JPS63213447A - 車両用発電装置 - Google Patents

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、車両例えば二輪車などの発電装置に係り、
特にエンジン始動機能を備えた車両用発電装置の給電系
統の改善に関する。

（従来の技術） エンジン始動のためのモータ機械と、エンジン始動後の
発電を行う発電機械とを一組に構成した車両用発電装置
は、例えば特願昭６０−１９４６０１号、特願昭６０−
１９４６０２号などにおいて知られている。

この種の車両用発電装置では、軸方向に作動し得るクラ
ッチ状の部材にブラシを備え、ブラシを始動時には固定
子側に変位接触させまた始動後はその接触を解除するよ
うにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このような構成によれば、ブラシの厚み並びに
ブラシの移動量分だけクランクシャフトなどの回転軸の
軸方向にスペースを必要とする。

以上のような車両用発電装置は、車両用発電装置の小形
化を目的として提案されたものであるが、更なる小形化
が要望されている。

従って、この発明は、以上の実状に基づいて成されたも
のであり、更に小形化の達成が可能である車両用発電装
置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、この発明によれが、円周方向
にそれぞれ複数個配列し且つ互いに半径一方向に配列し
た始動用コイル１１及び発電用コイル１２を有する固定
子と、この固定子の外周を回転する界磁マグネット６を
有する回転子と、前記固定子の前記始動用コイル１に給
電するための導電路１３及びこの導電路１３と接触する
ブラシ２０を有する整流機構とを備え、 前記クランクシャフト１の回転数が一定値以上　゛に上
昇したことを検出して前記整流機構への給電を停止する
スイッチ回路３０を備えるようにする。

このような構成によれば、エンジン始動後直ちにブラシ
への通電を停止させることができる。

（実施例） 以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。な
お、各図において同一の符号は同様の対象を示すものと
する。

第１図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置の縦断
面図である。同図によれば、エンジンのクランクシャフ
トなどの回転軸１が車両用発電装置のケーシング内に侵
入しており、ケーシングを構成するエンドプレート２に
固定したベアリング３ａにその先端１ａが回動自在に支
持しである。

また、回転軸１の途中を後述する固定子に固定したベア
リング３ｂで支持している。回転軸１にはブラケット４
を介して回転子フレーム５を固定する。回転子フレーム
５は、平面部５ａ及びこの平面部５ａから立上がる側面
部５ｂから成り、側面部の内周面には界磁マグネット６
が一定の間隔で配列しである（第２図）、このような回
転子フレーム５及び界磁マグネット６は回転子であり、
フライホイルとして作用する。

固定子は、薄鋼板を積層し中心の円環状部分１０ａ（第
２図）から放射状に伸長するヨーク１０に始動用コイル
１１及び発電用コイル１２をそれぞれ円周状に配置して
成る。始動用コイル１１は発電用コイル１２に対して半
径方向内側に配置する。また、始動用コイル１１及び発
電用コイル１２の内側従ってヨーク１０の内側には整流
機構が組込んである。すなわち、ヨーク１ｏの内周には
円筒状で電気的な絶縁性を有する接触部材１３が配置し
てあり、この接触部材の上には第７図に展開的に示した
ような導電路１３ａ。

１３ｂ、１３ｃが形成しである。このような始動用コイ
ル１１及び発電用コイル１２を有するヨーク１０は、円
筒状の固定子ホルダ１４と共に、ボルト１５などにより
ケーシングに固定した固定子取付は部材１６（第３図）
にネジ止めする。固定子ホルダ１４は中空円筒状であり
、ベアリング３ｂを介して回転軸１が貫通している。

固定子ホルダ１４及び接触部材１３の間にはブラシ２０
を取付けたブラシホルダ２１が環装しである。ブラシホ
ルダ２１の詳細を第４図乃至第６図を参照しつつ説明す
る。ブラシホルダ２１は、回転軸１の先端１ａに近い側
から、カム部分２３、円板部分２４、及び円筒状部分２
５を備えて成る。カム部分２３は、正方形の各辺を弧状
に若干脹らませた外周２３ａと、固定子ホルダ１４を挿
通するための貫通孔２３ｂとを有する。外周部分２３ａ
の各弧状部分には切欠き部分２３ｃが形成しである。こ
の切欠き部分２３ｃには、回転子フレーム５に回動軸２
２ａをもって固定したガバナアーム２２の先端が係合す
る。このガバナアーム２２は互いに１８０度隔たった位
置に２つ設置する０円板部分２４は、カム２３及び円筒
部分２５よりも径が大きく、接触部材１３の端部を覆う
ような大きさとしである。この円板部分２４にはカム部
分２３の内径りとほぼ等しい内径りを有する円筒状部分
２５が連続している。この円筒状部分２５の互いに１８
０度隔たった位置には２つの第１ホルダ部分２６が形成
しである。ホルダ部分２６は、径方向外側に向かって立
上がる長方形の枠状部材を円筒部分２６と一体に形成し
て成る。このホルダ部分２６には外側に向かってパイア
スカを付与したスプリング（図示せず）を介して整流用
のブラシ２０を装備する。このブラシ２０は、導電路１
３ａ、１３ｂを接触させるためのブラシ２０ａ（第７図
）である。また、この第１のホルダ部分２６からそれぞ
れ４５度回転した位置に、互いに１８０度隔たった２つ
の第２のホルダ部分２７を形成しである。この第２のホ
ルダ部分２フも、第１のホルダ部分２６と同様の長方形
の枠状部材であり、同様に外側に向かってパイアスカを
付与したスプリング（図示せず）を介して整流用のブラ
シ２０を装備する。このブラシ２０は、導電路１３ａ、
１３ｃを接触させるためのブラシ２０ｂ（第７図）であ
る、このようなブラシ２０ａ、２０ｂの幾何学的配置は
、界磁マグネット６及び始動用コイル１１との間に回転
トルクが発生するように電流位相を合せるようにしたも
のである。ブラシホルダ２１のカム部分ｚ３の切欠き２
３ｃの位置もこのような観点から定める。

以上で説明したガバナアーム２２は、回転子フレーム５
に固定されて回転する。このため、回転数が低い内はガ
バナアーム２２の先端がブラシホルダ２１の切欠き部分
２３ｃに係合した状態にあり、ブラシホルダ２１は回転
子と共に回転する。

しかし、回転子の回転数が上昇するとガバナアーム２２
は、回転子の回転に伴う遠心力により釉２２ａを中心に
して半径外方向へ揺動し始める。

このため゛、ガバナアーム２２の先端がブラシホルダ２
１の切欠き部分２３ｃから解除されブラシホルダ２１は
回転子フレーム５と一緒には回転しなくなり静止する。

ガバナアーム２２とブラシホルダ２１との係合が解除さ
れる回転数は、ガバナアーム２２の形状並びにアーム２
２を引張るスプリング（図示せず）の力などに応じて、
適宜設定することができる。次に、第７図及び第８図を
参照しつつこの実施例の電気的構成を説明する。始動用
コイル１１の各導体は、第７図に示すように、界磁マグ
ネット６の極数に基づき所定の規則に従って各接触片１
３ａに接続しである。各接触片１３ａの下には互いに平
行な一連の導電路１３ｂ、１３ｃが配置してあり、導電
路１３ｂはスイッチ回路３０に接続され、導電路１３０
は接地しである。スイッチ回路３０は、スタータボタン
３１の操作に基づき始動用コイル１１に通電するための
ものである。すなわち、スタータボタン３１を閉成する
とオン状態にあるトランジスタ３３（後述する）を介し
てリレーコイル３４が付勢され、その接点３４ａが閉じ
て電源３２からの電流は導電路１３ｂ→ブラシ２０ａ→
接触片１３ａ→始動用コイル１１→ブラシ２０ｂ→導電
路１３ｃと流れて回転子を回転させるように界磁マグネ
ット６を横切る電界を形成する。すなわち始動トルクを
発生する。ここで、トランジスタ３３は回転数検出回路
３５によりオンオフされるものである、回転子の停止時
並びに低回転時にはオン状態にあり、回転子の回転数が
所定回転数となった場合にオフ状態とする。第８図はこ
のような回転数検出回路３５をスイッチ回路３０との関
係で詳細に示すものである。同図によれば、第７図のバ
ッテリ電源３２へ発電用コイル１２の出力を整流回路３
６により整流して充電電流を供給している０回転数検出
回路３５は、このような発電用コイル１２の一相の線電
圧をツェナダイオード３５ａ及び抵抗３５ｂの直列回路
から成る定電圧回路をオペアンプ３５ｃの反転入力に供
給する。

また、整流回路３６の正極側従ってバッテリ電源３２の
正極側の電圧を抵抗３５ｄを介してオペアンプ３５ｃの
非反転入力に供給する。このオペアンプ３５ｃの非反転
入力には、発電用コイル１２の他の一相も接続する。こ
のようなオペアンプ３５ｃは比較器として作動する。オ
ペアンプ３５ｃの出力端子は、正側電源に接続した抵抗
３５ｅと直列に接続したスイッチングトランジスタ３５
ｆのベースに接続しである。トランジスタ３５ｆはｎｐ
ｎ型であり、エミッタは接地である。抵抗３５ｅ及びト
ランジスタ３５ｆの節点はスイッチ回路３０のトランジ
スタ３３のベースに接続しである。すなわち、この節点
の出力が回転数検出回路３５の出力である。

次に、回転数検出回路３５の動作を説明する。

例えば、エンジンが始動しない状態では発電用コイル１
２の出力はないため、オペアンプ３５ｃには電源３２の
電圧が抵抗３５ｄを介して加えられるだけである。この
ため、オペアンプ３５ｃは出力を発生せずトランジスタ
３５ｃはオフ状態にあり、回路３５は出力を発生しない
。エンジンが始動すると発電用コイル１２は出力を送出
すが、始動直後の回転数が低い内は出力電圧が定電圧回
路３５ａ、３５ｂの設定電圧よりも小さく回路３５の出
力は変化しない、しかし、次第に回転数が上昇するに従
って発電用コイル１２の出力電圧が増大し定電圧回路３
５ａ、３５ｂの設定電圧を越えると、オペアンプ３５ｃ
は出力を発生しトランジスタ３５ｆをオン状態とする。

このため、トランジスタ３３のベース電位は引下げられ
トランジスタ３３はオフ状態となる。後述するが、この
とき接触部材１３従って始動用コイル１１の給電が停止
される。

以上からするに、エンジンの始動直後の回転数（２００
〜３００ｒｐＩ１１）では始動用コイル１１への給電を
続け、アイドル回転数（１０００ｒｐｍ付近）に到達す
る前に給電を停止するように、定電圧回路３５ａ。

３５ｂの設定値を定める。また、アイドル回転数前後の
所定回転数で前述のガバナアーム２２（第４図）も解除
するようにするが、ガバナアーム２２の解除に先立って
始動用コイル１１への給電を停止するように、ガバナア
ーム２２の解除される回転数が回転数検出回路３５の検
出回路数よりも高くなるように設定する。このように給
電を停止する回転数を設定すると、ガバナが作動し始め
てブラシの給電する位相がずれ始め、モータの回転負荷
となる前に給電を停止することができ、回転損失を低下
させることができる。

以下、この実施例全体の動作を説明する。エンジン始動
にあたってスタータボタン３１（第７図、第８図）を押
すと、トランジスタ３３オン状態にあるためリレー３４
に電流が流れてその接点３４ａが閉じる。このため、バ
ッテリ電源３２から電流が前述の経路「導電路１３ｂ→
ブラシ２０ａ→接触片１３ａ→始動用コイル１１叫ブラ
シ２０ｂ→導電路１３ｃ」で流れ、回転子に回転トルク
が発生する。このとき、ブラシホルダ２１はガバナアー
ム２２を介して回転子に連結されているため、一度回転
子が回転を始めるとブラシホルダ２１が回転し次々に始
動用コイル１１の導体への給電が行われ、回転子は回転
を持続する。この間に、エンジンが始動すると回転子の
回転従って回転軸１乃至は回転子フレーム５の回転数が
上昇する。この回転数の上昇は回転数検出回路３５（第
７図、第８図）で監視され、例えば回転数が１５００ｒ
ｐｍになると回転数検出回路３５のオペアンプ３５ｃが
作動しトランジスタ３５ｆをオン状態とする。トランジ
スタ３５ｆがオン状態となると、トランジスタ３３の電
位は接地電位に引下げられてオフ状態となり、リレー３
４への通電が遮断される。このため、リレー接点３４ａ
が開き導電路１３ｂ、１３ｃへの給電従って始動用コイ
ル１１への給電が停止される。このとき、ブラシホルダ
２１は未だ回転子と共に回転する。更に回転数が上昇し
例えば回転数が１５０Ｏｒ９ｍとなると、ガバナアーム
２２がブラシホルダ２１から外れ、ブラシホルダ２１は
回転子と共に回転しなくなり静止する。この状態ではエ
ンジンが安定に回転を持続する状態にあり、界磁マグネ
ット６の回転により発電用コイル１２に電力が発生する
。

（発明の効果） この発明によれば、以上のように発電用コイルの出力電
圧から回転子の回転数が一定値以上になったことを検出
する回転数検出回路を設け、整流回路への給電停止を指
令する信号を得るようにしたことにより、摺動を停止し
ているブラシに更に給電し接触部材を劣化させ又は電力
を無駄に消費するようなことがなく、小形で信顆性の高
い車両用発電装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置の縦断
面図、第２図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置
の固定子と回転子の配置関係を示す平面図、第３図はこ
の発明の実施例に係る車両用発電装置の固定子取付は部
材の平面図、第４図はこの発明の実施例に係る車両用発
電装置のブラシホルダの平面図、第５図はこの発明の実
施例に係る車両用発電装置のブラシホルダの一部断面図
、第６図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置の底
面図、第７図はこの発明の実施例に係る車両用発電装置
の電気系統図、第８図はこの発明の実施例に係る車両用
発電装置の電気系統の回転数検出回路の説明図である。 図面において、１は回転軸、２はケーシング、５は回転
子フレーム、６は界磁マグネット、１０は固定子ヨーク
、１１は始動用コイル、１２は発電用コイル、１３は接
触部材、２０はブラシ、２１はブラシホルダ、２２はガ
バナアーム、２３はブラシホルダ２１のカム部分、２４
はブラシホルダ２１の円板部分、２５はブラシホルダ２
１の円筒部分、２６．２７はホルダ部分、３０はスイッ
チ回路、３１はスタータボタン、３２はバッテリ電源、
３３はトランジスタ、３４はリレー、３５は回転数検出
回路、３６は整流回路である。 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円周方向にそれぞれ複数個配列し且つ互いに半径方向に
   配列した始動用コイル及び発電用コイルを有する固定子
   と、エンジンのクランクシャフトの回転に伴ってこの固
   定子の外周を回転する界磁マグネットを有する回転子と
   、前記固定子の前記始動用コイルに給電するための導電
   路及びこの導電路と接触するブラシを有する整流機構と
   を備え、 前記クランクシャフトの回転数が一定以上に上昇したこ
   とを検出して前記整流機構への給電を停止するスイッチ
   回路を備えたことを特徴とする車両用発電装置。