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    公开号:WO1986004465A1
    申请号:PCT/JP1983/000176
    申请日:1983-06-01
    公开日:1986-07-31
    发明作者:Yoshiyuki; Iwaki；Akio; Matsumoto；Mitsuyoshi; Yokota
    申请人:Iwaki Yoshiyuki；Matsumoto Akio；Yokota Mitsuyoshi；
    IPC主号:H02J7-00
    专利说明:
    [0001] 明 细細
    [0002] 発 明 の名 称
    [0003] 車両用 交流発電機
    [0004] 技術分野
    [0005] こ の発 明 は 車両用 に 使用 さ れ 、 バ ッ テ リ を 充電 す る 交流発電機 に 関 す る も の で あ る
    [0006] 背景技術
    [0007] 第 1 図 は 従来の 車両用 交流 発 の 一例 を 示す 電 気 回 路図 で 、 図 に お い て 、 ひ） は 三相結線 さ れた 交流出 力 を 発生す る 電機子巻線、 （2) は 界磁巻線 で こ れ.ら は 三相交流発電機 を 構成 し て い る 。 （3)·は こ の 電機子巻線（1) .か ら の交流 出 力 を 整流 す る 主 '整流 装置 、 （4) は 電機子巻線（1) か ら の 交流 出 力 を 整流す る 補助整流装置、 （5) は 界磁巻線 （2) に 流れ る 励磁電 流 を 断続す る 電圧制御装置 、 （6) は キ ー ス ィ ッ チ 、 ） は こ の キ ー ス ィ ツ チ （6) に 直列接続 さ れた 充電表 示灯 （ チ ャ ー ジ ラ ン プ ） 、 （8) は ノ、' ッ テ リ であ る 。
    [0008] そ し て 、 主整流装置（3) の 出 力 に よ っ て 充電 さ れ る ノ ッ チ リ （8) の 正極側 は キ ー ス ィ ツ チ （6) と 充電表 示灯（7) お よ び界磁卷線（2) を 直列 に介 し て 電圧制御 装置（5) に 接続 さ れ 、 ま た 、 補助整流装置 （4) の 出 力 は 電圧制御装置 （5) に 接続 さ れ る と 共に 、 界磁巻線
    [0009] (2) を 介 し て 電圧制御装置 （5) に 接続 さ れ て い る 。
    [0010] こ の よ う に 構成 さ れ た 回路の 動作 に つ い て 説 明 す る 。 ま ず 、 キ ー ス ィ ッ チ （6) 力 閉路 さ れ る と 、
    [0011] パ ッ テ リ （8) (+)-4- ー ス ィ ツ チ （6) — 充電表示灯（7) —
    [0012] 界磁卷線（2) — 電圧制御装置（5) — パ ッ テ リ （8) (-) .
    [0013] の経路 を 通 し て 界磁巻線（2) に 励磁電流が流れ る
    [0014] つ ぎ に が 回 転 し 、 発電機 の 端子電圧が上昇 す る と 、 補助整流装置（4) か ら 界磁巻線（2) に 励磁電 流が供.給 さ れ、 こ の発電機は 自 励発電機 と し て 発 電 を 開始す る 。
    [0015] し か し な 力 ら 、 こ の よ う な 構成 の 車両用交流発 電機 に お い て は 、 出 力電流 の 一部 を 励磁電流 と し て 消費 す る こ と に な り 、 発電機 の 出力電流 の 約 1 0 % 前後に 相 当 す る 励磁電流分 だ け 出 力 が β下 し た り 、 ま た 、 余分 に 機関 の 動力 を 消 費す る と い う 欠 点 力 あ っ た 。
    [0016] 発明 の 開示
    [0017] こ の発明 は 励磁電流 を バ ッ テ リ 以外の 電源か ら 供給す る よ う に し 他励発電機 と し て 構成 し た の で 同 一寸法の 発電機に おい て 出力 電 流 を 例 え ば 1 0%
    [0018] ΟΜΡΙ
    [0019] 、, WIPO 、 程度多 く 出 す こ と が で き る と い う 効果 を 有す る 。 ま た 、 の発明 で は 、 界磁卷線 の 励磁電流 を 機 力 を 使用 し な い太陽電池か ら 供給す る こ と に よ り を 小型化 し 、 か つ の 効率 も 改 善 で き る 効果 を 有す る
    [0020] し か も 、 の 発明 で は 、 界磁巻線の励磁電流 を 関 の振動 を 電気 に 変換す る 圧電素子か ら 供給 す る に よ り 、 関 の振動 を有効 に 利用 し て 発電 機 の効率 を 改善 で き る 利点 を 有す る 。
    [0021] 更 に こ の 発明 で は 、 界磁卷線 の 励磁 を 機関 の廃 熱 を 熱電変換す る 他励用 電源 に よ り 行 う 他励手段 を 設 け て 、 発電機 を他励発電機 と す る こ と に よ り 、 機関 の 動力 を 何 ら 使用 す る こ と な く 機関 の廃熱 を 有効的 に 利用 し て 発電機 の 効率 を 改善 で き る 利点 を 有す る 。
    [0022] 図 面 の 簡単な 説明
    [0023] 第 1 図 は 従来 の 車両用 交流発電機 を 示す 回 路図 、 第 2 図 は こ の 発明 に よ る 車両用 交流 発電機の 一実 施例 を 示す 回路図 、 第 3 図 は こ の 発明 の 効果 を 明 ら か に す る た め に 従来 の 発電機 と 比較 し て 示す特 性 図 、 第 4 図 は こ の 発明 に よ る 車両用 交流発電機
    [0024] / O.MPI の他の 実施例 を 示す 回 路図 、 第 5 図 は こ の 発明 に よ る 車両用 交流発電機の他 の別 の 実施例 を 示す 回 路図 、 第 6 図 は こ の 発明 に よ る 車両用 交流発電機 の更 に 他 の 実施例 を 示す 回路図 で あ る 。
    [0025] 発明 を 実施す る た め の 最良 の形態
    [0026] 第 2 図 は こ の 発 明 の 一実施例 を 示す 回 路図 で 、 第 2 図 に お い て 、 （9) は バ ッ テ リ （S) 以外の 電源 で あ り 、 第 2 の バ ッ テ リ 、 ま た は 第 2 の発 等か ら な り 、 端 は 上記界磁卷線（2) に 他端 は 接地 さ れ て い る
    [0027] こ の実施例の も の で は 、 機関 が始動す る と 、 電 源 (9) →界磁巻線 （2) →電圧調整装置（5) →電源（9) と 励 磁電流 が流れ てい る の で 、 発電機 は発電 を 開始す る 。 上記 の よ う に バ ッ テ リ 以外 の 電 '源 0) か ¾ 励磁 電流 を流 し 他励発電機 と し て構成 さ れ て い る の で 第 3 図 に 示 し た よ う に 従来 の 発電機 と 比較す る と 励磁電流分 だ け発電開始 が早 く 、 出 力電流 も 励磁 電流分 だ け 多 く な っ て い る 。
    [0028] こ の発 明 の他 の 実施例 を 第 4 図 に 示す。
    [0029] ^ は 車両 の屋根 ま た は ボ ン ネ ッ ト な ど に 装着 さ れ た 太陽電池 ア レ イ 、 0¾ は こ の 太陽電池 ア レ イ （10
    [0030] ΟΜΡΙ
    [0031] ル 曹0 か ら の 発生電圧 を 検出 し 開 閉 動作 を 行な う 開閉器 ^ は太陽電池 ァ レ イ と 開閉器（U) と の 間 に 順方向 接続 さ れ た 逆流 阻止用 の ダ イ ォ ー ド で あ る 。
    [0032] そ し て 、 開 閉器 な と ダ イ オ ー ド ^ の 接続点 は 界 磁巻線（2) を 介 し て 電圧制御装置（5) に 接続 さ れ、 ま た 、 負極側 を 接地 し た バ ッ テ リ （8) の'正極側 は 開 閉 器 に 接続 さ れ る と 共 に 、 キ ー ス ィ ッ チ （6) を 介 し て 電圧制御装置（5) に 接続 さ れ て い る 。
    [0033] つ ぎ に こ の第 4 図 に 示す実施例の 動作 を 説 明 す る 。 ま ず 、. 太陽電池 ア レ イ の 発生電圧が予 め 定 め ら れた 設定値以上 の場合に は 、 開閉器 （Π) は 開路 さ れ て い る の で 、
    [0034] 太陽電池 ア レ イ 0) — ダ イ ォ ー ド ^ ー 界磁巻線 （2) 一電圧制御装置（5) — 太陽電池 ァ レ イ (
    [0035] の経路 を 通 し て界磁巻線 （2) に 励磁電流 が流れ る 。 つ ぎ に 、 機関 が 回転す る と 、 そ の 発電機 は他励発 電機 と し て 発電 を 開始 す る 。
    [0036] こ の よ う に 、 励磁電流が太陽電池 ア レ イ な0 か ら 界磁巻線（2) に 供給 さ れ る の で 、 横軸 に 回転速度
    [0037] ( r pm ) 、 縦軸 に 出 力 電流 を と つ て表わ し た 特性 比較図 で あ る 。 第 3 図 に 示す よ う に 、 従来の 発電 機 の特性（b) と 比較 し 、 本考案 に よ る 発電機の 特性 (a)の発電 開始 の 回転速度が
    [0038]
    [0039] 眩 く な り 、 出 力 電流 も 界磁電流 I Fだ け増加す る と に な る
    [0040] ま た 、 夜間 あ る い は 雨天の 日 な ど の よ う に 、 太 陽光線が不足す る 場合に は 、 開 閉 器 W が閉路 し 、 電圧の高 い "
    [0041] パ ッ テ リ （8) (+) — 開 閉器 ί 一 界磁巻線（2) — 電圧制 御装置（5) — バ ッ テ リ （8) Η
    [0042] の 経路で界磁巻線（2) に.励磁電流 が流れ る よ う に補 助 回路 を 構成 し て い る 。 '
    [0043] 以上説 明 し た よ う に 、 本実施例 に よ れ ば 、 界磁 巻線の 励磁電流 を 機関動力 を 使用 し な い 太陽電池 か ら 供給す る よ う に し た の で 、 同 一寸法の 従来の 発電機 に 比較 し 出 力 電流 を 多 く 出 す こ と が で き 、 実質的 に 発電機 の 小型化 と な り 、 かつ発電機 の効 率 も 改善 で き る と い う 優れた 効果 を 発揮 で き る 。 第 5 図 は こ の 発明 の他 の 別 の 実施例 を 示す も の で 第 5 図 に お い て 、 は 機 関 の 振動 を 電気に変換す る 圧電素子 で、 こ の 圧電素子 ^ は ロ ッ シ エ ル塩、
    [0044] Ο ΡΙ
    [0045] o 水晶 な ど で構成 さ れ て い る 。 （^ は 圧電素子 に 並 列 接続 さ れ て そ の 発生電圧 を 一定値以下 に 抑制 す る た め の ノ リ ス タ な ど の サ ー ジ 吸収素子 、 5) は 圧 電素子 ^ の 発生 し た 電気 工 ネ ル ギ を 蓄積 し 、 平滑 し て 発電機の 界磁巻線（2) へ電気出 力 を 供給す る コ ン デ ン サヽ な$ , な は 逆流 阻止用 の ダ イ オ ー ド 、 ) は 上 記 コ ン デ ン サ ^ の 端子電圧 を 検出 し 開 閉 動作 を 行 う 開 閉器 で あ る 。
    [0046] そ し て 、 他端 を 接地 し た 圧電素子 ^ の 一端 は ダ ィ ォ ー ド ½ , W を 順方向 に 直列 に 介 し て 開 閉 器 ^ に 接続 さ れ 、 こ の ダ イ オ ー ド な と 開閉器 OS) の 接続 点 は 界磁巻線（2) を 介 し て 電圧制御装置 （5) に 接続 さ れ ま た 、 負極側 を 接地 し た バ ッ テ リ （8) の 正極 脚 は 開 閉器 に 接続 さ れ る と 共 に 、 キ ー ス ィ ッ チ （6) を 介 し て 電圧制御装置（5) に 接続 さ れ て い る 。
    [0047] つ ぎ に こ の第 5 図 に 示す実施例 の 動作 を 説 明 す る 。 ま ず、 コ ン デ ン サ （^ の 端子電圧が予 め 定 め ら れ た 設定値以下 の 場合 に は 、 開 閉 器 （18) は 閉 路 し て い る の で 、
    [0048] バ ッ テ リ （8) (+) — 開閉 器 ^ 一界磁卷線（2) —電圧制 御 装置（5) — バ ッ テ リ （8) H
    [0049] OMPI
    [0050] —'画— の 経路 を 通 し て 界磁巻線（2) に 励磁電流が流れ、 機 関 が回 転す る と 発電 を 開始す る 。 つ ぎ に 、 ェ ン ジ ン の振動に よ り 圧電素子（^ に 力 が加 わ る と 起電力 が発生 し 、 ダ イ オ ー ド ^ を 通 し て 電流 が流れ、 コ ン デ ン サ ^ の端子電圧が上昇す る 。 そ し て 、 そ の 端子電圧が予 め 定め ら れた 設定値 に達す る と 、 開 閉器 ） は 開 路 し 、
    [0051] コ ン デ ン サ ^ — ダ イ ォ ー ド な 7) —界磁巻線（ ' — 電 圧制御装置（5) — コ ン デ ン サ ^ - の 铎路で界磁巻線 （2) に励磁電流 が流れ る .。 そ し T 機関 が回 転す る と 、 こ の発電機 は 他励発電機 と し て 発電 を 開 始す る 。
    [0052] こ の よ う に 、 励磁電流が圧電素子 と コ ン デ ン サ ^ に よ り 供給 さ れ る の で'、 横軸 に 回 転速度（rpm) 縦軸に 出 力電流 (A) を と つ て表わ し た 特性比較図 で あ る 第 3 図 に 示す よ う に 、 従来の 発電機 の特性（b) と 比較 し 、 本実施例 に よ る 発電機の 特性（a)の 発電 開始 の 回転速度 が
    [0053] Nひ ( = N， 一 N2 ) r pm
    [0054] 低 く な り 、 出力 電流 も 励磁電流 I F分 だ け 増加 す る と に な る 以上 説明 し た よ う に 、 本実施例 に よ れ ば 、 界磁 巻線 の励磁電流 を 機関 の振動 を 電気 に 変換す る 圧 電素子か ら 供給す る よ う に し た の で 、 同 一寸法 の 従来の 発電機に 比較 し 出力 電流 を 多 く 出 す が で き 、 実質的 に 発電機 の 小形化 と な り 、 かつ 発電 機の 効率 も 改善 で き る と い う 優れ た 効果 を 発揮す る
    [0055] 第 6 図 は こ の発明 の更に 他 の実施例 を 示す 回路 図 で 、 第 6 図 に お い て 、 ^ は 機関 の廃熱 で あ る 排 気 ガ ス あ る い は 機関 の冷 却 水の熱 を 熱電変換す る. こ と が で き る 他励用 電源 、 ¾ は こ の他励用電 源' W の 発生電圧 を 検出 し て 開閉動 作 を 行 う 開 閉器、 は他励用 電源^ と 開 閉器 ¾ と の 間 に順方向 接続 さ れ た ^流阻止用 の ダ イ ォ ー ド で あ る 。
    [0056] そ し て 、 開 閉 器 ^ と ダ イ オ ー ド ^ の 接続点は 界 磁巻線（2) を 介 し て 電圧制御装置 （5) に 接続 さ れ 、 ま た 、 負極 厠 を 接地 し た バ ッ テ リ （8) の 正極 側 は 開 閉 器 <¾ に 接続 さ れ る と 共 に 、 キ ー ス イ ツ チ - (6) を 介 し て 電圧制御装 置（5) に 接続 さ れ て い る 。
    [0057] つ ぎ に こ の第 6 図 に 示す 実施例 の 動作 を 説 明 す る ま ず、 最初機関 が始動 さ れ る 場合 に は 、 廃熱
    [0058] OMPI WIPO は ほ と ん ど な い の で、 他励用 電源 ^ の 発生電圧は 零（0) で あ る 。 し た がっ て 、 開 閉器 ¾ は 閉 路 し て い る の で 、
    [0059] ノ、 * ッ テ リ （8) (+) — 開 閉器 ^ 一 界磁巻線 （2) —電圧制 御装置（5) — バ ッ テ リ （8) H
    [0060] の経路 を 通 し て 界磁巻線（2) に励磁電流 が流 れ 関 が回 転す る と 発電 を 開始す る 。 つ ぎ に 、 関 の 廃熱の 温度が上昇 し て く る と 、 一般に 熱電対 と し て知 ら れ て い る 鉄 · コ ン ス タ ン タ ン ， ク ロ メ ソレ ' ア ル メ ル な ど の熱電金属 あ る い-は PbTe , Ge-Si 合金 な ど の熱電半導体 で—構成 さ れ て い る 他励用電源 ^ に {ま ゼ ー ベ ッ ク 効果に よ り 熱起 竈力 が発生 し 、 そ の 端子電圧が上昇 し て 、 予 め 定 め ら れた 設定値 に 達す る と 、 開 閉器 ^ は 開路す る の 開 閉器 ¾ が 開路す る と 、
    [0061] 他励用 電源 ^ (+) — ダ イ ォ ー ド ^ ー 界磁巻線（2) 電圧制御装置（5) —他励用電源 ^ H
    [0062] の経路 を通 し て界磁巻線（2) に励磁電流 が流れ る そ し て 、 機関が 回 転す る と の 発電機は他励発 電機 と し て 発電 を 開始す る
    [0063] の よ う に 、 励磁電流が他励用 電 頫 ^ か ら 供給 さ れ る の で 、 横軸 に 回転速度 （r pm ) 、 縦軸に 出 力 電流（^ を と つ て 表わ し た 特性比較図 で あ る 第 3 図 に 示す よ う に 、 従来 の 発電機 の 特性（b) と 比較 し 、 本実施 洌 に よ る 発電機の 特性（a)の発電 開始 の 回転 速度が
    [0064] N 0 ( = Nx - N2 ) r pm
    [0065] 底 く な り 、 出 力電流 も 励磁電流 I F だ け 増加 す る こ と に な る 。
    [0066] な お 、 こ の 実施例 に お い て は 、 他励用 電源 （^ の 熱電変換素子 と し て 、 .熱電金属 · 熱電半導体 を 使 用 し た 場合 を 例に と っ て 説 明 し た が、 本 発明 は こ れ に限定 さ れ る も の で は な く 、 金属 を あ る 温度 以 上 に 加熱 す る こ と に よ り 熱電 子が飛 び 出す現象 を 利用 し た 熱 電子発電器 あ る い は パ イ 口 電気効果 に よ り 熱起電力 を 発生す る ロ ッ シ エ ル塩等 を 用 い て も 同 様な 効果が得 ら れ る 。
    [0067] 以上説 明 し た よ う に 、 本実施例 に よ れ ば、 界磁 巻線の 励磁電流 を 機関 の 動力 を 消費 し な い他励 用 電源カゝ ら 供給す る よ う に し た の で、 同 一寸法 の 従 来の 発電機 に比較 し 出 力 電流 を 多 く 出 す こ と がで き 、 実質的 に 発電機の 小形化 と な り 、 か つ発電機 f O PI の 効率 も 改善 で き る と い う 優れ た 効果 を 発揮 で き る o
    [0068] 産業上 の 利用 可能性
    [0069] こ の発明 は乗用 自 動車の 交流発電機 に 限 ら ず、 他の 農業用 ト ラ ク タ 、 産業用運搬車等の 車両 に も 谪用 で き る も の で あ る
    [0070] OMPI
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    (1) 界磁巻線 と 、 三相結線 さ れ て 交流 出 力 を 発生 し 得 る 電機子巻線 と 、 交流 出力 を 整流す る 整流 装置 と 、 こ の 整流 装置 出力 に よ り 充電 さ れ る パ ッ テ リ と 、 上記 界磁巻線に 流 れ る 励磁電流 を 断 続す る 電圧制 御装置 と 、 上 記界磁巻線 を 励磁す る 上記 バ ッ テ リ 以外の他励用 電源 と を備 え た こ と を 特徴 と す る 車両用 交流発電機 。
    (2) 他励用 電源 は 太陽電池 よ り 構成 さ れ て い る こ と を 特徴 と す る 請求範囲 第 1 項記載の 車両 用 交. ¾ ¾機。
    (3) 他励用 電源 は エ ン ジ ン の振動 を 電気 工 ネ ル ギ 一 に 変換す る 圧電素子よ り 構成 さ れ て い る こ と を 特徴 と す る 請求範囲 第 1 項記載 の 車両用 交流
    2¾ ■«¾
    先 電 機 。
    (4) 他励用 電源 は エ ン ジ ン の 振動 を 電気 工 ネ ル ギ 一 に 変換す る 圧電素子 と 、 こ の 圧電素子 に 並列 に 接続 さ れ た サ ー ジ 吸収素 子及 び コ ン デ ン ザ と か ら 構成 さ れ て い る こ と を 特徴 と す る 請求範囲 第 1 項記載 の 車両用交流発電機。
    (5) 圧電素子 は ロ ッ シ エ ル塩力 > ら な り 、 サ ー ジ 吸 O PI 収素子 は バ イ リ ス タ カ ら な る 請求範 囲 第 4 項記 載 の 車両用 交流発電機
    (6) 他励 用 電源 は ェ ン ジ ン の 廃熱 を 熱電変換す る 電源 よ り 構成 さ れ て い る こ と を 特徴 と す る 請求 範囲 第 1 項記載 の 車両用 交流発電機 。
    (7) エ ン ジ ン の 廃熱 を 熱電変換 す る 電源 は 、 鉄 コ ン ス タ ン タ ン の 熱電対か ら な る 請求範囲 第 6 記載 の.車両用 交流発
    (8) エ ン ジ ン の 廃熱 を 熱電変換す る 電源 は 、 熱電 半導体 か ら な る 請求範囲第 6 項記載 の 車両用 交 流発
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US4581572A|1986-04-08|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-07-31| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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