WO2004032312A1

WO2004032312A1 - 始動発電システム及び始動発電機

Info

Publication number: WO2004032312A1
Application number: PCT/JP2002/010358
Authority: WO
Inventors: Masahito Oosugi; Keizo Hayama
Original assignee: Mitsuba Corporation
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-15
Also published as: AU2002335196A1; EP1560318A4; JP4410680B2; JPWO2004032312A1; EP1560318A1

Abstract

エンジン始動時にはスタータモータとして機能し、エンジンの始動後は発電機として機能する始動発電機１を有する始動発電システムにおいて、始動発電機１は、複数個の突極１６が形成されたステータコア１４と、突極１６ｍに巻装されモータ時に使用されるモータ用コイル２１と、モータ用コイル２１とは異なる突極１６ｇに巻装され発電時に使用される単相の発電用コイル２２とを備える固定子３を備える。固定子３の外側には、エンジンのクランクシャフトに接続された回転子２が回転自在に配設される。回転子２には、複数個の界磁用マグネット４が周方向に沿って取り付けられる。モータ用コイル２１にはモータドライバが、発電用コイル２２にはオープンレギュレータが接続される。

Description

明細書始動発電システム及び始動発電機技術分野

本発明は、モータ及び発電機として機能する始動発電機を備えた小型二輪車用ェンジンゃ汎用ェンジン等の始動発電システムに関する。背景技術

モータとジェネレータは、回転電機としての基本構成が共通しているため、両機能の兼用機も多く存在する。例えば、小型二輪車やエンジン発電機等においては、エンジン起動用のスタータモータと、エンジンによって駆動される発電用のジエネレータとを兼用した始動 ·発電兼用機である始動発電機が多く用いられている。このような始動発電機は、モータ駆動用のドライバと、発電制御用のレギユレータを伴った始動発電システムを形成しており、エンジン制御用等に設けられた C P Uによってその動作が制御される。

ところが、このような始動発電システムでは、始動発電機においてモータ用と発電用のコイルを共用すると、モータとして機能するとき（以下、モータ時と称す）と発電機として機能するとき（以下、発電時と称す）の性能のバランスが取りづらいという問題がある。エンジン始動用のモータと、エンジンにて駆動されバッテリの充電等を行う発電機とでは求められる性能に差があり、共用コイルによりこれらを高いレベルで両立させることは非常に難しい。始動発電システムではエンジンを始動させることが第 1命題であり、これを優先してモータ性能を重視した設計を行わざるを得ない。このため、始動発電システムでは、始動発電機における発電機としての性能が犠牲にされ、所望の発電能力が得られないという弊害が生じていた。

モータ出力を重視した設計では、一般に、インダクタンスを小さくするため太いコイルを少なく卷いて卷線を形成する。ところが、インダクタンスの小さい卷線の場合、エンジン低速域（低回転域）での発電出力の立ち上がりが遅く、出力が低く抑えられてしまう。また、高速域（高回転域）では、発電出力の抑えが効かず出力が高すぎるという弊害を生じる。低速域での発電不足はアイドリング時のバッテリ消耗を招来し、高速域での発電過多はエンジンフリクションの増大による燃費低下を招来する。

そこで、かかる弊害をなくすため、コイルをモータ用と発電用とに分けて設定し、それらを適宜切り換えてモータ '発電両特性のバランスを図るものも提案されている。図 7は、このようにコイルを機能別に設定した始動発電機の巻線構造を示す説明図である。図 7のように結線された始動発電機では、モータ時にはコィル 5 1 a〜5 1 dを全て用いて出力を確保し、発電時にはコィノレ 5 1 dのみを用いて発電を行う。すなわち、発電時には黒く塗りつぶされたコイル 5 1 dのみが機能し、他のコイル 5 1 a〜5 1 cは休止状態となる。

このような始動発電機では、図 7のように例えば 3相のブラシレスモータの場合、発電用のコイルもモータ用のコイルと同様に 3相に結線されるのが一般的である。すなわち、コイル 5 1 a〜5 1 dは全て星形等の 3相結線となり、 3相のモータドライバによって駆動されると共に、発電用コイルの後段には 3相用のレギユレータが配設される。そして、コイル 5 1 dの起電力によってパッテリを充電し、バッテリが満充電状態となるとレギユレータをショート制御し、起電力を適宜接地へ逃がしている。

しかしながら、このような始動発電機を持つ始動発電システムでは、モータが例えば 3相のブラシレスモータの場合、発電用のコイルもモータ用のコイルと同様に 3相に結線される。このため、発電用コイルの後段には 3相用のレギユレ一タが必要となり、システムがコスト高となるという問題があった。また、 3相モ —タドライバと 3相レギユレータを制御する C P Uも F E Tやサイリスタ等を複雑かつ精緻に制御しなければならず、高い処理能力が求められ、この点においてもシステム価格が増大するという問題があった。特に、レギユレータ機能をも備えた 3相用モータドライバは非常に高価であり、その改善が望まれていた。加えて、従来の始動発電システムでは、パッテリが満充電状態となるとレギュレータをショート制御する構成のため、そこでエネルギロスが生じ、エンジンフリクションとなるという問題があった。本発明の目的は、モータ及び発電機として機能する始動発電機を有する始動発電システムにおけるモータ性能と発電性能のパランスを向上させ、制御回路の簡素化を図りシステムのコストを低減させることにある。発明の開示

本発明の始動発電システムは、エンジン始動時にはスタータモータとして機能し、前記エンジンの始動後は発電機として機能する始動発電機を有する始動発電システムであって、複数個の突極が形成されたステータコアと、前記突極に卷装され前記始動発電機がモータとして機能する場合に使用されるモータ用コイルと、前記モータ用コイルとは異なる突極に卷装され前記始動発電機が発電機として機能する場合に使用される単相の発電用コイルとを備える固定子と、エンジンのクランクシャフトに接続されると共に前記固定子の外側又は内側に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が周方向に沿って取り付けられた回転子と、前記モータ用コィルに接続され、前記回転子の位置に基づいて前記モータ用コィルを励磁し前記固定子の周囲に回転磁界を形成させるモータドライバと、前記発電用コイルに接続され、前記発電用コィルからの出力を制御するレギユレ一タとを有することを特徴とする。

本発明にあっては、始動発電機の卷線をモータ用コイルと発電用コィルに分けて独立させたことにより、各々を最適な卷線仕様とすることが可能となる。このため、発電用コイルを細線多卷数仕様とすることができ、低速時の発電出力向上と、高速時の発電抑制を図ることができる。また、発電用コイルが単相のため、発電用レギユレータに単相用の安価なものを採用でき、しかもオープン制御が可能となる。従って、システム価格を低減することが可能となると共に、高速時の発電抑制とオープン制御により低フリクシヨンが実現でき、燃費向上を図ることが可能となる。

前記始動発電システムにおいて、前記発電用コイルが卷装された前記突極の配置間隔を、前記永久磁石の個数 Nに対して、 X = 3 6 0 ° /Nを基準とし、前記 Xの整数倍又は前記 Xを整数で除した値に設定しても良い。これにより、発電用コイルが卷装された突極全てが永久磁石と常に同位相で対向し、発電用コイルから滑らかな単相出力を得ることが可能となる。

また、前記始動発電システムにおいて、前記モータ用コイルを各相の卷線からなる複数組のモータコイル群から構成し、前記発電用コィルを前記モータコイル群の間に配置さするようにしても良い。この場合、前記発電用コイルを隣接配置された複数の前記突極によって 1組の発電コイル群から構成することも可能である。

さらに、前記始動発電システムにおいて、前記発電用コイルが卷装された前記突極同士の間隔を、前記モータ用コィルが卷装された前記突極同士の間隔と異なる値に設定しても良い。この場合、前記発電用コイルが巻装された前記突極同士の間隔を、前記モータ用コイルが卷装された前記突極同士の間隔よりも広く設定することも可能であり、これにより、発電用コイルの卷数をモータ用コイルのそれよりも多くさせることができ、インダクタンス増による発電特性の改善が図られる。

加えて、前記始動発電システムにおいて、前記レギユレータをオープンレギュレータとしても良く、これにより満充電時におけるエネルギロスが回避され、低フリクションを実現できる。

一方、本発明の始動発電機は、エンジン始動時にはスタータモータとして機能し、前記エンジンの始動後は発電機として機能する始動発電機であって、複数個の突極が形成されたステータコアと、前記突極に卷装され前記始動発電機がモータとして機能する場合に使用されるモータ用コイルと、前記モータ用コイルとは異なる突極に巻装され前記始動発電機が発電機として機能する場合に使用される単相の発電用コイルとを備える固定子と、エンジンのクランクシャフトに接続さ 'れると共に前記固定子の外側又は内側に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が周方向に沿って取り付けられた回転子とを有することを特徴とする。

本発明にあっては、始動発電機の卷線をモータ用コイルと発電用コイルに分けて独立させたことにより、各々を最適な巻線仕様とすることが可能となる。このため、発電用コイルを細線多卷数仕様とすることができ、低速時の発電出力向上と、高速時の発電抑制を図ることができる。また、発電用コイルが単相のため、始動発電機に接続される発電用レギユレータに単相用の安価なものを採用でき、しかもオープン制御が可能となる。従って、始動発電機を含むシステムの価格を低減することが可能となると共に、高速時の発電抑制とオープン制御により低フリクションが実現でき、燃費向上を図ることが可能となる。

前記始動発電機において、前記発電用コイルが卷装された前記突極の配置間隔を、前記永久磁石の個数 Nに対して、 X = 3 6 0 ° /Nを基準とし、前記 Xの整数倍又は前記 Xを整数で除した値に設定しても良い。これにより、発電用コイルが卷装された突極全てが永久磁石と常に同位相で対向し、発電用コィルから滑らかな単相出力を得ることが可能となる。

また、前記始動発電機において、記モータ用コイルを各相の卷線からなる複数組のモータコイル群から構成し、前記発電用コイルを前記モータコイル群の間に配置するようにしても良い。なお、この場合、前記発電用コイルを隣接配置された複数の前記突極によって 1組の発電コイル群から構成することも可能である。さらに、前記始動発電機において、前記発電用コイルが巻装された前記突極同士の間隔を、前記モータ用コイルが卷装された前記突極同士の間隔と異なる値に設定しても良い。これにより、前記発電用コイルが卷装された前記突極同士の間隔を、前記モータ用コイルが卷装された前記突極同士の間隔よりも広く設定することも可能となり、発電用コイルの卷数をモータ用コイルのそれよりも多くし、インダクタンス増による発電特性の改善が図ることが可能となる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1である始動発電システムに使用される始動発電機の構成を示す断面図である。

図 2は、図 1の始動発電機の回転子と固定子の構成を軸方向から見た説明図である。

図 3は、図 1の始動発電機における回路構成を示す説明図である。

図 4は、 3相モータ用コイルを 4組配置した場合のコィル配置の一例を示す説明図である。

図 5は、突極を等分に配置し、モータ用コイルと発電用コイルを分散配置した場合のコィル配置の一例を示す説明図である。図 6、全タップ点灯方式を採用した場合における発電コイル関連の回路構成を示す説明図である。

図 7、従来の始動発電機の卷線構造を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1 )

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図 1は本発明の実施の形態 1である始動発電システムに使用される始動発電機の構成を示す断面図、図 2は図 1の始動発電機の回転子と固定子の構成を軸方向から見た説明図、図 3は図 1の始動発電機における回路構成を示す説明図である。

図 1の始動発電機 1は、ブラシレスモータと発電機を兼用したァウタロータ型の回転電機であり、自動二輪車における A C G (交流発電機）スタータとして使用される。始動発電機 1は、大きく分けて回転子 2と固定子 3とから構成されており、回転子 2には界磁用マグネット 4が、固定子 3には卷線 5が取り付けられている。固定子 3には、ホール I C 7を備えたセンサユニット 8がねじ 1 5によつて固定されている。ホール I C 7はセンサマグネット 6の外側に配設され、センサマグネット 6の磁極変化に伴いセンサ信号を出力する。

回転子 2は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）に取り付けられる。回転子 2は、固定子 3の外側に回転自在に配設され、フライホイールとしても機能する。回転子 2は、有底円筒形状のロータヨーク 1 1と、ロータヨーク 1 1に取り付けられクランクシャフトに固定されるボスロータ 1 2とを備えている。ロータヨーク 1 1とボスロータ 1 2は共に鉄等の磁'生材料にて形成されている。ロータヨーク 1 1の円筒部 1 1 aの内周面には、界磁用マグネット 4が周方向に沿つて複数個配設されている。ここでは、界磁用マグネット 4は、内面側の極性が交互に N極と S極になるように 1 2個等分に 3 0 ° ピッチで配置されている。

ボスロータ 1 2は、円盤状のフランジ部 1 2 aと略円筒形状のボス部 1 2 bと力らなる。フランジ部 1 2 aは、ロータヨーク 1 1の底部 1 1 bに同心的に取り付けられる。ボス部 1 2 bはフランジ部 1 2 aから回転中心線に沿って突設され、クランクシャフトにテーパ結合される。クランクシャフトが回転するとボス部 1 2 が共に回転し、回転子 2が卷線 5の外側にて回転する。ポス部 1 2 bの先端には円筒形状のセンサマグネット 6が取り付けられている。センサマグネット 6 は界磁用マグネット 4の磁極に対応して、同磁極数（1 2極）に着磁されている。センサマグネット 6の外周にはマグネットカバー 1 3が外装されている。

固定子 3は、複数枚の鋼板を重ねて形成したステータコア 1 4を備えている。図 2に示すように、ステータコア 1 4には複数個の突極 1 6が形成されており、突極 1 6の周囲に卷線 5が卷装されている。巻線 5は、モータ用コイル 2 1と発電用コイル 2 2に分かれている。モータ用コイル 2 1は 3組のモータコイル群 2 1 a〜2 1 c (以下、適宜コイル群 δ 1 a〜2 1 cと略記する）からなり、各コィル群 2 1 a〜2 1 cは等分に 1 2 0 ° 間隔で配置されている。コイル群 2 l a 〜2 1 c内には 3個のモータコイル用突極 1 6 mが隣接配置されている。突極 1 6 mには、 U， V，Wの三相のモータコイルが卷装されている。突極 1 6 m同士の間は、 1 8極構成の固定子と同様に、 2 0 ° 間隔に設定されており、 1 8極の半分である 9極が 3極ずつ 3組のモータコイル群 2 1 a〜2 1 cを形成している。発電用コイル 2 2も 3組の発電コイル群 2 2 a〜2 2 c (以下、適宜発電コィル群 2 2 a〜2 2 cと略記する）からなり、各コイル群 2 2 a〜2 2 cは等分に 1 2 0 ° 間隔で配置されている。発電コイル群 2 2 a〜2 2 c内には 2個の発電コイル用の突極 1 6 gが隣接配置されており、発電コイルが卷装されている。突極 1 6 gは、突極 1 6 mを 9極配置した残りのスペースに 2極ずつ 3組、訐 6極配置されている。すなわち、 3極分のスペースに 2極の突極 1 6 gが配置されてレヽる。発電コイル群 2 2 a〜2 2 c内の突極 1 6 g同士の間の角度は 3 0 ° に設定されており、全ての突極 1 6 gは常に同位相で界磁用マグネット 4に対向する。従って、 3組の発電コイル群 2 2 a〜2 2 cには同位相の起電力が生じ、発電用コイル 2 2では単相の発電が行われる。

突極 1 6 gは、前述のように、 3極分のスペースに 2極配置されているため、その間隔（3 0 ° ) が突極 1 6 mの間隔（2 0 ° ) よりも大きくなつている。すなわち、突極 1 6 g間の隙間は突極 1 6 m間のそれよりも広くなつている。従つて、突極 1 6 gには突極 1 6 mよりも多くコイルを卷回させることができる。また、発電用コイル 2 2はモータ用コイル 2 1から独立しているため、コイル径を発電用に設定することができる。つまり、突極 16 gに対し、モータ用コイル 2 1よりも細い線径のコイルを多く卷き付けて発電用コイル 22を形成できる。

これにより、発電用コイル 22のインダクタンスを大きく設定することが可能となり、エンジン低速域から発電出力が得られるようになる。従って、低回転域での発電性能が向上し、アイドリング時等における充電能力不足が解消する。また、エンジン高速域では、発電出力が抑えられ、高速域での発電過多によるェンジンフリクションを低減し燃費の向上を図ることが可能となる。

一方、モータコイル群 21 a〜21 cは、図 3に示すように U， V，Wの三相卷線が星形に結線された構成となっており、各コイル群 21 a〜21 cは互いに並列に接続されている。これに対し発電コイル群 22 a〜22 cは、群內にて隣接する突極 1 6 gに卷装されたコイル同士が直列に結線されると共に、各群同士も互いに直列に結線されている。また、モータ用コイル 21はモータドライバ 23 に、発電用コイル 22はオープンレギユレータ 24にそれぞれ接続されている。モータドライバ 23とオープンレギュレータ 24はパッテリ 25に接続され、パッテリ 25にはストップランプ等の負荷 26が接続されている。これらのシステムは C PU 27によって制御され、モータドライバ 23やオープンレギュレータ 24は CPU 27からの指令に基づいて作動する。

モータドライバ 23は、 FET31 a〜31 f を用いて形成したプリッジ回路からなるィンバータ 32を備えている。ィンバータ 32は、ホール I C 7の検出結果に基づいて回転磁界を形成するような電流をコイル群 21 a〜21 cに通電する通電制御機能を有しており、 6個の電界効果トランジスタ FET 3 1 a〜3 1 f と、それらに並列に接続された 6個の寄生ダイオード 33 a〜33 f を備えた構成となっている。

インバータ 32では、 3列の各ブリッジ列は Highサイドの各 FET 31 a , 3 1 c， 31 eと、 Lowサイドの各 FET 31 b, 31 d, 31 f とがそれぞれ直列に接続されている。この場合、 FET 31 a, 3 1 c， 31 eは共通にバッテリ 25 の +側、 FET31 b， 31 d, 31 f は共通にバッテリ 25の一側にそれぞれ接続されている。各ブリッジ列の各 FET 3 l a， 3 l c， 31 eと各FET31 b, 31 d, 3 1 f との各接続ノードには、コイル群 21 a〜21 cの各相がそれぞれ接続されている。すなわち、 FET 3 1 a， 31 bの間には U相、 FET 3 1 C 31 dの間には V相、 FET3 1 e, 31 f の間には W相のコイルが接続されている。また、 FET 31 a〜3 1 f の各ゲートは、 3相ブリッジドライバ 34 に接続されている。

オープンレギユレータ 24は、サイリスタ 35 a, 35 b、ダイオード 36 a， 36 bから構成されている。発電用コイル 22は、サイリスタ 35 aとダイォード 36 aの間と、サイリスタ 35 bとダイオード 36 bの間にそれぞれ接続されている。サイリスタ 35 a， 35 bは CPU27によって制御され、発電用コィル 22の起電力の向きに応じて適宜切り替えられる。また、 CPU 27ではパッテリ 25の電圧をモニタしており、バッテリ 25が満充電状態となるとサイリスタ 35 a, 35 bを共に OFFさせる。これにより、発電用コイル 22はオーブン状態となり、バッテリ 25の充電動作は停止される。

発電用コイル 22が単相のため、オープンレギュレータ 24は前述のような簡易な構成で対応でき、市販の汎用品を適用することができる。従って、高価な 3 相レギユレータが不要となり、安価なレギユレータの採用により安価なシステムを構築することが可能となる。

このような始動発電システムでは、自動二輪車のスタータスィツチが ONされると、 CPU 27はモータ用コイル 21に通電を行い始動発電機 1がモータとして機能する。 CPU 27はホール I C 7からのセンサ信号に基づいてモータドラィバ 23を制御し、 FET 31 a〜31 f を適宜 ON/OFFさせることによりモータ用コイル 21に通電し、回転子 2の周囲に回転磁界を形成する。これにより、回転子 2が回転駆動されエンジンが始動される。

エンジンが始動しスタータスィツチが OF Fされると、回転子 2がエンジンによって回転され、始動発電機 1は発電機として機能する。すなわち、回転子 2が固定子 3の周囲で回転すると、界磁用マグネット 4の磁界が発電用コイル 22を切り、起電力が生じ発電が行われる。このとき、 CPU27はオープンレギユレータ 24を制御し、パッテリ 25の充電を行う。パッテリ 25が満充電状態となつた場合には、前述のように、 CPU27はサイリスタ 35 a, 35 bを共に O FFする。このとき、発電用コイル 22はオープン状態となるため、ショート制 2 010358

御の場合のように、発電作用は生ぜず電力を無駄に捨てることがない。従って、その分エネルギロスがなくなり、前述の高速域での発電過多解消も相俟って、ェンジンフリクションを大幅に低減することができ、燃費を大きく向上させることが可能となる。

このように本発明の始動発電システムでは、卷線 5をモータ用コイル 2 1と発電用コイル 2 2に分けたことにより、各々を最適な卷線仕様とすることが可能となる。すなわち、モータ用コイル 2 1をモータ性能を重視した太線少卷数の設計 , としつつも、発電用コイル 2 2を細線多卷数とすることができ、低速時の発電出力向上と、高速時の発電抑制が実現される。また、 3相のモータ用コイル 2 1を持ちつつ、単相の発電用コイル 2 2を設けているため、発電用レギユレ一タに単相用の安価なものを採用でき、しかもオープン制御が可能となる。従って、システム価格を低減することが可能となると共に、高速時の発電抑制とオープン制御により低フリクションが実現でき、燃費向上を図ることが可能となる。

(実施の形態 2 )

次に、実施の形態 2として、実施の形態 1と同様の 3相の始動発電機においてコィルの組数を異にする例を示す。図 4は 3相モータ用コイルを 4組配置した場合のコイル配置の一例を示す説明図である。

図 4の始動発電機では、 3相のモータ用コイル 2 1が 4組と、単相の発電用コィル 2 2が 2組が設けられている。モータ用コイル 2 1はモータコイル群 2 1 a 〜2 1 dからなり、発電用コイル 2 2は発電コイル群 2 2 a， 2 2 bから構成される。コイル群 2 l a , 2 l bは図中左側に、コイル群 2 1 c , 2 1 dにそれぞれ配置され、両群の間に発電コイル群 2 2 a , 2 2 bが配置される。

コイル群 2 1 a〜2 1 dでは、各突極 1 6 mはここでも 2 0。間隔に設定されており、 1 8極のうち 1 2極が 3極ずつ 4組のモータコイル群 2 1 a〜2 1 dを形成している。コイル群 2 2 a , 2 2 bは 1 8 0 ° 間隔をあけて配置されており、突極 1 6 gは、突極 1 6 111を1 2極配置した残りのスペースに 2極ずつ 2組、計 4極配置されている。コイル群 2 2 a， 2 2 b内の突極 1 6 g同士の間の角度は 2 0 ° に設定されており、隣接配置された突極 1 6 gと突極 1 6 mとの間は 3 0 ° の間隔が設けられている。この場合、発電用コイル 2 2から単相出力を得る 2002/010358

ためには、全ての突極 1 6 gを常に同位相で界磁用マグネット 4に対向させるベく、界磁用マグネット 4も 2 0 ° ピッチで 1 8個配置される。

(実施の形態 3 )

さらに、実施の形態 3として、実施の形態 1と同様の 3相の始動発電機において突極 1 6を等分に配置し、モータ用コイル 2 1と発電用コイル 2 2を分散配置した例を示す。図 5はその場合のコイル配置の一例を示す説明図である。

図 5の始動発電機では、実施の形態 1と同様、 3相のモータ用コイル 2 1が 3 組と、単相の発電用コイル 2 2が 3組が設けられている。ここでは、各突； l 6 ( 1 6 m, 1 6 g ) は 2 0 ° 間隔で等分に 1 8極設けられている。モータ用コィル 2 1はモータコイル群 2 1 a〜2 1 cからなり、発電用コイル 2 2は発電コィル群 2 2 a〜2 2 cから構成される。コイル群 2 l a , 2 1。は11相と， W相が分離され、コイル群 2 1 bは U , V, W相の各相が分離配置されている。コィ、ル群 2 2 a， 2 2 bは 3極のうち 1極が分離され、コイル群 2 2 cは 3極が全て分離配置されている。そして、コイル群 2 1 aの U相と V相の間にコイル群 2 2 aの分離された 1極が配置されるなどして、各コイル群が図 5のように分散配置されている。

(実施の形態 4 )

加えて、実施の形態 4として、実施の形態 1と同様の 3相の始動発電システムにおいて全タップ点灯方式を採用した例を示す。図 6はその場合における発電コィル関連の回路構成を示す説明図である。

ここでは、図 6に示すように、オープンレギユレータ 2 4と接地との間に A C 負荷 2 8が配設されている。 A C負荷 2 8としては、例えばヘッドライトなどのように、エンジンが作動している間は点灯するが、エンジンが停止すると消灯するものなどが設置される。オープンレギユレータ 2 4の後段には、バッテリ 2 5 と並列に D C負荷 2 9が接続されている。 D C負荷 2 9としては、例えばストツプランプなどのように、エンジンの作動の有無とは無関係に点灯するものが設置される。本発明によるシステムでは、発電用コイル 2 2は単相の交流を出力するため、このようないわゆる全タップ点灯方式を採用して負荷を接続することができ、電装設計の自由度を向上させることが可能となる。本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、本発明は汎用エンジンなど、自動二輪車以外の他の始動発電システムにも適用可能である。また、前述の実施の形態では、ァウタロータ型のブラシレスモータの例を示したが、回転子が固定子の内側に配設されるいわゆるインナーロータ型のブラシレスモータの始動発電機に本発明を適用することも可能である。また、前述の実施の形態では、 3相のモータに本発明を適用した例を示したが、本発明の適用対象はこれらには限定されず、 5相モータ等、さらに多相のものにも適用可能である。さらに、突極 1 6や界磁用マグネット 4の数、コイル群の数なども前述の例には限定されない。

本発明の始動発電システムによれば、始動発電機の卷線をモータ用コイルと発電用コィノレに分けて独立させたことにより、各々を最適な卷線仕様とすることが可能となる。このため、発電用コイルを細線多巻数仕様とすることができ、低速時の発電出力向上と、高速時の発電抑制を図ることができる。また、発電用コィルが単相のため、発電用レギユレータに単相用の安価なものを採用でき、しかもオープン制御が可能となる。従って、システム価格を低減することが可能となると共に、高速時の発電抑制とオープン制御により低フリクションが実現でき、燃費向上を図ることが可能となる。

また、本発明の始動発電機によれば、卷線をモータ用コイルと発電用コイルに分けて独立させたことにより、各々を最適な卷線仕様とすることが可能となる。このため、発電用コイルを細線多卷数仕様とすることができ、低速時の発電出力向上と、高速時の発電抑制を図ることができる。また、発電用コイルが単相のため、始動発電機の後段に接続される発電用レギュレータに単相用の安価なものを採用でき、しかもオープン制御が可能となる。従って、始動発電機を含むシステムの価格を低減することが可能となると共に、高速時の発電抑制とオープン制御により低フリクションが実現でき、燃費向上を図ることが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . エンジン始動時にはスタータモータとして機能し、前記エンジンの始動後は発電機として機能する始動発電機を有する始動発電システムであって、複数個の突極が形成されたステータコアと、前記突極に卷装され前記始動発電機がモータとして機能する場合に使用されるモータ用コイルと、前記モータ用コィルとは異なる突極に卷装され前記始動発電機が発電機として機能する場合に使用される単相の発電用コィノレとを備える固定子と、

エンジンのクランクシャフトに接続されると共に前記固定子の外側又は内側に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が周方向に沿って取り付けられた回転子と、

前記モータ用コイルに接続され、前記回転子の位置に基づいて前記モータ用コィルを励磁し前記固定子の周囲に回転磁界を形成させるモータドライバと、前記発電用コィルに接続され、前記発電用コィルからの出力を制御するレギュレータとを有することを特徴とする始動発電

2 . 請求項 1記載の始動発電システムにおいて、前記発電用コイルが卷装された前記突極の配置間隔は、前記永久磁石の個数 Nに対して、 X = 3 6 0 ° /Nを基準とし、前記 Xの整数倍又は前記 Xを整数で除した値に設定されることを特徴とする始動発電システム。

3 . 請求項 1又は 2記載の始動発電システムにおいて、前記モータ用コイルは各相の卷線からなるモ一タコィル群を複数組有し、前記発電用コィルは前記モータコイル群の間に配置されることを特徴とする始動発電

4 . 請求項 3記載の始動発電システムにおいて、前記発電用コイルは隣接配置された複数の前記突極によって 1組の発電コイル群を形成することを特徴とする

5 . 請求項 1〜4の何れか 1項に記載の始動発電システムにおいて、前記発電用コイルが巻装された前記突極同士の間隔を、前記モータ用コイルが卷装された前記突極同士の間隔と異なる値に設定したことを特徴とする始動発電：

6 . 請求項 5記載の始動発電システムにおいて、前記発電用コイルが卷装された前記突極同士の間隔は、前記モータ用コイルが卷装された前記突極同士の間隔よりも広いことを特徴とする始動発電 V

7 . 請求項 1〜6の何れか 1項に記載の始動発電システムにおいて、前記レギユレータがォープンレギユレータであることを特徴とする始動発電システム。

8 . エンジン始動時にはスタータモータとして機能し、前記エンジンの始動後は発電機として機能する始動発電機であって、

複数個の突極が形成されたステータコアと、前記突極に卷装され前記始動発電機がモータとして機能する場合に使用されるモータ用コイルと、前記モータ用コィルとは異なる突極に卷装され前記始動発電機が発電機として機能する場合に使用される単相の発電用コイルとを備える固定子と、

エンジンのクランクシャフトに接続されると共に前記固定子の外側又は内側に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が周方向に沿って取り付けられた回転子とを有することを特徴とする始動発電機。

9 . 請求項 8記載の始動発電機において、前記発電用コイルが卷装された前記突極の配置間隔は、前記永久磁石の個数 Nに対して、 X = 3 6 0 ° /Nを基準とし、前記 Xの整数倍又は前記 Xを整数で除した値に設定されることを特徴とする始動発電機。

1 0 . 請求項 8又は 9記載の始動発電機において、前記モータ用コイルは各相の巻線からなるモータコィル群 'を複数組有し、前記発電用コィルは前記モータコィル群の間に配置されることを特徴とする始動発電機。

1 1 . 請求項 8〜1 0の何れか 1項に記載の始動発電機において、前記発電用コイルが卷装された前記突極同士の間隔を、前記モータ用コイルが卷装された前記突極同士の間隔と異なる値に設定したことを特徴とする始動発電機。