されることを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。61．ステータ巻線は第１および第２ステータ巻線により構成され、第１ステータ巻線はステータの第１長手方向領域内だけに位置されそして第２ステータ巻線はステータの第２長手方向領域内だけに位置されることを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。62．巻線界磁ロータ部分のロータ巻線に接続され、そしてブーストモードの交流発電機からの出力を増加するようにロータ巻線を通る順方向励弧電流を発生しそしてバッキングモードの交流発電機からの出力を減少するようにロータ巻線を通る逆方向励弧電流を発生するように適合されたロータ励起回路によりさらに構成されることを特徴とする請求項４２記載のハイブリッド交流発電機。63．ロータ励起回路は順方向および逆方向励弧電流をパルスで発生することを特徴とする請求項６２記載のハイブリッド交流発電機。64．ロータ励起回路は、順方向および逆方向励弧電流の量を制御するようにパルスの幅を変調することを特徴とする請求項６３記載のハイブリッド交流発電機。65．ロータ励起回路はステータ巻線からの出力電圧を監視し、そして出力電圧が所定のレベルよりも低いときはロータ巻線に順方向励弧電流を発生しそして出力電圧が所定のレベルよりも高いときはロータ巻線に逆方向励弧電流を発生することを特徴とする請求項６２記載のハイブリッド交流発電機。66．電圧変換回路と組み合わされ、電圧変換回路はステータ巻線から発生された電圧を受け取る入力とステータ巻線から発生された電圧よりも低い電圧を発生する出力とを有することを特徴とする請求項６２記載のハイブリッド交流発電機。67．電圧変換回路の入力はステータ巻線に直接接続されることを特徴とする請求項６６記載のハイブリッド交流発電機。68．電圧変換回路の入力はステータ巻線からの整流された出力電圧に接続されることを特徴とする請求項６６記載のハイブリッド交流発電機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．交流発電機の出力電圧を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機の出力電圧を監視するように接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する電圧監視回路と、巻線に接続されかつ巻線を、巻線に順方向極性電圧が適用される順方向極性モードと、巻線に逆方向極性電圧が適用される逆方向極性モードと、順方向または逆方向極性モードで接続されたときに巻線に誘導される電流が、損傷を与える電圧を電圧調整器に誘導することなしに減衰できる減衰モードとを含む多種モードで接続するように配列されるスイッチング回路と、スイッチング回路に接続され、監視回路のエラー信号に応じて、交流発電機の出力電圧を増加するように順方向極性モードに入り、交流発電機の出力電圧を減少するように逆方向極性モードに入り、そして順方向または逆方向極性モードから切り換わるときはいつでも減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御する制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。２．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチを閉じることにより順方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチを閉じることにより逆方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第２下方スイッチとを含むブリッジ回路から構成され、制御回路は、第１および第２上方スイッチを閉じることにより、または第１および第２下方スイッチを閉じることにより減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。３．制御回路は第１および第２上方スイッチを閉じることにより減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項２記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。４．減衰モードは、順方向極性モード中に巻線に誘導される電流が減衰する順方向減衰モードと、逆方向極性モード中に巻線に誘導される電流が減衰する逆方向減衰モードとから構成され、そして制御回路は順方向極性モードから切り換わるときに順方向減衰モードに入るようにそして逆方向極性モードから切り換わるときに逆方向減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。５．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチを閉じることにより順方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチを閉じることにより逆方向極性モードに入るように制御回路がスイッチング回路を制御する第２下方スイッチとを含むブリッジ回路から構成され、制御回路は、第１上方スイッチを開けて第１下方スイッチを閉じたままにすることにより順方向極性モードを離れて順方向減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御し、そして制御回路は、第２上方スイッチを開けて第２下方スイッチを閉じたままにすることにより逆方向極性モードを離れて逆方向減衰モードに入るようにスイッチング回路を制御することを特徴とする請求項４記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。６．ブリッジ回路の第１および第２下方スイッチは、それらが閉じたときに電流を一方向へ導通するが、開いたときおよび閉じたときに電流を対向する方向へ導通せず、第２下方スイッチが閉じられるとスイッチング回路が順方向減衰モードにあるときに電流を導通しそして第１下方スイッチが閉じられるとスイッチング回路が逆方向減衰モードにあるときに電流を導通する特性を有することを特徴とする請求項５記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。７．ブリッジ回路の第１および第２下方スイッチは電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項６記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。８．制御回路は、スイッチング回路が減衰モードにあるときに巻線の順方向および逆方向極性誘導電流の存在を検出するよう接続される減衰電流検出回路をさらに備え、減衰電流検出回路は、実質的な逆方向極性誘導電流が巻線にあるときにスイッチング回路が順方向極性モードに入るのを防止しそして実質的な順方向極性誘導電流が巻線にあるときにスイッチング回路が逆方向極性モードに入るのを防止する抑制信号を発生することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。９．スイッチング回路は巻線に接続された複数の半導体スイッチを備え、減衰電流検出回路は、半導体スイッチの少なくとも１つの両端間の電圧降下を検出することにより巻線の順方向および逆方向極性誘導電流の存在を検出することを特徴とする請求項８記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 10．交流発電機の出力電圧に所定の電圧を超過した電圧を有する過渡電圧スパイクを吸収するようにスイッチング回路に接続された過渡抑圧回路によりさらに構成されることを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 11．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに巻線に順方向極性電圧を適用する順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに巻線に逆方向極性電圧を適用する逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、そして過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のスイッチの一方からの上方スイッチと第１および第２対のスイッチの他方からの下方スイッチとをオンに切り換えるようにスイッチング回路に接続されることを特徴とする請求項１０記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 12．過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のスイッチの各々からの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項１１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 13．過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを検出するように接続されたツェナーダイオードと、ツェナーダイオード接続されそして過渡電圧スパイクが検出されたときにスイッチをオンに切り換えるようにスイッチに接続される複数の指向性ダイオードとを含むことを特徴とする請求項１１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 14．複数の指向性ダイオードはスイッチング回路における各スイッチに対応した指向性ダイオードにより構成され、そして過渡抑圧回路は第１および第２対のスイッチからの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項１３記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 15．交流発電機が回転するときはいつでも内部電源出力電圧を自動的に発生する内部電源供給回路によりさらに構成され、制御回路は内部電源供給回路に接続されそして交流発電機が回転し始めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを制御するように自動的に動力を与えられ、そして交流発電機が回転を止めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを中断するように自動的に動力を止められることを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 16．内部電源回路は、整流された内部電源出力電圧を発生する電圧整流回路と、整流された内部電源出力電圧を調整するように電圧整流回路に接続される内部電源電圧調整回路とを含み、電圧調整器は調整された内部電源出力電圧によって動力を与えられることを特徴とする請求項１５記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 17．取り付けられる車両はオフ位置を有する点火スイッチを備え、制御回路は、交流発電機が高速度で回転しているときに点火スイッチがオフ位置に切り換えられると安全な交流発電機の出力電圧を維持するように交流発電機の巻線を通る逆方向電流の流れを供給することを特徴とする請求項１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 18．制御回路は車両の点火スイッチを介しては動力を与えられないことを特徴とする請求項１７記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 19．交流発電機の出力電圧を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、順方向極性電圧を巻線に適用して交流発電機の出力電圧を増加するように巻線を順方向極性モードに接続するための手段と、逆方向極性電圧を巻線に適用して交流発電機の出力電圧を減少するように巻線を逆方向極性モードに接続するための手段と、順方向または逆方向極性モードに接続されたときに巻線に誘導される電流が減衰できるように巻線を減衰モードに接続するための手段とから構成されることを特徴とする電圧調整器。 20．交流発電機の出力電圧を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、基準電圧源と、交流発電機の出力電圧と魏順電圧源とに接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する比較器とを含む電圧監視回路と、巻線に接続されるブリッジ形態で配列された複数の半導体スイッチを含み、半導体スイッチが、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに巻線に順方向極性電圧を適用する順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに巻線に逆方向極性電圧を適用する逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、両上方スイッチまたは両下方スイッチが開けられたときに、順方向または逆方向極性モードで接続されたときに巻線に誘導される電流を減衰できる減衰モードを画定するスイッチング回路と、電圧監視回路に接続され、監視回路のエラー信号に応答して交流発電機の出力電圧を増加または減少するように主制御信号を発生する主回路と、スイッチング回路が減衰モードにありそして電流が巻線で減衰しているときに抑制信号を発生する減衰電流検出回路と、順方向および逆方向極性モード並びに減衰モード間でスイッチング回路を切り換えるための副制御信号を発生する、スイッチング回路に接続される、主制御回路および抑制信号に応答するロジック回路とから構成される、スイッチング回路のスイッチを制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。 21．主回路は、遅延されていない主制御信号と、遅延された主制御信号とを含むデジタル主制御信号を発生することを特徴とする請求項２０記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 22．対向する極性を有して供給電圧を負荷に切り換えるための制御された３段ブリッジ回路であって、負荷の第１端に接続される第１上方スイッチと、負荷の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに供給電圧が順方向極性で負荷に適用される順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、負荷の第２端に接続される第２上方スイッチと、負荷の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに供給電圧が逆方向極性で負荷に適用される逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、両上方スイッチまたは両下方スイッチが開けられたときに、順方向または逆方向極性モードで接続されたときに負荷に誘導される電流を減衰できる減衰モードを画定するスイッチング回路と、負荷への供給電圧の極性を変更するように主制御信号を発生する主回路と、スイッチング回路が減衰モードにありそして電流が負荷で減衰しているときに抑制信号を発生する減衰電流検出回路と、順方向および逆方向極性モード並びに減衰モード間でスイッチング回路を切り換えるための副制御信号を発生する、スイッチング回路に接続される、主制御回路および抑制信号に応答するロジック回路とを含む、スイッチング回路のスイッチを制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする３段ブリッジ回路。 23．交流発電機の出力電圧を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、電圧監視回路と、複数の半導体スイッチを含むスイッチング回路と、スイッチング回路のスイッチを制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。 24．交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機が回転するときはいつでも交流発電機の永久磁石部分から内部電源出力電圧を自動的に発生する内部電源回路と、内部電源回路に接続されそして交流発電機が回転し始めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを制御するように自動的に動力を与えられ、そして交流発電機が回転を止めたときに交流発電機の巻線を通る電流の流れを中断するように自動的に動力を止められる、交流発電機の巻線を通る電流の流れを制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。 25．内部電源回路は、整流された電源出力電圧を発生する電圧整流回路と、整流された電源出力電圧を調整するために電圧整流回路に接続される内部電源電圧調整回路とを含み、電圧調整器は調整された内部電源出力電圧によって動力を与えられることを特徴とする請求項２４記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 26．オフ位置を有する点火スイッチを備えた車両取り付けられる、交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機の出力電圧を監視するように接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する電圧監視回路と、巻線に接続されそして交流発電機の出力を増加することになる交流発電機の巻線を通る順方向電流の流れと交流発電機の出力を減少することになる交流発電機の巻線を通る逆方向電流の流れとを切り換えるように配列されるスイッチング回路と、交流発電機が高速度で回転しているときに点火スイッチがオフに切り換えられると、安全な交流発電機の出力電圧を維持するように交流発電機の巻線を通る逆方向電流の流れを供給し続ける、エラー信号に応答してスイッチング回路を制御するための制御回路とから構成されることを特徴とする電圧調整器。 27．制御回路は車両の点火スイッチを介しては動力を与えられないことを特徴とする請求項２６記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 28．交流発電機の出力を制御するように交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器であって、交流発電機の出力電圧を監視するように接続され、交流発電機の出力電圧が増加または減少されるべきであることを指示するエラー信号を発生する電圧監視回路と、交流発電機の出力電圧を増加するように順方向極性モードで巻線を通る順方向電流を導通しそして交流発電機の出力電圧を減少するように逆方向極性モードで巻線を通る逆方向電流を導通するように巻線に接続されるブリッジ形態で配列される複数のスイッチを含むスイッチング回路と、エラー信号に応答して交流発電機を順方向極性および逆方向極性モード間で切り換えるようにスイッチング回路に接続される制御回路と、交流発電機の出力電圧の所定の電圧を越えた電圧を有する過渡電圧スパイクを吸収するためにスイッチをオンに切り換えるようにスイッチング回路に接続される過渡抑制回路とから構成される電圧調整器。 29．スイッチング回路は、巻線の第１端に接続される第１上方スイッチと、巻線の第２端に接続され、第１上方スイッチと共に第１対のスイッチを形成し、第１対のスイッチが閉じられたときに巻線に順方向極性電圧を適用する順方向極性モードを画定する第１下方スイッチと、巻線の第２端に接続される第２上方スイッチと、巻線の第１端に接続され、第２上方スイッチと共に第２対のスイッチを形成し、第２対のスイッチが閉じられたときに巻線に逆方向極性電圧を適用する逆方向極性モードを画定する第２下方スイッチとを含み、そして過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のスイッチの一方からの上方スイッチと第１および第２対のスイッチの他方からの下方スイッチとをオンに切り換えるようにスイッチング回路に接続されることを特徴とする請求項２８記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 30．過渡抑圧回路は過渡電圧スパイクを吸収するために第１および第２対のスイッチの各々からの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項２９記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 31．過渡抑圧回路は、過渡電圧スパイクを検出するように接続されたツェナーダイオードと、ツェナーダイオード接続されそして過渡電圧スパイクが検出されたときにスイッチをオンに切り換えるようにスイッチに接続される複数の指向性ダイオードとを含むことを特徴とする請求項２９記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 32．複数の指向性ダイオードはスイッチング回路における各スイッチに対応した指向性ダイオードにより構成され、そして過渡抑圧回路はスイッチング回路の全てのスイッチで過渡電圧スパイクを吸収するように第１および第２対のスイッチからの上方スイッチと下方スイッチとをオンに切り換えることを特徴とする請求項３１記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御するための電圧調整器。 33．交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御する方法であって、巻線を通る順方向電流の流れを開始または増加するように順方向極性モードで巻線に陽極性電圧を通す工程と、巻線を通る逆方向電流の流れを開始または増加するように逆方向極性モードで巻線に逆極性電圧を通す工程と、巻線の電流の流れの方向に関係なく巻線を通る電流の流れの量を減少するように減衰モードで巻線を順方向極性電圧および逆方向極性電圧から遮断する工程と、巻線を通る電流の流れの量が減少されるときに電流の流れが減衰モード中に巻線を通って再循環できるように巻線を接続する工程とから構成されることを特徴とする方法。 34．再循環電流が流れるときに抑制信号を発生するように減衰モード中に巻線を通る再循環電流の流れを監視する工程と、抑制信号に応答して巻線の切り換えを制御する工程とからさらに構成されることを特徴とする請求項３３記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御する方法。 35．減衰モード中に巻線を通る再循環電流の流れを監視する工程は巻線を通る再循環電流の流れの方向を監視する工程を含み、巻線の切り換えを制御する工程は再循環順方向電流が流れるときに逆方向極性モードに入るのを防止するように巻線の切り換えを制御しそして再循環逆方向電流が流れるときに順方向極性モードに入るのを防止するように巻線の切り換えを制御することを含むことを特徴とする請求項３４記載の交流発電機の巻線を通る双方向電流の流れを制御する方法。 36．シャフトに回転するように取り付けられるロータと、ロータを取り巻きかつエアギャップによってそれから分離され、第１長手方向部分と１つ以上の冷却空気流路によって第１長手方向部分から分離された第２長手方向部分とを有し、冷却空気流路が第１長手方向部分および第２長手方向部分間にエアギャップへの放射状の空気の流れを許容するステータとから構成されることを特徴とする交流発電機。 37．ロータは、ステータの第１長手方向領域内で回転するようにシャフトに取り付けられる、ロータ巻線を有する巻線界磁ロータ部分と、ステータの第２長手方向領域内で回転するように長手方向へ巻線界磁ロータ部分に対して離間された関係でシャフトに取り付けられる、複数の磁極を有する永久磁石ロータ部分とを含むことを特徴とする請求項３６記載の交流発電機。 38．エンジンアイドリング速度およびエンジン最大速度を有するエンジンにより動かされる車両の電気装置に定格出力電流を供給するように適合されるハイブリッド交流発電機であって、ステータ巻線とステータ巻線出力とを有するステータと、ステータ内で回転するように取り付けられ、ステータ内で回転するように取り付けられるシャフトと、ステータ内で回転するようにシャフトに取り付けられる、ロータ巻線を有する巻線界磁ロータ部分と、ステータ内で回転するようにシャフトに取り付けられる、少なくとも１つの永久磁石を有する永久磁石ロータ部分とを含むロータと、ステータ巻線出力に接続される、ハイブリッド交流発電機のための出力電圧を発生する電圧整流出力を有する電圧整流回路と、ロータ巻線の順方向極性電圧および逆方向極性電圧を通すことによってハイブリッド交流発電機の出力電圧を調整するために電圧整流出力に接続される電圧調整器とから構成され、交流発電機は車両エンジンがエンジンアイドリング速度で動いているときにロータ巻線に順方向極性電圧を通すことによって定格出力電流を発生しそして車両エンジンがエンジン最大速度で動いているときにロータ巻線に逆方向極性電圧を通すことによって定格出力電流を発生することを特徴とするハイブリッド交流発電機。 39．中性点電圧を有する中性点を備えたステータ巻線を服務ステータと、ステータ内で回転するように取り付けられるシャフトと、永久磁石磁束磁界を発生するロータに取り付けられた少なくとも１つの永久磁石と、シャフトに取り付けられそしてステータ巻線の中性点に接続される第１端と電圧調整器のスイッチング回路に接続するように適合された第２端とを有し、スイッチング回路が第２端を中性点電圧よりも大きな電圧に接続したときに永久磁石磁束磁界と加法的に組み合うロータ磁束磁界を発生しそしてスイッチング回路が第２端を中性点電圧よりも小さな電圧に接続したときに永久磁石磁束磁界と減法的に組み合うロータ磁束磁界を発生するロータ巻線とを含むロータとから構成されることを特徴とするハイブリッド交流発電機。 40．ステータ巻線は複数の別個のステータ巻線からなる多相巻線であり、その各々は内方端と外方端とを有し、ステータ巻線は内方端を星形形態に相互に接続され、中性点は個々のステータ巻線の相互に接続された内方端に位置されることを特徴とする請求項３９記載のハイブリッド交流発電機。 41．ステータ巻線は３相巻線でありそして中性点はＹ字形態に配列された３つのステータ巻線の接続部に位置されることを特徴とする請求項４０記載のハイブリッド交流発電機。 42．ロータ巻線の第２端に接続されたスイッチング回路を有する電圧調整器によりさらに構成され、電圧調整器はバッテリの正及び負端子に接続するように適合され、スイッチング回路は交流発電機の出力電圧を調整するようにロータ巻線の第２端をバッテリの正および負端子に交互に接続することを特徴とする請求項３９記載のハイブリッド交流発電機。 43．ステータ巻線を有するステータと、ステータ内で回動するように取り付けられかつ放射状エアギャップによってステータから分離され、そしてステータ内で回動するように取り付けられるシャフトと、ステータの第１長手方向領域内で回転するようにシャフトに取り付けられ、シャフトに直角に配列された複数の積層板と、ロータ巻線と各積層板から放射状に向けられた複数の突起部により画定される多数の電磁極とを有する巻線界磁ロータ部分であって、積層板は、各電磁極に１つずつであり、突出極ロータコアを形成するように相互に積み重ねられそしてロータ巻線はロータコアを取り巻く複数のコイルを形成するようにロータコアの積み重ねられた放射状突起部の回りに巻かれ、隣接するコイルはロータ巻線に電流が通されたときに隣接する電磁極において北および南磁界を交互に発生するように相互に反対方向へ巻かれ、ステータの第２長手方向領域内で回動するように巻線界磁ロータ部分に対して長手方向に離間されてシャフトに取り付けられ、１つ以上の永久磁石によって画定されそして巻線界磁ロータ部分の電磁極の数に対応する数の多数の永久磁石極を有する永久磁石部分とを含むロータとから構成されることを特徴とするハイブリッド交流発電機。 44．永久磁石ロータ部分に、多数の永久磁石が各永久磁石極について１つずつあることを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 45．各永久磁石は永久磁石ロータ部分の周縁に取り付けられそしてシャフトに対して放射状に向けられた磁化の方向を有することを特徴とする請求項４４記載のハイブリッド交流発電機。 46．永久磁石はシャフトに直角に配列された複数のロータ積層板の周縁に形成された開口に取り付けられることを特徴とする請求項４５記載のハイブリッド交流発電機。 47．永久磁石を保持する積層板はまた複数の空気流動開口を備えることを特徴とする請求項４６記載のハイブリッド交流発電機。 48．永久磁石ロータ部分の永久磁石極は磁化方向をシャフトと平行に向けられた多数極永久磁石により発生されることを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 49．永久磁石はその中に磁気的に形成された多数極を有するディスク形状の永久磁石により構成されることを特徴とする請求項４８記載のハイブリッド交流発電機。 50．永久磁石ロータ部分は、透磁性の材料で形成され、ステータとロータの間のエアギャップに磁束を運ぶようにディスク形状の永久磁石に長手方向に隣接して配置された磁束通路エレメントをさらに含むことを特徴とする請求項４９記載のハイブリッド交流発電機。 51．磁束通路エレメントは透磁性材料で形成された複数の極片により構成されることを特徴とする請求項５０記載のハイブリッド交流発電機。 52．第２磁束通路エレメントをさらに含み、第２磁束通路エレメントは第１磁束通路エレメントから反対側でディスク形状の永久磁石に長手方向へ隣接して配置されることを特徴とする請求項５１記載のハイブリッド交流発電機。 53．永久磁石ロータ部分の永久磁石極は、磁化の方向をシャフトに対して周縁方向へ向けられた状態でシャフトの回りに周縁方向に離間された関係で配列された複数の永久磁石によって発生されることを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 54．永久磁石ロータ部分は、透磁性材料で形成されそして永久磁石からステータおよびロータ間のエアギャップへ磁束を通すように周縁方向に隣接しそして周縁方向に離間された永久磁石間に配置された複数の磁束通路エレメントをさらに含むことを特徴とする請求項５３記載のハイブリッド交流発電機。 55．非磁性材料で形成され、ロータの回転中に永久磁石を固定しそして各永久磁石をシャフトから絶縁するように各永久磁石を少なくとも部分的に取り巻く支持エレメントをさらに含むことを特徴とする請求項５４記載のハイブリッド交流発電機。 56．第１ステータ巻線とは異なった電圧を発生するように第２ステータ巻線をさらに含むことを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 57．ステータは第１長手方向部分内に位置されかつ巻線界磁ロータ部分の回りに配置された第１ステータ部分と、第２長手方向領域内に位置されかつ永久磁石ロータ部分の回りに配置された第２ステータ部分とを含み、第１ステータ部分はステータギャップによって第２ステータ部分から分離されることを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 58．ステータギャップはエアギャップであることを特徴とする請求項５７記載のハイブリッド交流発電機。 59．ステータギャップは低透磁率の固体材料で少なくとも部分的に充満されていることを特徴とする請求項５７記載のハイブリッド交流発電機。 60．低透磁率の固体材料は第１および第２ステータ部分の断面形状に対応した断面形状を有することを特徴とする請求項５９記載のハイブリッド交流発電機。 61．ステータ巻線はステータの第１および第２長手方向領域の回りに延びそして巻線界磁ロータ部分と永久磁石ロータ部分の両者によって組み合わされた電圧がステータ巻線に誘導されることを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 62．ステータ巻線は第１および第２ステータ巻線により構成され、第１ステータ巻線はステータの第１長手方向領域内だけに位置されそして第２ステータ巻線はステータの第２長手方向領域内だけに位置されることを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 63．巻線界磁ロータ部分のロータ巻線に接続され、そしてブーストモードの交流発電機からの出力を増加するようにロータ巻線を通る順方向励弧電流を発生しそしてバッキングモードの交流発電機からの出力を減少するようにロータ巻線を通る逆方向励弧電流を発生するように適合されたロータ励起回路によりさらに構成されることを特徴とする請求項４３記載のハイブリッド交流発電機。 64．ロータ励起回路は順方向および逆方向励弧電流をパルスで発生することを特徴とする請求項６３記載のハイブリッド交流発電機。 65．ロータ励起回路は、順方向および逆方向励弧電流の量を制御するようにパルスの幅を変調することを特徴とする請求項６４記載のハイブリッド交流発電機。 66．ロータ励起回路はステータ巻線からの出力電圧を監視し、そして出力電圧が所定のレベルよりも低いときはロータ巻線に順方向励弧電流を発生しそして出力電圧が所定のレベルよりも高いときはロータ巻線に逆方向励弧電流を発生することを特徴とする請求項６３記載のハイブリッド交流発電機。 67．電圧変換回路と組み合わされ、電圧変換回路はステータ巻線から発生された電圧を受け取る入力とステータ巻線から発生された電圧よりも低い電圧を発生する出力とを有することを特徴とする請求項６３記載のハイブリッド交流発電機。 68．電圧変換回路の入力はステータ巻線に直接接続されることを特徴とする請求項６７記載のハイブリッド交流発電機。 69．電圧変換回路の入力はステータ巻線からの整流された出力電圧に接続されることを特徴とする請求項６７記載のハイブリッド交流発電機。