JPS63198561A

JPS63198561A - エンジンの始動兼充電装置

Info

Publication number: JPS63198561A
Application number: JP62030022A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Kaneyuki; 和敏金行
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1988-08-17
Also published as: KR890700960A; KR930007711B1; WO1988006377A1; US4894553A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は始動電動機と充電発電機を一体化したエンジ
ンの始動兼充電装置に関する。

〔従来技術〕

第３図は例えば特公昭６１−５４９４９号公報に示され
た従来のエンジンの始動兼充電装置の断面図である０図
中、１は始動兼充電装置本体で、回転界磁極２ａ、２ｂ
、界磁コイル３、電機子鉄心４、電機子コイル５、クラ
ンク角検出器６を主要素として構成されている１回転界
磁極２ａ、２ｂは強磁性体で一対のくし形厚磁極となっ
ており、それらの磁極部が円周方向に交互に位置するよ
う非磁性体のリング７を介して一体に結合されている。

また界磁極２ａはフライホイールおよび後述するクラッ
チの担体を兼ねており、機関のクランク軸８に嵌合し、
ボルト９によりクランク軸８の軸端に固定されている。

１０は界磁極２ａの側部に形成され、クランク角度検出
器６と組合わされてクランク角度の検出に用いられる切
欠きで、界磁極２ａが有する磁極数と同数だけ円周上等
間隔に設けられており、またその円周方向の幅は、３６
０°を切欠き数で割った値の半分程度の角度となってい
る。界磁コイル３は界磁極２ａ、２ｂを励磁するための
もので、界磁鉄心１）に取付けられている。界磁鉄心１
）は図示しないボルトによりブラケット１２に取付は固
定されており、界磁極２ａ、２ｂとは径方向に若干の空
隙ａ、ｂを介して対向している。電機子鉄心４はけい素
鋼板を積層して形成され、その内周部には電機子コイル
５を収納する溝が多数設けられており、電機子コイル５
は通常の無整流子電動機と同様に三相の分布巻となって
いる。電機子鉄心４はブラケット１２に対して位置合わ
せされて固定゛され、またブラケット１２は機関本体１
３に対して電機子鉄心４を固定するハウジング１４と共
にボルト１５により固定されている。クランク角度検出
器６は後述する電機子電流切換回路３５を作動させる信
号源となるもので、発振式近接スイッチが用いられてい
る。この近接スイッチは界磁極２ａの切欠きｌＯが設け
られた円周線上にその検出端が対向するようブラケット
１２に取付けられており、界磁極２ａの切欠き部と非切
欠き部におけるインダクタンス変化により発振条件が変
化し、クランク角度（界磁極位置）に対応する“ｌ”ま
たは“０”の２値信号を出力する。電機子コイル５を三
相とした場合、クランク角度検出器６は三個設置される
。

また１６はクランク軸８と変速機駆動軸１７との間の動
力の伝達を断続するクラッチで、クラッチディスク１８
、プレッシャプレート１９、ダイヤプラムスプリング（
皿ばね）２０、ワイヤリング２１．２２、クラッチカバ
ー２３からなるダイヤフラムスプリング・クラッチが用
いられており、クラッチカバー２３はボルト２４により
界磁極２ａに取付けられている。このようなりラッチ１
６は周知のようにクラッチペダル（図示せず）が踏み込
まれていないときには、ダイヤフラムスプリング２０の
張力がてこ作用によりブレ７シ中プレート１９を介して
クラッチディスク１８に加わり、変速機駆動軸１７上に
取付けられたクラッチディスク１８を界磁極２ａの側面
に押圧してクラッチを接続状態にする。クラッチペダル
を踏み込むと図示しないスリーブが軸方向に摺動してダ
イヤプラムスプリング２０の中央部を矢印Ｃ方向に押圧
し、このためダイヤフラムスプリング２０はワイヤリン
グ２１．２２を支点として反転し、クラッチディスク１
８への加圧力が解除されてクラッチは切断状態となり、
クランク軸８と変速機駆動軸１７との間の動力伝達が断
たれる。

第４図は始動兼充電装置の全体の回路構成を示す図であ
る０図中、２５はバッテリ、２６はキースイッチで、ｄ
がイグニソシ翳ン側接点、ｅがスタート側接点である。

２７は界磁コイル３に流れる電流を制御する電圧調整器
で、これは、発電状態においてバフテリ２５の端子電圧
を検出・してその電圧値を所定の値に保つよう界磁電流
を制御するものであり、以下の構成からなっている。す
なわち、２８．２９は分割抵抗で、バフテリ２５に接続
され、これら抵抗２８．２９の接続点はツェナダイオー
ド３０を介してトランジスタ３１のベースに接続されて
いる。このトランジスタ３１は、界磁電流をオンオフす
るためのパワートランジスタ３２をオンオフするための
もので、トランジスタ３１のコレクタがトランジスタ３
２のベースに接続されていると共にベース抵抗３３を介
してキースイッチ２６のイグニンシ鱈ン側接点ｄに接続
されており、またエミッタは接地されている。トランジ
スタ３２のコレクタは界磁コイル３の一端に接続され、
エミッタは接地されている。・界磁コイル３の他端はバ
フテリ２５に接続されており、また３４はトランジスタ
３２の開閉時のサージを吸収するフライホイールダイオ
ードである。

電機子電流切換回路３５は、その入力側に電流切換制御
回路３６が設けられ、この電流切換制御回路３６を介し
てキースイッチ２６のスタート側接点ｅに接続されてい
る。電流切換制御回路３６は電機子コイル５各相用のク
ランク角度検出器６の信号に基づき電流切換用トランジ
スタ３７〜４２をオンオフ動作させるための信号を発生
する。電流切換用トランジスタ３７〜４２は、３７と３
８．３９と４０，４１と４２が一対となっており、トラ
ンジスタ３７，３９．４１のコレクタはバフテリ２５の
正側端子に接続され、エミッタは゛トランジスタ３Ｂ、
４０．４２のコレクタに接続されており、これらトラン
ジスタ３８，４０．４２のエミッタは接地されている。

また各トランジスタ３７〜４２のベースは電流切換制御
回路３６に接続され、各対のトランジスタ３７と３８．
３９と４０．４１と４２の接続点はそれぞれ電機子コイ
ル５の各相に接続されている。４３〜４８は機関始動後
の発電機としての作動時、電機子コイル５からの出力電
圧を直流に変換するための三相全波整流回路を構成する
ダイオードである。

次に上記構成の始動兼充電装置の動作について説明する
。今、エンジンが停止している状態でキースイッチ２６
をスタート位置にすると、電圧調整器２７を介して界磁
コイル３に、また電機子電流切換回路３５を介して電機
子コイル５に電流が流れ、これによって界磁極２ａ、　
　２ｂにトルクが発生し、直結したクランク軸８を回転
させる。界磁極’ｌａ、　　２ｂが回り始めると、クラ
ンク角度検出器６が界磁極位置を検出し、電機子コイル
５が作る回転磁界の速度が界磁極の回転速度と同一にな
るように電機子コイル５への電流を電機子電流切換回路
３５が切換えるので、界Ｍ１極２ａ、２ｂ・はトルクを
得てさらに加速する。このような正帰還作用によって起
動トルクを得、エンジンを始動させる。ここで電機子電
流切換回路３５は、例えばある期間にはトランジスタ３
７，４０．４２がオン、トランジスタ３８，３９．４１
がオフとなり、またある期間にはトランジスタ３８．４
０゜４１がオン、トランジスタ３７，３９．４２がオフ
となるといったようにクランク角度検出器６の出力信号
に応じて電機子コイル５に流れる電流の方向を切換え、
電機子コイル５の作る磁界が回転界磁極２ａ、２ｂによ
る磁界に対して常に一定の位相差（−）をもつ回転磁界
になるようにしている、エンジンが始動すれば界磁極の
回転速度はさらに上昇し、従って電機子コイル５に発生
する逆起電力が大きくなり、不必要な始動電流は流れな
い、またエンジン始動後、キースイッチをイグニッショ
ン位置にすると、始動兼充電装置本体ｌは交流同期発電
機として作動し、発電を行う、その発生電力はダイオー
ド４３〜４８により直流に変換されてバッテリ２５およ
び車両内の電装品へ供給される。

（発明が解決しようとする問題点〕従来のエンジンの始動兼充電装置は上記のように構成さ
れており、機関始動時はバッテリ２５から電機子コイル
５に非常に大きな電流（例えば１２Ｖ系において１５０
〜２００Ａ）が供給される。

従って機関始動時（クランキング）はバッテリ電圧が第
５図に示すように低下してしまう、界磁コイル３はバッ
テリ電圧により所定の界磁力を発生するものであるが、
界磁コイル５電流が減少するためにその界磁起磁力が低
下し、従って機関始動時は所望の電動機としてのトルク
が得に（い問題がある。そこで予め機関始動時の低下し
たバフテリ電圧でも必要な界磁起磁力を確保する必要が
あるが、この場合使用するｗ４ｆＪＰ＠線スペースの増
加で装置が大型化し、発電機としての作動時では無駄が
多く、始動兼充電装置としては各々の機能が両立せず、
装置の大型化およびコスト高等の問題があった。

この発明は上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、始動兼充電装置の各々の機能が十分確保され、
かつ軽量、小形で安価なエンジンの始動兼充電装置を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るエンジンの始動兼充電装置は、界磁コイ
ルを複数に分割して巻回し、かつこの分割した界磁コイ
ルの各々を始動時に並列、エンジン始動後直列にする界
磁コイル制御回路を備えたものである。

〔作　用〕

この発明においては、エンジン始動時は界磁コイルが並
列接続となるため、低下したバッテリ電圧でも必要な界
磁起磁力が確保される。またエンジン始動後、発電機と
しての機能時は界磁コイルが直列接続され、その機能に
必要十分な界磁起磁力が発生する。

〔実施例〕

第１図および第２図はこの発明の一実施例によるエンジ
ンの始動兼充電装置の断面図および回路、構成図であり
、これらは従来装置の第３図および第４図に対応するも
のである。

これらの図において、４９ａ、４９ｂは２分割されて巻
回された界磁コイルであり、この界磁コイル４９ａ、４
９ｂは第２図に示す界磁コイル制御回路５０によってそ
の直並列接続が制御される。

界磁コイル制御回路５０において、５１．５２はベース
抵抗で、これらは直列接続されて抵抗５１がキースイッ
チ２６のスタート側接点ｅに、抵抗５２がＮ　Ｐ　’Ｎ
　）ランジスタ５３のベースに接続され、これら抵抗５
１．５２の接続点はＮＰＮ　トランジスタ５４のベース
に接続されている。５５はそのエミッタがパンテリ２５
の正側端子に接続されたＰＮＰ　）ランジスタで、ベー
スは抵抗５６を介してトランジスタ５３のコレクタに、
コレクタは界磁コイル４９ａの一端に接続されている。

また、トランジスタ５３のエミッタは接地されている。

界磁コイル４９ｂの一端はバッテリ２５の正側端子に接
続され、他端は逆流阻止用ダイオード５７を介して界磁
コイル４９ａの一端に接続されていると共に、トランジ
スタ５４のコレクタに接続されている。また界磁コイル
４９ａの他端はトランジスタ５４のエミツタに接続され
ていると共に電圧調整器２７のトランジスタ３２のコレ
クタに接続されている。

次に上記構成のエンジンの始動兼充電装置の動作につい
て説明する。先ずエンジン始動時では、キースイッチ２
６をスタート位置にすると、バッテリ電圧がスタート側
接点ｅを介して電機子電流切換回路３５に供給されて電
機子コイル５に電流が流れると共に、界磁コイル制御回
路５０に供給されトランジスタ５３および５４がオンす
る。従ってトランジスタ５５もオンし、パンテリ電圧が
界磁コイル４９ｂに供給されると共に、トランジスタ５
５を介して界磁コイル４９ａに供給され、界磁コイル４
９ｂを流れる電流はトランジスタ５４を介してトランジ
スタ３２へ、また界磁コイル４９ａの電流はそのままト
ランジスタ３２Ａ−流れる。すなわち界磁コイル４９ａ
、４９ｂはバフテリ２５に対して並列に接続されたこと
になり、エンジン始動時の低下したバッテリ電圧でも十
分な界磁コイル電流が流れ、必要な界磁起磁力が確保さ
れる。

次にエンジンが始動し、キースイッチ２６がスタート側
接点ｅを離れイグニンシッン側接点ｄのみに接続された
場合、界磁コイル制御回路５０はスタート側接点ｅから
の電圧が印加されないためトランジスタ５３．５４．５
５がすべてオフとなる。このため界磁コイル４９ｂと４
９ａはダイオード５７の順方向を介して直列接続された
ことになり、発電機としての機能に必要十分な界磁起磁
力を発生する。

なお、上記実施例では界磁コイル４９ａ、４９ｂを二分
割としたので、その直列と並列では等しい界磁起磁力を
発生させるためのバッテリ電圧は並列接続が直列接続の
約Ａとなる。また、界磁コイルを二分割以上の複数分割
としても良い。

また、上記始動兼充電装置において、クラッチ１６の動
作は従来装置と同様であるため、ここでの説明は省略す
る。

更に上記実施例では界磁コイル制御回路５０を半導体素
子で構成したが、これに限定されるものではな（、例え
ば電磁開閉器等を組合わせて構成しても上記実施例と同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、界磁コイルを複数分割
してこれらをバッテリに対して始動時に並列、始動後は
直列となるようにしたので、始動時バフテリ電圧が低下
しても十分な界磁起磁力が維持でき、かつ発電機能時の
電圧回復時には少ない電流で必要十分な界磁力に自動的
に切換わるため、界磁コイルに使用する銅量や巻線スペ
ースを小さくすることができ、従って軽量、小形で安価
なエンジンの始動兼充電装置を得ることができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるエンジンの始動兼充
電装置の断面図、第２図は同エンジンの始動兼充電装置
の回路構成図、第３図は従来のエンジンの始動兼充電装
置の断面図、第４図は同エンジンの始動兼充電装置の回
路構成図、第５図はエンジン始動時のバッテリ電圧の状
態を示す図である。１・・・始動兼充電装置本体、２ａ、２ｂ・・・回転界
磁極、４・・・電機子鉄心、５・・・電機子コイル、６
・・・クランク角度検出器、８・・・クランク軸、ＩＯ
・・・切欠き、１）・・・界磁鉄心、１３・・・機関本
体、２５・・・バッテリ、２６・・・キースイッチ、２
７・・・電圧調整器、３５・・・電機子電流切換回路、
４３〜４日・・・ダイオード、４９ａ、４９ｂ・・・界
磁コイル、５０・・・界磁コイル制御回路。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。第１図４９ａ、４９ｊｙ−＄Ｊｍ：Ｉりｐ８　　　　　　９　　１０　　／７　　１Ｂ−一時間手続補正書（自発）１、事件の表示　　　特願昭６２−３００２２号２、発
明の名称エンジンの始動兼充電装置３、補正をする者代表者　志　岐　守　哉４、代理人５、補正の対象明細書の特許請求の範囲の欄６、補正の内容明細書の特許請求の範囲を別紙のとお９訂正する。７、添付書類の目録訂正特許請求の範囲　　　　　　１通特許請求の範囲（１）機関のクランク軸に取付けられた回転界磁極と、
機関本体に固定された界磁鉄心に複数に分割して巻回さ
れ、該回転界磁極を励磁する界磁コイルと、機関本体に
固定された電機子鉄心およびこれに巻回された電機子コ
イルとからなる始動兼光を始動電動機として作動させる
際、バッテリに接続されて前記電機子コイルが前記回転
界磁極の磁界に対して一定の位相差をもつ回転磁界を形
成するよう前記クランク角度検出器の出力信号に応じて
前記電機子コイルに流れる電流の方向を切換える電機子
電流切換回路、機関始動後、前記電機子コイルに発生す
る電圧を直流に変換して取出す整流手段、前記複数に分
割された界磁コイルを、前記バッテリに対して横開始動
時に並列、始動後に直列接続にする界磁コイル制御回路
を備えてなるエンジンの始動兼充電装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機関のクランク軸に取付けられた回転界磁極と、
機関本体に固定された界磁鉄心に複数に分割して巻回さ
れ、該回転界磁極を励磁する界磁コイルと、機関本体に
固定された電機子鉄心およびこれに巻回された電機子コ
イルと、前記回転界磁極の回転角度を検出するクランク
角度検出器とからなる始動兼充電装置本体、前記始動兼
充電装置本体を始動電動機として作動させる際、バッテ
リに接続されて前記電機子コイルが前記回転界磁極の磁
界に対して一定の位相差をもつ回転磁界を形成するよう
前記クランク角度検出器の出力信号に応じて前記電機子
コイルに流れる電流の方向を切換える電機子電流切換回
路、機関始動後、前記電機子コイルに発生する電圧を直
流に変換して取出す整流手段、前記複数に分割された界
磁コイルを、前記バッテリに対して機関始動時に並列、
始動後に直列接続にする界磁コイル制御回路を備えてな
るエンジンの始動兼充電装置。