JPS61154463A - Motor driven generator of engine - Google Patents

Motor driven generator of engine

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Publication number
JPS61154463A
JPS61154463A JP27544784A JP27544784A JPS61154463A JP S61154463 A JPS61154463 A JP S61154463A JP 27544784 A JP27544784 A JP 27544784A JP 27544784 A JP27544784 A JP 27544784A JP S61154463 A JPS61154463 A JP S61154463A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
rotor
engine
stator coil
flywheel
Prior art date
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Pending
Application number
JP27544784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Tanaka
英樹 田中
Harumi Azuma
東 晴己
Takashige Tokushima
徳島 孝成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP27544784A priority Critical patent/JPS61154463A/en
Publication of JPS61154463A publication Critical patent/JPS61154463A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

Abstract

PURPOSE:To form a compact structure by associating an engine output shaft as a rotor rotational shaft of stator and rotor structures, and forming a motor and a generator with a sole stator and rotor structure. CONSTITUTION:A flywheel 2 is mounted on the output takeup side end of the crankshaft of an engine E. A clutch mechanism 4 is associated with the side end of the flywheel 2, and a stator 6 is mounted to surround the periphery of the flywheel 2. The stator 6 has a stator coil 7. A plurality of permanent magnets 8 are disposed on the peripheral edge of the flywheel 2 to form a rotor by the flywheel 2. A pole sensor 11 for detecting the polarity of a permanent magnet 8 is mounted at the side position of the magnet 8 of a cylinder block 3.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エンジンに付随して設けられ、要請に応じて
電動機能と発電機能とを選択的に発揮することができる
エンジンの電動発電装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electric power generator for an engine that is provided along with an engine and that can selectively perform an electric function and a power generation function according to a request. Regarding.

(従来の技術) エンジンに付随する装置として、クランク軸に始動トル
クを与える始動電動機と、逆にエンジン出力軸から動力
を取出してバッテリに充填するための発電機があり、こ
れらは、従来、一般には独立の機器としてエンジンに取
付けられるものである。しかし、これらの機器を独立し
て設けることは、装置の簡素化、コンパクト化を図る上
で大きな支障となる。この点に鑑み、特開昭56−15
0960号では、エンジンの出力軸のフライホイールの
外周に永久磁石を備えたロータを組み込み、その周囲に
ステータを配して発電機を構成するようにしている。こ
の構造は、エンジンの出力軸を発電機の構成要素の1つ
として組み込み、その回転動力を直接発電機のロータの
回転に採り入れているので発電機を独立別個に設けるこ
とを要しないという利点がある。
(Prior Art) As devices attached to an engine, there is a starter motor that applies starting torque to the crankshaft, and a generator that extracts power from the engine output shaft and charges it to a battery. is attached to the engine as an independent device. However, providing these devices independently poses a major hindrance to simplifying and downsizing the device. In view of this point, JP-A-56-15
In No. 0960, a rotor equipped with a permanent magnet is built into the outer periphery of a flywheel of an output shaft of an engine, and a stator is arranged around the rotor to form a generator. This structure has the advantage that it does not require a separate generator because the output shaft of the engine is incorporated as one of the components of the generator, and its rotational power is directly input to the rotation of the generator's rotor. be.

(解決すべき問題点) しかし、上記特開昭56−150960号に開示された
構造では、電動機は、別個に設ける必要があり、十分に
装置のコンパクト化を達成し得るものではない。
(Problems to be Solved) However, in the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-150960, the electric motor must be provided separately, and the device cannot be made sufficiently compact.

(上記問題を解決するための手段) 本発明は、上記問題を解決するために以下のように構成
される。
(Means for solving the above problems) The present invention is configured as follows in order to solve the above problems.

すなわち、本発明の電動発電装置は、エンジンの出力軸
に固定され、周縁部に永久磁石を配設したロータコアと
該ロータコアの外周面の周囲に一定間隙を有して内周面
が対向するような配置関係のステータを備えている。そ
して、ステータにはステータコイルが巻回されている。
That is, the electric power generator of the present invention is fixed to the output shaft of an engine, and has a rotor core having a permanent magnet arranged around its periphery, and an inner circumferential surface of the rotor core that faces each other with a certain gap around the outer circumferential surface of the rotor core. It is equipped with a stator with a suitable arrangement. A stator coil is wound around the stator.

さらに、本発明の装置は、口、−夕の任意の回転位置に
おいて、ステータコイルに対応する位置の永久磁石の磁
極がN極であるか、S極であるかを判定する磁極判定手
段を備えている。この磁極判定手段は、磁力を検出する
磁力センサを用いて構成することもできるが、ロータに
配設される永久磁石の位置は、クランク軸に関して一義
的に定まるので、クランク角センサを用いて構成するこ
ともできる。なお、永久磁石の磁極判定は、どのような
ロータの回転位置においてもステータコイルによって適
正な磁界を生じさせるために必要となるものである。さ
らに、本発明の装置は、スタータスイッチが作動してい
るときには、ステータコイルに所定の磁界が発生し、ス
テータ及びロータから成る構造体が電動機能を発揮して
、クランク軸に始動トルクを与え、一方スタータスイッ
チが非作動状態にあるときには、ステータコイルは整流
器を介してバッテリに接続され1、前記構造体が発電機
能を発揮するように制御する制御手段を備えている。こ
の制御手段は、スタータスイッチが作動状態にあるとき
、上記永久磁石の磁極判定手段からの出力を受けて、当
該回転位置におけるロータ上の永久磁石に対応する適正
な磁界をステータコイルに与えるように、ステータコイ
ルのバッテリへの接続状態を切換えるようになっている
Furthermore, the device of the present invention includes a magnetic pole determining means for determining whether the magnetic pole of the permanent magnet at the position corresponding to the stator coil is the north pole or the south pole at any rotational position between the front and the bottom. ing. This magnetic pole determination means can be configured using a magnetic force sensor that detects magnetic force, but since the position of the permanent magnet arranged on the rotor is uniquely determined with respect to the crankshaft, it can be configured using a crank angle sensor. You can also. Note that determination of the magnetic poles of the permanent magnets is necessary in order to generate an appropriate magnetic field by the stator coil at any rotational position of the rotor. Further, in the device of the present invention, when the starter switch is activated, a predetermined magnetic field is generated in the stator coil, and the structure consisting of the stator and rotor exhibits an electric function to apply starting torque to the crankshaft. On the other hand, when the starter switch is in an inoperative state, the stator coil is connected to the battery via a rectifier 1 and is provided with control means for controlling the structure to perform a power generation function. The control means receives the output from the permanent magnet magnetic pole determination means and applies an appropriate magnetic field to the stator coil corresponding to the permanent magnet on the rotor at the rotational position when the starter switch is in the operating state. , the state of connection of the stator coil to the battery is switched.

(作 用) 本発明によれば、上述の単一のステータ及びロータ構造
体によって、発電機能と電動機能とが選択的に発揮され
る。
(Function) According to the present invention, the above-described single stator and rotor structure selectively exhibits the power generation function and the electric power function.

この場合、電動機能が発揮されるときには、本発明の装
置は、スタータとして作用し、クランク軸に始動トルク
を与える。また、発電機能が発揮されるときには、本発
明の装置は、交流発電機として作用し、エンジン動力を
電気エネルギに変換して、バッテリに充電する。この場
合には、エンジン出力軸に逆トルクが作用することにな
る。なお、ロータコアは、フライホイールによって構成
してもよいし、これと別体に、エンジン出力軸に取付け
るようにしてもよい。
In this case, when the electric function is performed, the device of the invention acts as a starter and provides a starting torque to the crankshaft. Additionally, when the power generation function is performed, the device of the present invention acts as an alternator, converting engine power into electrical energy and charging the battery. In this case, a reverse torque will act on the engine output shaft. Note that the rotor core may be configured by a flywheel, or may be separately attached to the engine output shaft.

(実施例の説明) 以下、本発明の実施例につき、図面を参照しつつ、説明
する。
(Description of Examples) Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図から第3図を参照すれば、エンジンEのクランク
軸1の出力取出側端部には、フライホイール2が取付ら
れている。フライホイール2の側端面には、クラッチ機
構4が組合わされるようになっており、このフライホイ
ール2とクララクチ機構4は、シリンダブロック3の側
面にボルト3aによって固定されたクラッチハウジング
5によって周囲が覆われている。そして、クラッチハウ
ジング5の内側には、フライホイール2の周囲を取り囲
むようにステータ6が取付けられている。
Referring to FIGS. 1 to 3, a flywheel 2 is attached to the output side end of the crankshaft 1 of the engine E. As shown in FIG. A clutch mechanism 4 is combined with the side end surface of the flywheel 2, and the flywheel 2 and clutch mechanism 4 are surrounded by a clutch housing 5 fixed to the side surface of the cylinder block 3 with bolts 3a. covered. A stator 6 is attached to the inside of the clutch housing 5 so as to surround the flywheel 2.

ステーク6は、サポータ6aとこれに支持されるステー
タコイル7を備えており、ステータコイル7はフライホ
イールの外周面との間に一定の間隙を有して対向するよ
うに配置されている。フライホイール2の周縁部には複
数の永久磁石8が配設されており、これによって、フラ
イホイール2はロータを構成する。シリンダブロック3
の、永久磁石8側方位置には永久磁石8の磁極を判定す
る磁極センサ11が取付けられている。
The stake 6 includes a supporter 6a and a stator coil 7 supported by the supporter 6a, and the stator coil 7 is arranged to face the outer peripheral surface of the flywheel with a constant gap therebetween. A plurality of permanent magnets 8 are arranged around the periphery of the flywheel 2, so that the flywheel 2 constitutes a rotor. cylinder block 3
A magnetic pole sensor 11 for determining the magnetic pole of the permanent magnet 8 is attached to the side of the permanent magnet 8.

第4゛図を参照して、本例の装置の制御回路につき説明
する。
The control circuit of the apparatus of this example will be explained with reference to FIG. 4.

第4図において、ステータコイル7は、制御回路20を
介して、バッテリ22に接続されている。
In FIG. 4, stator coil 7 is connected to battery 22 via control circuit 20. In FIG.

制御回路20は、好ましくは、マイクロコンビ二一夕か
ら構成されるコントローラ39からの命令に応じて電動
状態を発電状態との切換制御を行うとともに、ステータ
コイル7における電流方向を切換え磁極を転換する制御
を行うためのものであり、電動発電切換回路27.電動
発電切換用駆動回路28.29.整流回路30.電圧調
整回路31、電流逆転回路32及び電流逆転用駆動回路
33とを含んで構成されている。切換回路27は、一方
でキースイッチ21のスタータスイッチ端子21a又は
イグニッショッンスイッチ端子21bを介してバッテリ
22に接続され、他方で駆動回路28.29の励磁コイ
ル28a、29aにそれぞ・れ接続されており、コント
ローラ39からの命令信号に応じて駆動回路28.29
の駆動コイル28a、29aを制御し、ステータコイル
7の接続状態を切換えるようになっている。電流逆転回
路32は、一方で電動発電用切換回路27.及びキース
イッチ21を介してバッテリ22に接続されており、他
方では電流逆転用駆動回路33の駆動コイル33aに接
続されている。切換回路27は、コントローラ39から
の命令信号に応じて駆動回路28.29に対して命令信
号を出力し、駆動回路28の接続端子グループ28b又
は28Cが選択的に接続状態になるように駆動コイル2
8aを制御するとともに、これに同期して駆動回路29
の接続端子グループ29bと接続端子グループ29cと
が選択的に接続状態になるように駆動コイル29aを制
御するようになっている。また、電流逆転回路32は、
コントローラ39からの命令信号により、電流逆転用駆
動回路33の接続端子グループ33b及び接続端子グル
ープ33Cとが選択的に接続状態になるように駆動回路
33のコイル33aを制御する。コントローラ39は、
エンジン回転数センサ40.エンジン負荷を算出するた
めの吸気負圧を検出する負圧センサ41及び磁極センサ
11からの信号を入力として、電流発電切換回路27及
び電流逆転回路32に対して所定の命令信号を出力する
。切換回路27が作動して駆動回路28の接続端子グル
ープ28b、及び駆動回路29の接続端子グループ29
が接続状態になると、ステータコイルは、一方の端部で
切換回路27及びキースイッチを介してバッテリ22に
接続され、他方の端部で接地される。この接続状態は、
第5図に示すような接続状態となり、ステータ及びロー
タ構造体は、ステータコイル7に流れる所定の方向の電
流によって発生する磁界の磁界作用により、直流電動機
としての機能を発揮し、ロータすなわちフライホイール
2に回転トルクを与える。この場合、磁極センサ11は
、任意のロータ回転位置における当該磁石片8aの対応
磁極がN極であるか、S極であるかを判定するようにな
っている。第5図に、原理的に示すように磁極センサ1
1は、互いにロータ回転方向に1つの磁石片8aの周方
向長さの%よりやや大きい距離だけ隔置して配置された
一対の停止位置センサ14.15を備えている。停止位
置センサ14゜15は先端部に磁力検出用磁石14a、
15aを有するとともに、これらの磁石14a、15a
を支持するバネ14b、15bを有している。これによ
って、一対の停止位置センサ14,15は磁極センサ1
1の検出部を構成する。また、磁極センサ11は、検出
部からの信号をもとに当該磁石片8aの対応磁極を判定
する判定部11aを備えている。このように構成するこ
とにより、磁極センサ11の各停止位置センサ14.1
5はロータの任意の回転位置における磁石片8aからそ
れぞれ異なる磁界作用を受けることになる。判定部11
aは、各停止センサ14.1−5に作用する磁力の大き
さ、方向から当該磁石片8aの磁極を判定し、判定結果
をコントローラ39に送る。コントローラ39は、磁極
センサ11からの信号に応じて電流逆転回路32に対し
、ステータコイル7と磁石8との相対位置に応じた信号
を出力する。
The control circuit 20 preferably performs switching control between an electric state and a power generation state in response to a command from a controller 39 constituted by a microcomputer, and also switches the current direction in the stator coil 7 and switches the magnetic pole. This is for controlling the electric power generation switching circuit 27. Electric power generation switching drive circuit 28.29. Rectifier circuit 30. It is configured to include a voltage adjustment circuit 31, a current reversal circuit 32, and a current reversal drive circuit 33. The switching circuit 27 is connected on the one hand to the battery 22 via the starter switch terminal 21a or the ignition switch terminal 21b of the key switch 21, and on the other hand to the excitation coils 28a and 29a of the drive circuits 28 and 29, respectively. The drive circuits 28 and 29 are connected to each other in response to command signals from the controller 39.
The drive coils 28a and 29a of the stator coil 7 are controlled to switch the connection state of the stator coil 7. The current reversal circuit 32 is connected to the electric power generation switching circuit 27. and the battery 22 via the key switch 21, and the other end is connected to the drive coil 33a of the current reversal drive circuit 33. The switching circuit 27 outputs command signals to the drive circuits 28 and 29 in response to command signals from the controller 39, and switches the drive coils so that the connection terminal groups 28b or 28C of the drive circuit 28 are selectively connected. 2
8a, and in synchronization with this, the drive circuit 29
The drive coil 29a is controlled so that the connecting terminal group 29b and the connecting terminal group 29c are selectively connected. Further, the current reversal circuit 32 is
A command signal from the controller 39 controls the coil 33a of the drive circuit 33 so that the connection terminal group 33b and the connection terminal group 33C of the current reversal drive circuit 33 are selectively connected. The controller 39 is
Engine speed sensor 40. A predetermined command signal is output to the current generation switching circuit 27 and the current reversing circuit 32 by inputting signals from the negative pressure sensor 41 that detects the intake negative pressure for calculating the engine load and the magnetic pole sensor 11. The switching circuit 27 operates to switch the connection terminal group 28b of the drive circuit 28 and the connection terminal group 29 of the drive circuit 29.
When in the connected state, the stator coil is connected to the battery 22 via the switching circuit 27 and the key switch at one end, and grounded at the other end. This connection status is
The connected state shown in FIG. 5 is established, and the stator and rotor structures function as a DC motor due to the magnetic field action of the magnetic field generated by the current flowing in the predetermined direction in the stator coil 7, and the rotor, that is, the flywheel Give rotation torque to 2. In this case, the magnetic pole sensor 11 determines whether the corresponding magnetic pole of the magnet piece 8a at any rotor rotational position is the N pole or the S pole. In FIG. 5, as shown in principle, the magnetic pole sensor 1
1 includes a pair of stop position sensors 14, 15 that are spaced apart from each other in the rotor rotational direction by a distance slightly larger than % of the circumferential length of one magnet piece 8a. The stop position sensor 14゜15 has a magnetic force detection magnet 14a at the tip,
15a, and these magnets 14a, 15a
It has springs 14b and 15b that support the. As a result, the pair of stop position sensors 14 and 15 are connected to the magnetic pole sensor 1.
This constitutes one detection section. Further, the magnetic pole sensor 11 includes a determining section 11a that determines the corresponding magnetic pole of the magnet piece 8a based on the signal from the detecting section. With this configuration, each stop position sensor 14.1 of the magnetic pole sensor 11
5 are subjected to different magnetic field effects from the magnet pieces 8a at arbitrary rotational positions of the rotor. Judgment unit 11
a determines the magnetic pole of the magnet piece 8a from the magnitude and direction of the magnetic force acting on each stop sensor 14.1-5, and sends the determination result to the controller 39. Controller 39 outputs a signal corresponding to the relative position of stator coil 7 and magnet 8 to current reversal circuit 32 in response to a signal from magnetic pole sensor 11 .

電流逆転回路32は、コントローラ39からの信号に応
じて、当該ステータコイル7と磁石8との相対位置に応
じた適正な磁界がステータコイル7に発生するような電
流方向を与える命令信号を駆動回路33に出力する。駆
動回路33のコイル33aは、電流逆転回路32からの
命令によって、接続端子グループ33b又は33Cが選
択的に接続状態になるように作動する。これによって、
ステータコイル7に流れる電流方向が切換わり、ステー
タコイル7によって発生する磁界が変化する。
The current reversal circuit 32 sends a command signal to the drive circuit in response to a signal from the controller 39 to provide a current direction such that an appropriate magnetic field is generated in the stator coil 7 according to the relative position between the stator coil 7 and the magnet 8. Output to 33. The coil 33a of the drive circuit 33 operates in response to a command from the current reversal circuit 32 so that the connection terminal group 33b or 33C is selectively connected. by this,
The direction of the current flowing through the stator coil 7 is switched, and the magnetic field generated by the stator coil 7 is changed.

この結果、ステータコイル7には、任意のロータ回転位
置において適正な磁界が発生するので、ロータにはどの
ような回転位置であっても常に所望の正トルクが与えら
れる。
As a result, an appropriate magnetic field is generated in the stator coil 7 at any rotational position of the rotor, so that a desired positive torque is always applied to the rotor at any rotational position.

また、切換回路27が作動して、駆動回路28の接続端
子グループ28C及び駆動回路29の接続端子グループ
29Cが接続状態になると、ステータコイル7は、第6
図に示すように整流回路30及び電流調整回路31を介
してバッテリ22に接続されることとなり、この場合に
は、ステーク及びロータ構造体は交流発電機(オールタ
ネータ)としての機能を発揮し、三相構造のステータコ
イルから発生した三相交流は、整流回路30で整流され
、電圧調整回路31で電圧調整された後、バッテリ22
に充電される。この場合には、クランク軸には逆トルク
が作用する。
Further, when the switching circuit 27 is activated and the connection terminal group 28C of the drive circuit 28 and the connection terminal group 29C of the drive circuit 29 are in the connected state, the stator coil 7
As shown in the figure, it will be connected to the battery 22 via a rectifier circuit 30 and a current adjustment circuit 31, and in this case, the stake and rotor structures function as an alternator, The three-phase alternating current generated from the stator coils having a phase structure is rectified by a rectifier circuit 30, voltage-adjusted by a voltage-adjusting circuit 31, and then sent to the battery 22.
is charged to. In this case, a reverse torque acts on the crankshaft.

以上の構成の装置を、クランク軸1のトルク変動の緩和
制御を含む制御に応用した場合につき、第7図のフロー
チャートを参照しつつ説明する。
A case in which the apparatus having the above configuration is applied to control including mitigation control of torque fluctuations of the crankshaft 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 7.

エンジン始動時においては、キースイッチ21のスター
トスイッチ端子21aが接続状態にあること及びエンジ
ン回転数rが完爆開始状態を示す回転数r1  より小
さいことを条件として、切換回路27は駆動回路28.
29の接続端子グループ28b、29bが接続状態にな
るように命令信号を出力する。
When starting the engine, the switching circuit 27 switches between the drive circuits 28.
A command signal is outputted so that 29 connection terminal groups 28b and 29b are connected.

このとき、磁極センサ11は、対応する磁石片8aの磁
極がN極であるか、S極であるかを判定し、電流逆転用
駆動回路33の駆動コイル33aは、上記判定結果に基
づく回路32からの信号により、接続端子グループ33
b又は33Cが接続状態になるように作動する。これに
よってステータコイル7には、対応する磁極に応じて、
順方向又は逆方向の電流が流れる。この結果、既述のよ
うにステータコイルには、任意のロータ回転位置におい
て適正な磁界作用が生じロータすなわちフライホイール
2には、所望の始動トルクが与えられる。
At this time, the magnetic pole sensor 11 determines whether the magnetic pole of the corresponding magnet piece 8a is the N pole or the S pole, and the drive coil 33a of the current reversal drive circuit 33 is activated by the circuit 3 Connecting terminal group 33
b or 33C is activated so that it is in the connected state. As a result, the stator coil 7 has the following characteristics depending on the corresponding magnetic pole:
Current flows in the forward or reverse direction. As a result, as described above, an appropriate magnetic field is exerted on the stator coil at any rotor rotational position, and a desired starting torque is applied to the rotor, that is, the flywheel 2.

次に、エンジン回転数が所定回転数r2 より大きい場
合には、切換回路27は、駆動回路28゜29の接続端
子グループ28C,29Cがそれぞれ接続状態になるよ
うに命令信号を出力する。すなわち、コントローラ39
は、発電用回路を選択する。これによって、ステータ及
びロータ構造体は、交流発電機(オールタネータ)と同
様の回路構造となり、発電機能を発揮するとともに、ク
ランク軸1には、逆トルクが作用する。
Next, when the engine speed is higher than the predetermined speed r2, the switching circuit 27 outputs a command signal so that the connection terminal groups 28C and 29C of the drive circuits 28 and 29 are respectively connected. That is, the controller 39
selects the power generation circuit. As a result, the stator and rotor structures have a circuit structure similar to that of an alternator, and perform a power generation function, and a reverse torque acts on the crankshaft 1.

次に、エンジン回転数rが所定回転数r2 より低い場
合には、クランク軸1まわりのトルク変動を緩和するた
めのいわゆるトルク変動制御を行なう。
Next, when the engine speed r is lower than the predetermined speed r2, so-called torque fluctuation control is performed to alleviate torque fluctuations around the crankshaft 1.

この場合、エンジン回転数rが比較的低いときは、トル
ク変動は、例えば4気筒エンジンでは、爆発工程におけ
る爆発トルクにより第8A図の実線で示すように、クラ
ンク角180°を1サイクルとした正弦曲線に類似した
変化特性を有する。
In this case, when the engine speed r is relatively low, the torque fluctuation is, for example, in a four-cylinder engine, due to the explosion torque in the explosion process, as shown by the solid line in Figure 8A, the torque fluctuation is a sine with one cycle of crank angle 180°. It has a change characteristic similar to a curve.

そして、エンジン回転数が高くなると、ピストン系の慣
性力に起因する慣性トルクが増大するため第8A図の破
線で示すような、低回転時の特性と比べてクランク角9
0°だけ位相がずれた変化特性を有するトルク変動が生
じる。このため、回転数が高くなるにつれて、トルク変
動の大きさは、実線特性と破線特性とが打ち消し合うの
で、次第に小さくなり、第9図に示すように回転数r3
付近で極値を有する。そして、さらに回転数が増大する
と破線で示すトルク変動が支配的になり、トルク変動の
大きさも次第に大きくなる傾向を有する。従って、本例
のトルク変動制御を行なうに当っては、ステータ及びロ
ータ構造体に電動機能を発揮させて、クランク軸に正ト
ルクを与える作動開始タイミングθ5、及び発電機能を
発揮させてクランク軸に逆トルクを与える作動開始タイ
ミングθ1を上記回転数r3 の前後で変えるように制
御する。なお、エンジン回転数が所定回転ar2を越え
るような高回転領域では、トルク変動制御を行うことが
困難になるとともに、その要請が少なくなるので本例で
は、トルク変動制御は行わないこととしている。本例の
トルク変動制御において、エンジン回転数rがトルク変
動量が極小となる回転数r3 以下である場合には電動
機能及び発電機能の作動開始タイミングθ5、θ6をそ
れぞれ低速域でのトルク変動に応じた値θ51、θa1
に設定し、回転r、を越えるときは、上記作動開始タイ
ミングθ5、θ6を高速域でのトルク変動に応じた値θ
52、θ、2に設定する。これらの値は予め運転状態に
対応したマツプとしてメモリに記憶されている。次に、
電動機能及び発電機能を発揮させる作動期間θ、5、θ
、aを、それぞれエンジン回転数rと吸気負圧Vとの関
数fs(r、v)、f、(rSv)として設定する。こ
の場合、関数fS、 f、は、エンジン回転数rに関し
、回転数が低いときには、大きく回転数rが増大するに
応じて減少し、トルク変動量が極値をとる回転数r3付
近で最小になるようにまた、その後の回転数の増大に応
じて増大するように変化する。また、エンジン吸気負圧
■すなわち、エンジン負荷に関しては、負荷が増大する
に応じて大きくなるように変化する。そして、クランク
角θがそのときの回転数rに対応するトルク変動特性に
照らして、ステータ及びロータ構造体に電動機能を発揮
させるべき時間範囲内、すなわち、作動開始θ5から作
動終期θ、十〇、までの範囲にある場合には、切換回路
27は、駆動回路28.29の接続端子グループ28b
、29bを接続状態にする。この場合、ロータの回転位
置に照らして、適正な磁界を与えるステータコイルの電
流方向を選択し、この選択に応じて電流逆転用駆動回路
33は、接続端子グループ33b又は33Cを接続状態
にする。
As the engine speed increases, the inertia torque due to the inertia force of the piston system increases.
Torque fluctuations occur with variation characteristics that are out of phase by 0°. Therefore, as the rotational speed increases, the magnitude of torque fluctuation gradually decreases as the solid line characteristic and the broken line characteristic cancel each other out, and as shown in FIG.
It has an extreme value nearby. When the rotational speed further increases, the torque fluctuation shown by the broken line becomes dominant, and the magnitude of the torque fluctuation tends to gradually increase. Therefore, in performing the torque fluctuation control of this example, the stator and rotor structures are made to exhibit their electric function to apply a positive torque to the crankshaft at the operation start timing θ5, and the power generation function is made to exert their power generation function to apply a positive torque to the crankshaft. The operation start timing θ1 for applying the reverse torque is controlled to be changed before and after the rotational speed r3. Note that in a high rotation range where the engine rotation speed exceeds the predetermined rotation ar2, it is difficult to perform torque fluctuation control and the demand for such control is reduced, so in this example, torque fluctuation control is not performed. In the torque fluctuation control of this example, if the engine speed r is below the rotation speed r3 at which the amount of torque fluctuation is minimal, the operation start timings θ5 and θ6 of the electric function and power generation function are set to torque fluctuations in the low speed range, respectively. Corresponding values θ51, θa1
, and when the rotation exceeds r, the operation start timings θ5 and θ6 are set to values θ according to torque fluctuations in the high-speed range.
52, θ, set to 2. These values are stored in memory in advance as a map corresponding to the operating state. next,
Operating period θ, 5, θ for demonstrating electric function and power generation function
, a are set as functions fs (r, v), f, (rSv) of the engine speed r and the intake negative pressure V, respectively. In this case, the functions fS, f, with respect to the engine speed r, decrease greatly as the engine speed r increases when the engine speed is low, and reach a minimum near the engine speed r3 where the amount of torque fluctuation takes an extreme value. It also changes to increase as the rotational speed increases thereafter. Furthermore, the engine intake negative pressure (1), that is, the engine load, changes as the load increases. Then, in light of the torque fluctuation characteristics corresponding to the rotation speed r at the time when the crank angle θ is within the time range in which the stator and rotor structures should perform the electric function, that is, from the start of operation θ5 to the end of operation θ, 100 , the switching circuit 27 connects the connection terminal group 28b of the drive circuit 28.29.
, 29b are connected. In this case, the current direction of the stator coil that provides an appropriate magnetic field is selected in light of the rotational position of the rotor, and in accordance with this selection, the current reversal drive circuit 33 connects the connection terminal group 33b or 33C.

この制御においては、ロータに組込まれた磁石8の1つ
の磁石片8aに対応するクランク角θ8だけロータが回
転すると、対応磁極が変化するので、回転角θ、ごとに
ステータコイル7の電流方向を変化させてステータコイ
ルの磁界を上記磁極の変化に対応させるようにしている
。これによって、上記時間範囲内においてステータロー
タ構造体は電動機能を発揮する。
In this control, when the rotor rotates by a crank angle θ8 corresponding to one magnet piece 8a of the magnet 8 incorporated in the rotor, the corresponding magnetic pole changes. The magnetic field of the stator coil is changed to correspond to the change in the magnetic pole. As a result, the stator rotor structure exhibits its electric function within the above time range.

すなわち、クランク軸1には正トルクが加えられて、ト
ルク変動特性の相対的に低い部分(逆トルクが作用する
部分)が是正される。また、クランク角θが発電機能が
発揮されるべき時間範囲内、すなわち1作動開始θ6か
ら作動終期θ6 +θ、6までの範囲内にあるときには
、切換回路27は、駆動回路28.29の接続端子グル
ープ28c。
That is, positive torque is applied to the crankshaft 1, and the portion where the torque fluctuation characteristics are relatively low (the portion where the reverse torque acts) is corrected. Further, when the crank angle θ is within the time range in which the power generation function is to be performed, that is, within the range from 1 operation start θ6 to operation end θ6 + θ,6, the switching circuit 27 is connected to the connection terminal of the drive circuit 28, 29. Group 28c.

29cを接続状態にする。これによってステータ及びロ
ータ構造体は、発電機(オールタネータ)として作用す
る。
29c is connected. This causes the stator and rotor structures to act as a generator (alternator).

この場合には、トルク変動特性の相対的に高い部分に逆
トルクが加えられて是正される。以上のように、ステー
タ及びロータ構造体の電動機能は、第8C図に示すタイ
ミングで作動期間θ1..だけ発揮されて、第8D図に
示すような特性の正トルクをクランク軸1に与える。ま
た、発電機能は第8B図に示すようなタイミングで作動
期間θ、だけ発揮されて第8D図に示すような特性の逆
トルクをクランク・軸1に与える。この結果、全体とし
て第8A図実線特性トルク変動は、第8D図の正負の付
加トルクが適宜加えられることにより、第8A図1点鎖
線で示すように是正され、変動量が減少する。本実施例
においてはフライホイールをロータの構成要素として単
一の構造体により電動機及び発動機を構成し、これを用
いてトルク変動制御することにより、この制御をクラン
ク軸に直接行うため、制御応答性が良い。
In this case, a counter torque is applied to a portion where the torque fluctuation characteristic is relatively high to correct it. As described above, the electric functions of the stator and rotor structures are activated during the operation period θ1. .. is exerted to provide the crankshaft 1 with a positive torque having characteristics as shown in FIG. 8D. Further, the power generation function is activated for an operating period θ at a timing as shown in FIG. 8B, and a reverse torque having characteristics as shown in FIG. 8D is applied to the crank/shaft 1. As a result, as a whole, the characteristic torque fluctuation shown by the solid line in FIG. 8A is corrected as shown by the one-dot chain line in FIG. 8A by appropriately adding the positive and negative additional torques shown in FIG. 8D, and the amount of fluctuation is reduced. In this embodiment, the flywheel is used as a component of the rotor, and the electric motor and engine are configured in a single structure, and this is used to control torque fluctuations. This control is performed directly on the crankshaft, so the control response is Good sex.

(発明の効果) 本発明によれば、ステータ及びロータ構造体のロータ回
転軸としてエンジン出力軸を組み込むとともに、単一の
ステータ及びロータ構造体により電動機及び発電機を構
成しているので、これらの機器を別個に設ける必要がな
(、エンジンまわりの装置構造をコンパクトに形成する
ことができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the engine output shaft is incorporated as the rotor rotation shaft of the stator and rotor structures, and the electric motor and generator are configured by a single stator and rotor structure. There is no need to provide separate equipment (the device structure around the engine can be made compact).

そして、本発明によって、発電機能が発揮される場合に
は、交流発電が行なわれるように構成したので、十分な
発電能力を確保することができ、低速で発電容量が小さ
くなり過ぎるといった、機能上の問題も生じない。
According to the present invention, since AC power generation is performed when the power generation function is performed, sufficient power generation capacity can be ensured, and functional problems such as generation capacity becoming too small at low speeds can be avoided. No problem arises.

さらに、本発明においては、ロータ上の永久磁石の磁極
を判定し、この磁極に応じた磁界をステータコイルに発
生させるようにしているので、ロータの任意の回転位置
において適正な始動トルクをクランク軸に与えることが
できる。
Furthermore, in the present invention, the magnetic pole of the permanent magnet on the rotor is determined, and a magnetic field corresponding to this magnetic pole is generated in the stator coil, so that an appropriate starting torque can be applied to the crankshaft at any rotational position of the rotor. can be given to

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の1実施例に係る始動発電装置の要部
縦断図、第2図は第1図の実施例の横断面図、第3図は
、本発明の始動発電装置を組み込んだエンジンの斜視図
、第4図は、本発明に従う始動発電装置の制御回路図、
第5図は電動機能を発揮するための配線構造を示す概略
図、第6図は発電機能を発揮するための配線構造を示す
概略図、第7図は、本発明の電動発電装置を活用した制
御のフローチャート、第8A図はクランク軸のトルク変
動を示すグラフ、18B図は、発電機能を発揮させる時
期を示すグラフ、第8C図は、電動機能を発揮させる時
期を示すグラフ、第8D図は、電動発電装置によってク
ランク軸に与えられる付加トルクを表わす図、第9図は
、トルク変動量とエンジン回転数変化との関係を示すグ
ラフである。 1、、、、クランク軸、2.、、、フライホイール、4
、、、、クラック機構、5.、、、クラッチノλウジン
グ、6、、、、ステータ、7.、、、ステータコイル、
8、、、、永久磁石、20゜10.制御回路、22、、
、、バッテリ、39.、、、コントローラ。 第5図 第6図 第8A図 第8図 エノυ”4転歓
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a main part of a starter generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the engine, and FIG. 4 is a control circuit diagram of the starter generator according to the present invention.
Fig. 5 is a schematic diagram showing the wiring structure to perform the electric function, Fig. 6 is a schematic diagram showing the wiring structure to perform the power generation function, and Fig. 7 is a schematic diagram showing the wiring structure to perform the electric power generating function. Control flowchart, Figure 8A is a graph showing the torque fluctuation of the crankshaft, Figure 18B is a graph showing when to activate the power generation function, Figure 8C is a graph showing when to activate the electric function, and Figure 8D is a graph showing when to activate the electric function. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of torque fluctuation and the change in engine speed. 1. Crankshaft, 2. ,,,flywheel,4
, , , Crack mechanism, 5. , , Clutch nozzle, 6, , Stator, 7. ,,, stator coil,
8. Permanent magnet, 20°10. control circuit, 22,
,,battery,39. ,,,controller. Fig. 5 Fig. 6 Fig. 8 A Fig. 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エンジンの出力軸に連結され周縁部に複数の永久磁石を
配設したロータと、該ロータコアの外周面の周囲に一定
間隙を有して内周面が対向するように配置されるステー
タと、該ステータ巻回されるステータコイルと、任意の
ロータ回転位置において永久磁石のステータコイルに対
する対応磁極を判定する磁極判定手段と、スタータスイ
ッチが作動状態にあるとき前記磁極判定手段からの出力
に応じてステータコイルのバッテリへの接続状態を変化
させることによりステータコイルの電流流れ方向を変え
前記ロータ及びステータから成る構造体に電動機能を発
揮させてエンジン出力軸に始動トルクを与えるとともに
スタータスイッチが非作動状態のときステータコイルを
整流器を介してバッテリに接続して前記構造体に発電機
能を発揮させる制御手段を備えたことを特徴とするエン
ジンの始動発電装置。
a rotor connected to the output shaft of the engine and having a plurality of permanent magnets arranged around its periphery; a stator disposed around the outer circumferential surface of the rotor core with a certain gap therebetween so that the inner circumferential surfaces thereof face each other; a stator coil wound around the stator; a magnetic pole determination means for determining a corresponding magnetic pole of a permanent magnet with respect to the stator coil at a given rotor rotational position; By changing the connection state of the coil to the battery, the direction of current flow in the stator coil is changed, and the structure consisting of the rotor and stator is made to exhibit an electric function, and a starting torque is applied to the engine output shaft, and the starter switch is in an inactive state. 1. An engine starting power generation device comprising: control means for connecting a stator coil to a battery via a rectifier to cause the structure to perform a power generation function.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6341667A (en) * 1986-07-31 1988-02-22 ブリツグス アンド ストラツトン コ−ポレ−シヨン Electrically commutated coaxial starting motor for internal combustion engine
WO1988006369A1 (en) * 1987-02-12 1988-08-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Starter/charger of engine
FR2806224A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-14 Valeo Equip Electr Moteur Polyphase starter motor/alternator has target holder attached to rear rotor fan plate, peripheral magnetic target and three Hall effect radial reader inserted through orifice in rear bearing plate
FR2806223A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-14 Valeo Equip Electr Moteur Polyphase starter motor/alternator has target holder attached to rear rotor fan plate, peripheral magnetic target and three Hall effect radial reader inserted through orifice in rear bearing plate

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WO2001069762A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-20 Valeo Equipements Electriques Moteur Polyphase electric rotary machine
US7224093B2 (en) 2000-03-10 2007-05-29 Valeo Equipements Electriques Moteur Polyphase electric rotary machine

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