JPH11215729A - 蓄電池充電装置 - Google Patents
蓄電池充電装置Info
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- JPH11215729A JPH11215729A JP10012172A JP1217298A JPH11215729A JP H11215729 A JPH11215729 A JP H11215729A JP 10012172 A JP10012172 A JP 10012172A JP 1217298 A JP1217298 A JP 1217298A JP H11215729 A JPH11215729 A JP H11215729A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/40—Structural association with grounding devices
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電機の小型化と出力増大とを両立させる。
【解決手段】 三相の電機子コイル３０を、固定子鉄心
２９の突極２９ａに同一方向に巻回してＹ結線し、各相
の電機子コイル３０の巻き始め又は巻き終りのいずれか
一方の引出線３０ａ（中性点）をアース端子に接続し、
他方の引出線３０ｂを半波整流回路３６に接続する。半
波整流回路３６は、スイッチング機能付きの整流素子で
あるサイリスタ３７を電機子コイル３０の相数に応じて
３個用いて構成する。充電制御回路３８は、蓄電池３４
の充電電圧が充電完了電圧より低いときには、各サイリ
スタ３８に所定のゲート電圧を印加して各サイリスタ３
８を整流素子として機能させ、各相の電機子コイル３０
の交流出力を半波整流回路３６で半波整流して蓄電池３
４に充電し、その充電電圧が充電完了電圧以上になる
と、サイリスタ３７をオフ状態に保持して蓄電池３４へ
の充電を停止する。
２９の突極２９ａに同一方向に巻回してＹ結線し、各相
の電機子コイル３０の巻き始め又は巻き終りのいずれか
一方の引出線３０ａ（中性点）をアース端子に接続し、
他方の引出線３０ｂを半波整流回路３６に接続する。半
波整流回路３６は、スイッチング機能付きの整流素子で
あるサイリスタ３７を電機子コイル３０の相数に応じて
３個用いて構成する。充電制御回路３８は、蓄電池３４
の充電電圧が充電完了電圧より低いときには、各サイリ
スタ３８に所定のゲート電圧を印加して各サイリスタ３
８を整流素子として機能させ、各相の電機子コイル３０
の交流出力を半波整流回路３６で半波整流して蓄電池３
４に充電し、その充電電圧が充電完了電圧以上になる
と、サイリスタ３７をオフ状態に保持して蓄電池３４へ
の充電を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁石界磁式の発電
機によって蓄電池に充電する蓄電池充電装置に関するも
のである。
機によって蓄電池に充電する蓄電池充電装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば二輪車用の発電機のよ
うに、小型で比較的発電出力が小さくて済む場合には、
磁石界磁式の発電機が用いられている。この磁石界磁式
の発電機は、永久磁石によって界磁が構成された回転子
と、この回転子と同心状に配置された固定子鉄心と、こ
の固定子鉄心に巻装された三相の電機子コイル１１（図
５参照）とから構成され、回転子をエンジンの出力軸に
連結して回転させることで、電機子コイル１１に交番磁
束を鎖交させて三相交流電力を発生する。この電機子コ
イル１１の交流出力は、図５に示す三相ブリッジ全波整
流回路１２で全波整流され、蓄電池１３（バッテリ）に
充電される。
うに、小型で比較的発電出力が小さくて済む場合には、
磁石界磁式の発電機が用いられている。この磁石界磁式
の発電機は、永久磁石によって界磁が構成された回転子
と、この回転子と同心状に配置された固定子鉄心と、こ
の固定子鉄心に巻装された三相の電機子コイル１１（図
５参照）とから構成され、回転子をエンジンの出力軸に
連結して回転させることで、電機子コイル１１に交番磁
束を鎖交させて三相交流電力を発生する。この電機子コ
イル１１の交流出力は、図５に示す三相ブリッジ全波整
流回路１２で全波整流され、蓄電池１３（バッテリ）に
充電される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年の車両は、電子制
御化が進み、電気負荷が増大しているため、小型で大出
力の発電機が要求されるようになってきているが、上述
した従来の磁石界磁式の発電機では、この要求を満たし
にくくなってきている。しかも、整流回路１２を三相ブ
リッジ全波整流回路で構成しているため、整流回路を構
成する整流素子の個数が多くなり、部品コストが高くつ
くと共に、整流素子による熱損失も大きくなり、その
分、発電効率が低下するという欠点もある。
御化が進み、電気負荷が増大しているため、小型で大出
力の発電機が要求されるようになってきているが、上述
した従来の磁石界磁式の発電機では、この要求を満たし
にくくなってきている。しかも、整流回路１２を三相ブ
リッジ全波整流回路で構成しているため、整流回路を構
成する整流素子の個数が多くなり、部品コストが高くつ
くと共に、整流素子による熱損失も大きくなり、その
分、発電効率が低下するという欠点もある。
【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、発電機の小型化と出
力増大とを両立できると共に、整流回路の構成を簡素化
できて、低コスト化、整流素子の熱損失低減を実現でき
る蓄電池充電装置を提供することにある。
たものであり、従ってその目的は、発電機の小型化と出
力増大とを両立できると共に、整流回路の構成を簡素化
できて、低コスト化、整流素子の熱損失低減を実現でき
る蓄電池充電装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の蓄電池充電装置は、発電機の固
定子鉄心に円周方向に等ピッチで形成した突極に三相又
は単相の電機子コイルを同一方向に巻回し、各相の電機
子コイルの巻き始め又は巻き終りのいずれか一方の引出
線をアース端子に接続し、他方の引出線を半波整流回路
に接続した構成としたものである。
に、本発明の請求項１の蓄電池充電装置は、発電機の固
定子鉄心に円周方向に等ピッチで形成した突極に三相又
は単相の電機子コイルを同一方向に巻回し、各相の電機
子コイルの巻き始め又は巻き終りのいずれか一方の引出
線をアース端子に接続し、他方の引出線を半波整流回路
に接続した構成としたものである。
【０００６】従来の発電機は、回転子（ＮＳ極の磁界）
の回転に伴って、各突極に巻回された電機子コイルに誘
導される電流の向きが交互に反対になり、ＮＳ極に対向
する一方の突極の電機子コイルから他方の突極の電機子
コイルへ電流が流れるのに対し、本発明では、上記構成
とすることで、ＮＳ極に対向する一方の突極の電機子コ
イルのみに電流が流れ、他方の突極の電機子コイルに
は、逆方向の電圧が誘導されるが、その電流は半波整流
回路で阻止されて流れない。つまり、従来は、１磁気回
路当たり２突極分の巻数の電機子コイルで発電するのに
対し、本発明は、１磁気回路当たり１突極分の巻数の電
機子コイルで発電することになる。従って、従来と本発
明で、１磁気回路分の起磁力（電機子コイルの巻数×出
力電流）が同じとすると、本発明は、１磁気回路分の発
電に寄与する巻数が従来の１／２となるため、出力電流
が従来の２倍となり、発電機を大型化しなくても出力電
流を増大できる。しかも、半波整流回路を用いるため、
全波整流回路を用いる従来と比較して、整流回路を構成
する整流素子の個数を半減することができ、整流回路の
構成を簡素化できて、低コスト化できると共に、整流素
子による熱損失も低減できる。
の回転に伴って、各突極に巻回された電機子コイルに誘
導される電流の向きが交互に反対になり、ＮＳ極に対向
する一方の突極の電機子コイルから他方の突極の電機子
コイルへ電流が流れるのに対し、本発明では、上記構成
とすることで、ＮＳ極に対向する一方の突極の電機子コ
イルのみに電流が流れ、他方の突極の電機子コイルに
は、逆方向の電圧が誘導されるが、その電流は半波整流
回路で阻止されて流れない。つまり、従来は、１磁気回
路当たり２突極分の巻数の電機子コイルで発電するのに
対し、本発明は、１磁気回路当たり１突極分の巻数の電
機子コイルで発電することになる。従って、従来と本発
明で、１磁気回路分の起磁力（電機子コイルの巻数×出
力電流）が同じとすると、本発明は、１磁気回路分の発
電に寄与する巻数が従来の１／２となるため、出力電流
が従来の２倍となり、発電機を大型化しなくても出力電
流を増大できる。しかも、半波整流回路を用いるため、
全波整流回路を用いる従来と比較して、整流回路を構成
する整流素子の個数を半減することができ、整流回路の
構成を簡素化できて、低コスト化できると共に、整流素
子による熱損失も低減できる。
【０００７】この場合、請求項２のように、半波整流回
路は、サイリスタ等のスイッチング機能付きの整流素子
を電機子コイルの相数に応じて３個又は２個用いて構成
し、各整流素子のオン／オフを充電制御手段により制御
することで蓄電池の充電電圧を制御するようにしても良
い。このようにすれば、充電制御手段のスイッチング素
子として整流素子を兼用でき、その分、充電制御手段の
部品点数を削減でき、充電制御手段の小型化、低コスト
化も可能となる。
路は、サイリスタ等のスイッチング機能付きの整流素子
を電機子コイルの相数に応じて３個又は２個用いて構成
し、各整流素子のオン／オフを充電制御手段により制御
することで蓄電池の充電電圧を制御するようにしても良
い。このようにすれば、充電制御手段のスイッチング素
子として整流素子を兼用でき、その分、充電制御手段の
部品点数を削減でき、充電制御手段の小型化、低コスト
化も可能となる。
【０００８】ところで、エンジン運転中は、発電機の回
転子が回転し続けて発電し続けるために、蓄電池を過充
電から保護する必要がある。そのため、従来（図５参
照）は、蓄電池１３の充電電圧が規定電圧に達したとき
に、電圧制御器１４（サイリスタ）を作動させて電機子
コイル１１の端子間を短絡させ、蓄電池１３の充電を停
止するようにしている。しかし、この充電停止期間中
は、発電電力が電機子コイル１１の熱（銅損）に変換さ
れて消費されるため、その消費エネルギ分の回転負荷が
エンジンの出力損失となり、その分、燃費も悪くなる。
転子が回転し続けて発電し続けるために、蓄電池を過充
電から保護する必要がある。そのため、従来（図５参
照）は、蓄電池１３の充電電圧が規定電圧に達したとき
に、電圧制御器１４（サイリスタ）を作動させて電機子
コイル１１の端子間を短絡させ、蓄電池１３の充電を停
止するようにしている。しかし、この充電停止期間中
は、発電電力が電機子コイル１１の熱（銅損）に変換さ
れて消費されるため、その消費エネルギ分の回転負荷が
エンジンの出力損失となり、その分、燃費も悪くなる。
【０００９】この点、上記請求項２の構成では、充電停
止期間中に、スイッチング機能付きの整流素子をオフさ
せて、各電機子コイルの出力端子をオープン状態にする
ことで、各電機子コイルに流れる電流が遮断され、銅損
が減少する。この際、電機子コイルの電流が遮断される
と、電機子反作用の磁束が無くなるため、永久磁石から
固定子鉄心に磁束が流れて固定子鉄心に渦電流が発生す
るようになるが、請求項３のように、固定子鉄心を、表
面に絶縁層が形成された低鉄損鋼板を積層して構成すれ
ば、固定子鉄心に発生する渦電流が少なくなり、鉄損が
減少する。これにより、鉄損と銅損の双方が減少し、発
電機の回転負荷が減少して、発電効率向上、燃費向上も
可能となる。
止期間中に、スイッチング機能付きの整流素子をオフさ
せて、各電機子コイルの出力端子をオープン状態にする
ことで、各電機子コイルに流れる電流が遮断され、銅損
が減少する。この際、電機子コイルの電流が遮断される
と、電機子反作用の磁束が無くなるため、永久磁石から
固定子鉄心に磁束が流れて固定子鉄心に渦電流が発生す
るようになるが、請求項３のように、固定子鉄心を、表
面に絶縁層が形成された低鉄損鋼板を積層して構成すれ
ば、固定子鉄心に発生する渦電流が少なくなり、鉄損が
減少する。これにより、鉄損と銅損の双方が減少し、発
電機の回転負荷が減少して、発電効率向上、燃費向上も
可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図４に基づいて説明する。まず、磁石界磁式の発電
機２１の構造を図２に基づいて説明する。回転子２２の
外殻を構成する短筒状のヨーク２３の内周には、界磁を
構成する複数個の永久磁石２４が取り付けられ、ヨーク
２３の円周方向にＮ極とＳ極の例えば１２極の磁界が等
ピッチで交互に形成されている。ヨーク２３の中心部に
は取付ボス２５がリベット（図示せず）等で固定され、
この取付ボス２５に形成されたテーパ穴２５ａが内燃機
関（エンジン）の出力軸に嵌着され、この出力軸の回転
によって回転子２２が回転される。
乃至図４に基づいて説明する。まず、磁石界磁式の発電
機２１の構造を図２に基づいて説明する。回転子２２の
外殻を構成する短筒状のヨーク２３の内周には、界磁を
構成する複数個の永久磁石２４が取り付けられ、ヨーク
２３の円周方向にＮ極とＳ極の例えば１２極の磁界が等
ピッチで交互に形成されている。ヨーク２３の中心部に
は取付ボス２５がリベット（図示せず）等で固定され、
この取付ボス２５に形成されたテーパ穴２５ａが内燃機
関（エンジン）の出力軸に嵌着され、この出力軸の回転
によって回転子２２が回転される。
【００１１】回転子２２の内周側には、固定子２８が配
置されている。この固定子２８は、後述する低鉄損鋼板
を積層してリベット（図示せず）等で一体化した固定子
鉄心２９と、この固定子鉄心２９の外周に放射状に形成
された例えば１８極の突極２９ａに巻回された三相の電
機子コイル３０とから構成され、各相の電機子コイル３
０が永久磁石２４に対向している。この場合、突極２９
ａの極数は、永久磁石２４の磁極数の１．５倍となって
いる。回転子２２の回転に伴って電機子コイル３０に発
生する交流電力は、配線３１によって取り出され、この
配線３１はクリップ３２によって固定子鉄心２９に固定
されている。尚、固定子鉄心２９には、該固定子鉄心２
９をエンジン側にボルト（図示せず）で固定するための
取付穴３３が形成されている。
置されている。この固定子２８は、後述する低鉄損鋼板
を積層してリベット（図示せず）等で一体化した固定子
鉄心２９と、この固定子鉄心２９の外周に放射状に形成
された例えば１８極の突極２９ａに巻回された三相の電
機子コイル３０とから構成され、各相の電機子コイル３
０が永久磁石２４に対向している。この場合、突極２９
ａの極数は、永久磁石２４の磁極数の１．５倍となって
いる。回転子２２の回転に伴って電機子コイル３０に発
生する交流電力は、配線３１によって取り出され、この
配線３１はクリップ３２によって固定子鉄心２９に固定
されている。尚、固定子鉄心２９には、該固定子鉄心２
９をエンジン側にボルト（図示せず）で固定するための
取付穴３３が形成されている。
【００１２】この場合、固定子鉄心２９は、後述するオ
ープン制御時に発生する鉄損を少なくするために、表面
に絶縁層が形成された低鉄損鋼板を積層して構成されて
いる。ここで、低鉄損鋼板は、板厚が例えば０．２〜
１．０ｍｍで、珪素を１〜５％含む珪素鋼板が用いら
れ、板表面の絶縁層は、例えば絶縁ワニスをコーティン
グして形成されている。
ープン制御時に発生する鉄損を少なくするために、表面
に絶縁層が形成された低鉄損鋼板を積層して構成されて
いる。ここで、低鉄損鋼板は、板厚が例えば０．２〜
１．０ｍｍで、珪素を１〜５％含む珪素鋼板が用いら
れ、板表面の絶縁層は、例えば絶縁ワニスをコーティン
グして形成されている。
【００１３】次に、図１に基づいて本実施形態の主要部
の構成を説明する。図１は、発電機２１の磁気回路１個
分の構造を模式的に示す図である。各相の電機子コイル
３０は、固定子鉄心２９の突極２９ａに同一方向に巻回
されてＹ結線され、各相の電機子コイル３０の巻き始め
又は巻き終りのいずれか一方の引出線３０ａ（中性点）
がアース端子に接続され、他方の引出線３０ｂが出力端
子となり、半波整流回路３６に接続されている。この半
波整流回路３６は、スイッチング機能付きの整流素子で
あるサイリスタ３７を電機子コイル３０の相数に応じて
３個用いて構成されている。
の構成を説明する。図１は、発電機２１の磁気回路１個
分の構造を模式的に示す図である。各相の電機子コイル
３０は、固定子鉄心２９の突極２９ａに同一方向に巻回
されてＹ結線され、各相の電機子コイル３０の巻き始め
又は巻き終りのいずれか一方の引出線３０ａ（中性点）
がアース端子に接続され、他方の引出線３０ｂが出力端
子となり、半波整流回路３６に接続されている。この半
波整流回路３６は、スイッチング機能付きの整流素子で
あるサイリスタ３７を電機子コイル３０の相数に応じて
３個用いて構成されている。
【００１４】この半波整流回路３６の各サイリスタ３７
のゲート電圧は、充電制御手段である充電制御回路３８
（図３参照）によって制御される。この充電制御回路３
８は、蓄電池３４（通常１２Ｖ）の充電電圧を検出する
充電電圧検出回路（図示せず）を内蔵し、充電電圧が充
電完了電圧（例えば１４〜１６Ｖ）より低いときには、
各サイリスタ３８に所定のゲート電圧を印加して各サイ
リスタ３８を整流素子として機能させ、各相の電機子コ
イル３０の交流出力を半波整流回路３６で半波整流して
蓄電池３４に充電する。これにより、蓄電池３４の充電
電圧が充電完了電圧以上になると、充電制御回路３８
は、半波整流回路３６のサイリスタ３７をオフ状態に保
持して電機子コイル３０の出力端子３０ｂをオープン状
態に保持し、蓄電池３４への充電を停止する。
のゲート電圧は、充電制御手段である充電制御回路３８
（図３参照）によって制御される。この充電制御回路３
８は、蓄電池３４（通常１２Ｖ）の充電電圧を検出する
充電電圧検出回路（図示せず）を内蔵し、充電電圧が充
電完了電圧（例えば１４〜１６Ｖ）より低いときには、
各サイリスタ３８に所定のゲート電圧を印加して各サイ
リスタ３８を整流素子として機能させ、各相の電機子コ
イル３０の交流出力を半波整流回路３６で半波整流して
蓄電池３４に充電する。これにより、蓄電池３４の充電
電圧が充電完了電圧以上になると、充電制御回路３８
は、半波整流回路３６のサイリスタ３７をオフ状態に保
持して電機子コイル３０の出力端子３０ｂをオープン状
態に保持し、蓄電池３４への充電を停止する。
【００１５】次に、上記構成の発電機２１の作用を図１
に基づいて説明する。説明の便宜上、図１に示された３
相の電機子コイル３０を左側から順に，，とし、
図１の状態になった時の作用を説明する。電機子コイル
では、永久磁石２４のＮ極とＳ極とが突極２９ａの先
端部で磁気的に短絡され、磁束が矢印Ａで示すように突
極２９ａの先端部のみしか流れないため、電機子コイル
には磁束Ａが鎖交せず、出力電流は発生しない。
に基づいて説明する。説明の便宜上、図１に示された３
相の電機子コイル３０を左側から順に，，とし、
図１の状態になった時の作用を説明する。電機子コイル
では、永久磁石２４のＮ極とＳ極とが突極２９ａの先
端部で磁気的に短絡され、磁束が矢印Ａで示すように突
極２９ａの先端部のみしか流れないため、電機子コイル
には磁束Ａが鎖交せず、出力電流は発生しない。
【００１６】これに対し、電機子コイルとは、突極
２９ａの先端部がそれぞれＮ極とＳ極に対向するため、
Ｎ極とＳ極と２本の突極２９ａとで磁気回路が構成さ
れ、磁束が矢印Ｂで示すように２本の突極２９ａを通過
する。これにより、２つの電機子コイル，に磁束Ｂ
が鎖交して、２つの電機子コイル，に電圧が誘導さ
れる。この場合、２つの電機子コイル，は、同一方
向に巻回され、且つ鎖交する磁束Ｂの向きが反対である
ため、電機子コイルには順方向の電圧が誘導され、電
機子コイルには逆方向の電圧が誘導される。これによ
り、電機子コイルに発生する順方向の電流は、半波整
流回路３６で半波整流され、蓄電池３４に充電される
が、電機子コイルに誘導される逆方向の電圧による逆
方向の電流は、半波整流回路３６で阻止されて流れな
い。従って、本実施形態では、１磁気回路当たり１突極
分の巻数の電機子コイル３０で発電することになる。
２９ａの先端部がそれぞれＮ極とＳ極に対向するため、
Ｎ極とＳ極と２本の突極２９ａとで磁気回路が構成さ
れ、磁束が矢印Ｂで示すように２本の突極２９ａを通過
する。これにより、２つの電機子コイル，に磁束Ｂ
が鎖交して、２つの電機子コイル，に電圧が誘導さ
れる。この場合、２つの電機子コイル，は、同一方
向に巻回され、且つ鎖交する磁束Ｂの向きが反対である
ため、電機子コイルには順方向の電圧が誘導され、電
機子コイルには逆方向の電圧が誘導される。これによ
り、電機子コイルに発生する順方向の電流は、半波整
流回路３６で半波整流され、蓄電池３４に充電される
が、電機子コイルに誘導される逆方向の電圧による逆
方向の電流は、半波整流回路３６で阻止されて流れな
い。従って、本実施形態では、１磁気回路当たり１突極
分の巻数の電機子コイル３０で発電することになる。
【００１７】これに対し、図５に示す従来構造のもの
は、各相の電機子コイル１１で発生した交流電流を３相
ブリッジ全波整流回路１２で全波整流するため、ＮＳ極
に対向する２つの突極の電機子コイル１１に発生する順
方向の電流と逆方向の電流が共に整流される。従って、
従来は、１磁気回路当たり２突極分の巻数の電機子コイ
ル１１で発電することになる。
は、各相の電機子コイル１１で発生した交流電流を３相
ブリッジ全波整流回路１２で全波整流するため、ＮＳ極
に対向する２つの突極の電機子コイル１１に発生する順
方向の電流と逆方向の電流が共に整流される。従って、
従来は、１磁気回路当たり２突極分の巻数の電機子コイ
ル１１で発電することになる。
【００１８】ここで、従来と本実施形態で、１磁気回路
分の起磁力（電機子コイルの巻数×出力電流）が同じと
すると、本実施形態では、１磁気回路分の発電に寄与す
る巻数が従来の１／２となるため、出力電流が従来の２
倍となり、発電機２１を大型化しなくても出力電流を増
大でき、発電機２１の小型化と出力増大とを両立でき
る。しかも、半波整流回路３６を用いるため、全波整流
回路を用いる従来と比較して、整流回路３６を構成する
整流素子（サイリスタ３７）の個数を半減することがで
き、整流回路３６の構成を簡素化できて、低コスト化で
きると共に、整流素子による熱損失を低減でき、発電効
率を向上できる。
分の起磁力（電機子コイルの巻数×出力電流）が同じと
すると、本実施形態では、１磁気回路分の発電に寄与す
る巻数が従来の１／２となるため、出力電流が従来の２
倍となり、発電機２１を大型化しなくても出力電流を増
大でき、発電機２１の小型化と出力増大とを両立でき
る。しかも、半波整流回路３６を用いるため、全波整流
回路を用いる従来と比較して、整流回路３６を構成する
整流素子（サイリスタ３７）の個数を半減することがで
き、整流回路３６の構成を簡素化できて、低コスト化で
きると共に、整流素子による熱損失を低減でき、発電効
率を向上できる。
【００１９】本発明者は、本実施形態システムと従来シ
ステムの出力電流特性を比較する試験を行ったので、そ
の試験結果を図４に示す。この試験は、固定子鉄心の積
層厚や電機子コイルの巻数を同一にして、蓄電池の電圧
を１４Ｖ一定の状態にして行った。従って、発電機の出
力電圧が蓄電池の電圧（１４Ｖ）よりも低い領域では、
出力電流がゼロとなる。
ステムの出力電流特性を比較する試験を行ったので、そ
の試験結果を図４に示す。この試験は、固定子鉄心の積
層厚や電機子コイルの巻数を同一にして、蓄電池の電圧
を１４Ｖ一定の状態にして行った。従って、発電機の出
力電圧が蓄電池の電圧（１４Ｖ）よりも低い領域では、
出力電流がゼロとなる。
【００２０】本実施形態では、１磁気回路分の発電に寄
与する巻数が従来の１／２となるため、出力電圧が従来
の１／２になる。このため、従来は、発電機の回転数が
５５０〜６００ｒｐｍで出力電圧が蓄電池の電圧（１４
Ｖ）に達して出力電流が立ち上がるのに対し、本実施形
態では、１１００〜１２００ｒｐｍで出力電圧が蓄電池
の電圧（１４Ｖ）に達して出力電流が立ち上がる。従っ
て、出力電流の立ち上がり特性は、低回転域の出力電圧
が高い従来の方が優れているが、従来は、コイルインピ
ーダンスの増加により出力電流の増加が２０００ｒｐｍ
付近で頭打ちとなり、あまり大きな出力電流が得られな
い。
与する巻数が従来の１／２となるため、出力電圧が従来
の１／２になる。このため、従来は、発電機の回転数が
５５０〜６００ｒｐｍで出力電圧が蓄電池の電圧（１４
Ｖ）に達して出力電流が立ち上がるのに対し、本実施形
態では、１１００〜１２００ｒｐｍで出力電圧が蓄電池
の電圧（１４Ｖ）に達して出力電流が立ち上がる。従っ
て、出力電流の立ち上がり特性は、低回転域の出力電圧
が高い従来の方が優れているが、従来は、コイルインピ
ーダンスの増加により出力電流の増加が２０００ｒｐｍ
付近で頭打ちとなり、あまり大きな出力電流が得られな
い。
【００２１】この点、本実施形態では、コイルインピー
ダンスが従来の１／２であるため、２５００ｒｐｍ付近
で、出力電流が従来と同じになり、それ以上の領域で
は、従来は出力電流がほとんど増加しないのに対し、本
実施形態では、回転数の上昇と共に出力電流が増加し、
６０００ｒｐｍ以上の領域では、従来の２倍程度の出力
電流が得られる。
ダンスが従来の１／２であるため、２５００ｒｐｍ付近
で、出力電流が従来と同じになり、それ以上の領域で
は、従来は出力電流がほとんど増加しないのに対し、本
実施形態では、回転数の上昇と共に出力電流が増加し、
６０００ｒｐｍ以上の領域では、従来の２倍程度の出力
電流が得られる。
【００２２】ところで、本実施形態では、蓄電池３４の
充電電圧が充電完了電圧以上になると、充電制御回路３
８は、半波整流回路３６のサイリスタ３７をオフ状態に
保持して電機子コイル３０の出力端子３０ｂをオープン
状態に保持する。このオープン制御では、従来の短絡制
御とは異なり、電機子コイル３０に電流が流れなくなる
ため、銅損が減少する。
充電電圧が充電完了電圧以上になると、充電制御回路３
８は、半波整流回路３６のサイリスタ３７をオフ状態に
保持して電機子コイル３０の出力端子３０ｂをオープン
状態に保持する。このオープン制御では、従来の短絡制
御とは異なり、電機子コイル３０に電流が流れなくなる
ため、銅損が減少する。
【００２３】また、オープン制御により電機子コイル３
０に電流が流れなくなると、電機子反作用の磁束が無く
なるため、永久磁石２４から固定子鉄心２９に磁束が流
れて固定子鉄心２９に渦電流が発生するが、固定子鉄心
２９は、表面に絶縁層が形成された板厚０．２〜１．０
ｍｍの薄い珪素鋼板を積層して構成されているため、固
定子鉄心２９に発生する渦電流が少なくなり、渦電流に
よる発熱（渦電流損）が抑えられる。しかも、固定子鉄
心２９の素材である珪素鋼板は、磁気的特性に優れ、ヒ
ステリシス損も少ないので、鉄損（渦電流損＋ヒステリ
シス損）を効果的に減少できる。
０に電流が流れなくなると、電機子反作用の磁束が無く
なるため、永久磁石２４から固定子鉄心２９に磁束が流
れて固定子鉄心２９に渦電流が発生するが、固定子鉄心
２９は、表面に絶縁層が形成された板厚０．２〜１．０
ｍｍの薄い珪素鋼板を積層して構成されているため、固
定子鉄心２９に発生する渦電流が少なくなり、渦電流に
よる発熱（渦電流損）が抑えられる。しかも、固定子鉄
心２９の素材である珪素鋼板は、磁気的特性に優れ、ヒ
ステリシス損も少ないので、鉄損（渦電流損＋ヒステリ
シス損）を効果的に減少できる。
【００２４】以上のことから、本実施形態では、オープ
ン制御により銅損と鉄損の双方を低減できて、余剰発電
による回転負荷（エンジンの出力損失）を減少でき、発
電効率を向上できると共に、燃費向上、ドライバビリテ
ィ向上を実現できる。しかも、銅損や鉄損による発熱を
低減できるため、発電機２１内部の温度を低下させるこ
とができ、発電機２１の製品寿命向上、製品の信頼性向
上を実現できる。
ン制御により銅損と鉄損の双方を低減できて、余剰発電
による回転負荷（エンジンの出力損失）を減少でき、発
電効率を向上できると共に、燃費向上、ドライバビリテ
ィ向上を実現できる。しかも、銅損や鉄損による発熱を
低減できるため、発電機２１内部の温度を低下させるこ
とができ、発電機２１の製品寿命向上、製品の信頼性向
上を実現できる。
【００２５】また、本実施形態では、整流回路３６とし
て半波整流回路を用いるため、全波整流回路を用いる従
来と比較して、整流回路を構成する整流素子の個数を半
減することができ、整流回路の構成を簡素化できて、低
コスト化できると共に、整流素子による熱損失を低減で
きる。
て半波整流回路を用いるため、全波整流回路を用いる従
来と比較して、整流回路を構成する整流素子の個数を半
減することができ、整流回路の構成を簡素化できて、低
コスト化できると共に、整流素子による熱損失を低減で
きる。
【００２６】しかも、本実施形態では、整流素子として
スイッチング機能付きの整流素子（サイリスタ３７）を
用いるようにしたので、充電制御回路３８のスイッチン
グ素子として整流素子を兼用でき、その分、充電制御回
路３８の部品点数を削減でき、充電制御回路３８の小型
化、低コスト化も可能となる。
スイッチング機能付きの整流素子（サイリスタ３７）を
用いるようにしたので、充電制御回路３８のスイッチン
グ素子として整流素子を兼用でき、その分、充電制御回
路３８の部品点数を削減でき、充電制御回路３８の小型
化、低コスト化も可能となる。
【００２７】但し、本発明は、スイッチング機能付きの
整流素子（サイリスタ３７）を、ダイオード等の整流素
子とトランジスタ等のスイッチング素子との直列回路に
置き換えて、スイッチング素子のオン／オフを充電制御
回路３８で制御するようにしても良く、この場合でも、
本発明の所期の目的は十分に達成できる。
整流素子（サイリスタ３７）を、ダイオード等の整流素
子とトランジスタ等のスイッチング素子との直列回路に
置き換えて、スイッチング素子のオン／オフを充電制御
回路３８で制御するようにしても良く、この場合でも、
本発明の所期の目的は十分に達成できる。
【００２８】また、本実施形態では、１８極の突極２９
ａと１２極の永久磁石２４とを組み合わせたが、例え
ば、１２極の突極と８極の永久磁石とを組み合わせるよ
うにしても良く、要は、突極２９ａの極数を永久磁石２
４の磁極数の１．５倍に設定すれば良い。
ａと１２極の永久磁石２４とを組み合わせたが、例え
ば、１２極の突極と８極の永久磁石とを組み合わせるよ
うにしても良く、要は、突極２９ａの極数を永久磁石２
４の磁極数の１．５倍に設定すれば良い。
【００２９】また、本発明は、三相の電機子コイルを用
いたものに限定されず、単相の電機子コイルを用いたも
のに適用しても良い。単相の電機子コイルを用いる場合
には、２個の整流素子を用いて半波整流回路を構成すれ
ば良い。また、突極２９ａの極数は、三相の場合、３の
整数倍に設定し、単相の場合、２の整数倍に設定すれば
良い。
いたものに限定されず、単相の電機子コイルを用いたも
のに適用しても良い。単相の電機子コイルを用いる場合
には、２個の整流素子を用いて半波整流回路を構成すれ
ば良い。また、突極２９ａの極数は、三相の場合、３の
整数倍に設定し、単相の場合、２の整数倍に設定すれば
良い。
【００３０】また、本実施形態では、回転子２２の内周
側に固定子２８を配置したが、これとは反対に、回転子
の外周側に固定子を配置するようにしても良い。
側に固定子２８を配置したが、これとは反対に、回転子
の外周側に固定子を配置するようにしても良い。
【図１】本発明の一実施形態における発電機の磁気回路
１個分の構造を模式的に示す図
１個分の構造を模式的に示す図
【図２】磁石界磁式発電機の下面図
【図３】蓄電池充電装置を示す電気回路図
【図４】本発明の実施形態と従来構成のものについて発
電機回転数と出力電流との関係を測定したグラフを示す
図
電機回転数と出力電流との関係を測定したグラフを示す
図
【図５】従来の蓄電池充電装置を示す電気回路図
２１…磁石界磁式の発電機、２２…回転子、２３…ヨー
ク、２４…永久磁石、２８…固定子、２９…固定子鉄
心、２９ａ…突極、３０…電機子コイル、３４…蓄電
池、３６…半波整流回路、３７…サイリスタ（スイッチ
ング機能付きの整流素子）、３８…充電制御回路（充電
制御手段）。
ク、２４…永久磁石、２８…固定子、２９…固定子鉄
心、２９ａ…突極、３０…電機子コイル、３４…蓄電
池、３６…半波整流回路、３７…サイリスタ（スイッチ
ング機能付きの整流素子）、３８…充電制御回路（充電
制御手段）。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｎ極とＳ極が円周方向に交互に形成され
た永久磁石によって界磁が構成された回転子と、この回
転子と同心状に配置された固定子鉄心と、この固定子鉄
心に巻装された電機子コイルとから成る磁石界磁式の発
電機と、この発電機の電機子コイルから出力される交流
電力を整流して蓄電池に充電する整流回路とを備えた蓄
電池充電装置において、 前記固定子鉄心に円周方向に等ピッチで形成した突極に
三相又は単相の電機子コイルを同一方向に巻回し、各相
の電機子コイルの巻き始め又は巻き終りのいずれか一方
の引出線をアース端子に接続し、他方の引出線を前記整
流回路に接続すると共に、該整流回路を半波整流回路で
構成したことを特徴とする蓄電池充電装置。 - 【請求項２】 前記半波整流回路は、スイッチング機能
付きの整流素子を前記電機子コイルの相数に応じて３個
又は２個用いて構成し、各整流素子のオン／オフを制御
することで前記蓄電池の充電電圧を制御する充電制御手
段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電
池充電装置。 - 【請求項３】 前記固定子鉄心は、表面に絶縁層が形成
された低鉄損鋼板を積層して構成したことを特徴とする
請求項２に記載の蓄電池充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10012172A JPH11215729A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 蓄電池充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10012172A JPH11215729A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 蓄電池充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11215729A true JPH11215729A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11798024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10012172A Pending JPH11215729A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 蓄電池充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11215729A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011066982A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Denso Corp | 発電制御装置 |
| WO2015182467A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | スズキ株式会社 | 自動二輪車用発電機 |
| WO2015181954A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | 新電元工業株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2018020167A1 (fr) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Machine électrique tournante munie d'un bobinage à configuration améliorée |
| CN107654639A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-02 | 西安交通大学 | 电动汽车用变极电机与二级齿轮减速器为一体的换挡系统 |
-
1998
- 1998-01-26 JP JP10012172A patent/JPH11215729A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011066982A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Denso Corp | 発電制御装置 |
| US10012199B2 (en) | 2014-05-30 | 2018-07-03 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Power conversion device |
| EP3151419A4 (en) * | 2014-05-30 | 2018-03-28 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Power conversion device |
| JP2015226442A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-14 | スズキ株式会社 | 自動二輪車用発電機 |
| CN105556811A (zh) * | 2014-05-30 | 2016-05-04 | 铃木株式会社 | 摩托车用发电机 |
| CN106464181A (zh) * | 2014-05-30 | 2017-02-22 | 新电元工业株式会社 | 电力转换装置 |
| JPWO2015181954A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2017-04-20 | 新電元工業株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2015181954A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | 新電元工業株式会社 | 電力変換装置 |
| CN106464181B (zh) * | 2014-05-30 | 2018-09-18 | 新电元工业株式会社 | 电力转换装置 |
| CN105556811B (zh) * | 2014-05-30 | 2018-01-09 | 铃木株式会社 | 摩托车用发电机 |
| WO2015182467A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | スズキ株式会社 | 自動二輪車用発電機 |
| WO2018020167A1 (fr) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Machine électrique tournante munie d'un bobinage à configuration améliorée |
| FR3054747A1 (fr) * | 2016-07-29 | 2018-02-02 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Machine electrique tournante munie d'un bobinage a configuration amelioree |
| CN109997293A (zh) * | 2016-07-29 | 2019-07-09 | 法雷奥电机设备公司 | 配备有具有改进配置的绕组的旋转电机 |
| CN109997293B (zh) * | 2016-07-29 | 2021-10-22 | 法雷奥电机设备公司 | 配备有具有改进配置的绕组的旋转电机 |
| CN107654639A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-02 | 西安交通大学 | 电动汽车用变极电机与二级齿轮减速器为一体的换挡系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040621 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060202 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060530 |