JPS6392243A - 車両用交流充電発電機 - 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〕 本発明は交流発電機に係り、特に自動車等に搭載され蓄
電池を充電する車両用交流充電発電機に係る。

〔従来の技術〕

従来自動車の蓄電池充電用交流発電機は、例えば特公昭
４４−４４５１号公報等に記載のように、星形結線の三
相電機子巻線から成る充電発電機を有し、この三相交流
出力をダイオード等により構成される三相全波整流回路
を介して直流出力とすることがで知られており、特に高
出力化のために、上記三相巻線の中性点をやはりダイオ
ード等の整流器を介して第３高調波成分をも有効に取り
出すことが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の様な従来技術では、上記三相交流発電機の整流出
力は蓄電池のコンデンサ効果によりその脈動（リップル
）を約０．２〜０．５Ｖ程度まで抑制することが可能で
ある。しかしながら、整流器の出力端子と上記蓄電池と
の間の距離が長く、その配線のためのケーブルの配線抵
抗が大きくなると、整流出力端子電圧の整流リップル電
圧は電気負荷の増大とともに増加することとなり、特に
上記従来技術に示されるような電機子巻線の中性点に整
流器を接続してその出力を増大する方式では。

発電機ノ回転数が約２０００〜３０００ｒｐｍ付近に達
するとその整流出力の脈動（リップル）電圧が急激に増
大してしまう。

このような整流出力の脈動（リップル）電圧の増大は、
ラジオの雑音の増大１種々の車載電子装置に対する悪影
響を生じ、さらには車載された冷却用のモータで、モー
タのハウジングの共振点と前記脈動（リップル）電圧の
周波数がほぼ一致するエンジン回転数で共鳴し異音を発
し運転者に不快感を与える等の現象を生じる。特に近年
においては種々の電子式制御装置が搭載される一方その
取付スペースは狭くなっており、かかる悪影響は著しい
。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の欠点等に鑑み、
その整流脈動（リップル）電子の低減を行い得る車両用
充電発電機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、電機子巻線と界磁巻線と、内燃機関の回
転に同期して回転する回転界磁に応じて上記電機子巻線
に誘起される交流出力を整流する整流器を有し、上記整
流器からの整流出力により蓄電池を充電する車両用交流
充電発電機であって、上記電機子巻線は星形結線された
５相の電機子巻線から構成され、かつ上記整流器は５相
全波整流器により構成された車両用交流充電発電機によ
り達成される。

〔作用〕

上記の構成になる車両用交流充電発電機において、５相
の交流出力は５相の全波整流器により全波整流され、そ
の結果、上記整流出力の脈動率は低減され、もって整流
出力のリップル電圧により生ずる悪影響を防止し得る。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図を用いて詳細に説明する。

第１図において、車両用交流充電発電機１は固定子のス
ロット内にそう人固設された５相の電機子巻線２と回転
子に設けられた界磁巻線３を有している。上記５組型機
子巻線は、図からも明らかなように、星形（Ｙ形）に結
線され、それらは中性点４で接続されている。

上記の様な５相の電機子を有する発電機１からの発生交
流出力は５相全波整流器５により直流に全波整流された
後、例えば車載の蓄電池６に接続され、さらには電気負
荷７に接続されている。この５相全波整流器５は、図示
のように、１０個のダイオードをいわゆる直並列に５相
分有するものである。特に本実施例においては、これら
のダイオードを、逆回復時間の短い特性を有するいわゆ
るファスト・リカバリー・ダイオードとしている。

このようなファスト・リカバリー・ダイオードにより余
波整流器５を構成する場合、転流時のサージを最小限に
抑えることが可能となり、整流出力の脈動成分の減少に
効果的である。

次に、上記蓄電池６の端子電圧は、既に知られた構成に
なるいわゆる電圧調整器８に接続されている。この電圧
調整器８は、既知のように、上記蓄電池６の端子電圧を
検出し、この電圧値が所定の値以下になった時には発電
機１の界磁巻線３に界磁電流を供給し、それ以上の場合
には遮断することにより上記蓄電池６の端子電圧を一定
のするようその充電電流を制御するものである。

以上に述べた構成において、上記５組型機子巻線２から
の交流出力は５相全波整流器５により全波整流されて直
流出力となる。この場合、各相の交流出力波形をサイン
カーブとし、その最大値を１として基準化し、整流器の
順方向電圧降下を零（Ｏｖ）とすると、５相整流出力の
脈動率ＲＶＲδは Ｖ６ＡＶ！ により求められる。ここでＶ５Ｍ＾χは整流出力の最大
値であり５相整流出力の場合は２ｓｉｎ　２π１５とな
り、■３とＩＮは整流出力最小値であり、１＋ｃｏｓπ
１５となる。

また、Ｖδ＾ＶＥは整流出力の平均値であり、以下の式
により求められる。

・・・（２） そして、これらを計算すると、５相の場合の整流出力脈
動率ＲＶＲは、０．０５　　という値になる。

また、第２図には、上記５相交流出力の整流出力ＶＩＳ
Ｒを横軸に電気角をとって表わされている。この縦軸の
整流出力（電圧）ＶＩＳＲは、上記と同様に１相分の交
流出力の最大値を１として表わしている。

一方、第３図（ａ）及び（ｂ）には、３相出力の整流出
力波形及び４相の場合の整流出力波形が示されている。

これらの図を第２図と比較して明らかなように、５相の
場合の整流出力の脈動率は３相、４相に比較して十分小
さくなっており、その平均値も高くなっているが、さら
にこれを上記と同様してその脈動率により比較すると以
下の様になる。

すなわち、３相の場合には、整流出力のＶａＲの最大値
ＶＩＩＭＡＸは１丁であり、その最小値Ｖ３ＭＩＮは３
／２である。一方、整流出力平均値ｖ８＾ＶＥはπ ・・・（３） により求められ、さらに上記第（１）式を利用して３相
の脈動率ＲＶ　Ｒｓを求めると、約０．１４となり、５
相の場合の値より大きな値となる。これは３相出力の整
流出力の整流出力の脈動は５相の場合に比較して大きい
ことを意味する。

次に４相の場合には、上記計算式によりその脈動率ＲＶ
　Ｒ４を求めると、これは約０．３３　という値になり
、５相の場合に比較してその脈動が大きいばかりか、さ
らに上記３相の場合よりも大きくなってしまうことを意
味する、これは、４相では、各相の相電圧が電気角的に
直交しているため、２相の場合と同様になることによる
。

さらに６相の場合には、上記と同様に電圧角的にみると
３相と同様になってしまい、その脈動率ＲＶ　Ｒｅは約
０．１４　という値になる。

次に、本発明になる５相交流充電発電機を自動車に実際
に搭載して行なった実測によると、３相発電機を５相化
した場合、負荷電流により電機子反作用が発生し出力波
形は歪んでくるが、３相の場合も同じであり、配線、蓄
電池等を同一条件として実測した場合のリップル電圧は
０．５　（Ｖ）から０．２５　　（Ｖ）に低減された。

また、ラジオノイズで４５ｄＢが４０ｄＢに、モータ音
は聴感では確認できないレベルにまで具体的には２９ｄ
Ｂから２５ｄＢまで低減することができることが確認さ
れた。

一方、５相発電機の製作においては、従来の３相発電機
の場合１２極が主流であったが、５相発電機では８極〜
１０極程度が量産性もあり、電機子コイル巻線作業上か
らも最適であることが確認できており、又５相化により
８極の場合同一体格での出力増大の効果も１０％上昇す
ることが確認できた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明になる蓄電池充電用交流発電
機においては、整流リップル電圧を従来品と比較して大
巾に小さくすることができるため雑音発生により車載の
種々の電気負荷に与える悪影響を小さくできると共に高
出力化も図れるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる車両用交流充電発電機の一実施例
を示す回路図、第２図は第１図に示す発電機の整流出力
のリップル波形を示す図、第３図（ａ）（ｂ）は、本発
明との比較のため、３相及び４相の交流発電機の整流出
力のリップル波形を示す図である。 １・・・発電機、２・・・電機子巻線、３・・・界磁巻
線、５・・・５相全波整流器、６・・・蓄電池、７・・
・電気負荷、６１　図 も２図 電ＦＬ肖 躬３０ 電ん＾ （ｂ） 窒乳邑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電機子巻線と界磁巻線と、内燃機関の回転に同期し
   て回転する回転界磁に応じて上記電機子巻線に誘起され
   る交流出力を整流する整流器を有し、上記整流器からの
   整流出力により蓄電池を充電する車両用交流充電発電機
   において、上記電機子巻線は星形結線された５相の電機
   子巻線から構成され、かつ上記整流器は５相全波整流器
   により構成されていることを特徴とする車両用交流充電
   発電機。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記５相全波整流
   器はファースト・リカバリー・ダイオードにより構成さ
   れていることを特徴とする車両用交流充電発電機。