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    公开号:WO1988006377A1
    申请号:PCT/JP1988/000127
    申请日:1988-02-09
    公开日:1988-08-25
    发明作者:Kazutoshi; Kaneyuki
    申请人:Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:H02K29-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] エンジンの始動兼充電装置 技術分野
    [0003] この発明はエンジンを始動する始動電動機と該ェンジ ンで駆動されてバッテ リ を充電する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ものである。 背景技術
    [0004] 始動電動機と充電発電機を一体化したエンジンの始動 兼充電装置は従来よ り提案されており、 たとえば、 特公 昭 6 1 - 5 4 9 4 9号公報がある。
    [0005] 第 1 図は特公昭 6 1 — 5 4 9 4 9 号公報に示された従 来のエンジンの始動兼充電装置の新面図である。 第 1 図 において、 始動兼充電装置本体 1 は、 回転界磁極 2 a , 2 b 、 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。
    [0006] 回転界磁極 2 a ， 2 b は強磁性体で一対の く し形界磁 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 2 a 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 リ ク ランク軸 &の軸端に固定され ている。 1 0 は界磁極 2 a 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 2 a が有する磁葰数と同数だけ 円周上等間隔に設けられている。 また、 その切欠き 1 0 の円周方向の幅は、 3 0 6 ° を切欠き数で割った値の半 分程度の角度となっている。
    [0007] 界磁コイル 3は界磁葰 2 a， 2 b を励磁するためのも ので、 界磁鉄心 1 1 に敢付けられている。 この界磁鉄心 1 1 は図示しないボル トによ りブラケッ ト 1 2に取付け 固定されており 、 界磁極 2 a ， 2 b とは径方向に若干の 空隙 a， b を介して対向している。
    [0008] 電機子鉄心 4はけい素鐲扳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つている。 電機子鉄心 4はブラケッ ト 1 2 に対して位置合わせされて固定され、 またブラケ ッ ト 1 2 は機関本体 1 3 に対して電機子鉄心 4 を固定す るノヽウジング 1 4 と共にボル ト 1 5 によ り 固定されてい る。
    [0009] ク ラ ンク角度検出器 6は図示しない電機子電流切換回 路を作動させる信号源となるもので、 発搌式近接スイ ツ チが用い られている。 この近接スィ ツチは界磁極 2 a の 切欠き 1 0 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 1 2 に敢付けられており、 界磁葰 2 a 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 （界磁搔位置） に 対応する " 1 " または " 0 " の 2値信号を出力する。 鼋 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。
    [0010] また 1 6 はク ランク軸 8 と変速機駆動軸 1 7 との間の 動力の伝達を靳続するク ラ ッチで、 ク ラ ッチディ スク 1 8、 プレ ツシャ プレー ト 1 9 、 ダイヤフラムスプリ ング (皿ばね） 2 0 、 ワイヤリ ング 2 1 ， 2 2、 ク ラッチ力 ノ ー 2 3 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 ノ 一 2 3 はボル ト 2 4 によ リ界磁極 2 a に取付けられている。
    [0011] このよ うなグラ ッチ 1 6 は周知のよ う にク ラ ッチぺダ ル （园示せず） 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 2 0 の張力がてこ作用によ リ プレツシ ャ プレー ト 1 9 を介して変速機駆動軸 1 7上に取付けら れたク ラ ッチディ スク 1 8 に加わ り、 こ のク ラ ッチディ スク 1 8 を界磁極 2 a の側面に押圧してク ラ ッチを接続 状態にする。
    [0012] 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フラムスプリ ング 2 0 の中央部を 矢印 C方向に押圧する。 このためダイヤフ ラムスプリ ン グ 2 0 はワイヤリ ング 2 1 ， 2 2 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 1 7 と の間の動力伝達が断たれる。
    [0013] 第 2 図は始動兼充電装置の全体の回路構成を示す図で ある。 図中、 2 5 はノ ッテリ、 2 6はキースィ ッチで、 d がイ ダニッシヨ ン側接点、 e がスタ ー ト側接点である。 2 7 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ッテ リ 2 5 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。
    [0014] すなわち、 2 8 ， 2 9 は分割抵抗で、 ノ ッテリ 2 5 に 接続され、 これら抵抗 2 8 , 2 9 の接続点はツエナダイ オー ド 3 0 を介して トランジスタ 3 1 のベースに接続さ れている。
    [0015] この トランジスタ 3 1は、 界磁電流をオンオフするパ ヮ一 トランジスタ 3 2 をオンオフするためのもので、 ト ランジスタ 3 1 のコ レク タ が 卜ランジスタ 3 2のベース に接続されている と共にベース抵抗 3 3 を介してキース イ ッチ 2 6のイダニッショ 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。
    [0016] トランジスタ 3 2のコ レクタは界磁コイル 3 の一端に 接続され、 ェミ ッタ は接地されている。 界磁コイル 3 の 他端はバッテリ 2 5 に接続されており、 また 3 4は トラ ンジスタ 3 2 の開閉時のサージを吸収する フライホイ一 ルダイォ— ドである。
    [0017] 電機子電流切換回路 3 5は、 その入力 に電流切換制 御回路 3 6 'が設けられ、 この電流切換制御回路 3 6 を介 してキースィ ッチ 2 6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 3 6 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 卜 ラ ン ジスタ 3 7〜 4 2 をオンオ フ動作させるための信号を発 生する。
    [0018] 電流切換用 ト ラ ンジスタ 3 7〜 4 2 は、 3 7 と 3 8、 3 9 と 4 0、 4 1 と 4 2 が一対となっており、 トランジ スタ 3 7， 3 9 ， 4 1 のコ レ ク タ はノ ッテ リ 2 5 の正側 端子に接続され、 ェ ミ ッ タ は ト ラ ンジスタ 3 8， 4 0 , 4 2 の コ レ ク タ に接続されてお り 、 これ ら ト ラ ンジスタ 3 8 ， 4 0 ， 4 2 のェミ ッ タ は接地されている。
    [0019] また各 ト ラ ンジスタ 3 7〜 4 2 のベースは電流切換制 御回路 3 6 に接続され、 各対の ト ランジスタ 3 7 と 3 8、 3 9 と 4 0、 4 1 と 4 2 の接続点はそれぞれ電機子コ ィ ル 5 の各相に接続されている。 4 3〜 4 8 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 ダイ才ー ドである。
    [0020] 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ィ ッチ 2 6 をスタ ー ト位置にする と、 電圧調整器 2 7 を介して界 磁コイル 3 に、 また電機子電流切換回路 3 5 を介して電 機子コ イル 5 に電 が流れ、 これによつ て界磁極 2 a ， 2 b に トルク が発生し、 直結したク ランク軸 8 を回転さ せる。 界磁葰 2 a， 2 b 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 3 5 が切換え るので、 界磁極 2 a， 2 b 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、 ェ ンジンを始動させる。
    [0021] こ こで電機子電流切換回路 3 5 は、 例えばある期間に は トラ ンジスタ 3 7， 4 0， 4 2 がオン、 トラ ンジスタ
    [0022] 3 8， 3 9 ， 4 1 がオフ とな り、 またある期間には トラ ンジスタ 3 8， 4 0， 4 1 がオン、 ト ラ ンジスタ 3 7， 3 9， 4 2 がオフ となるといつたよ 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 2 a , 2 b による磁界に対して常に一定の位相差 （ π / 2 )をもつ回転磁界になるよう にしている。
    [0023] 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。
    [0024] またエンジン始動後、 キースィ ツチをイ ダ二ッショ ン 位置にする と、 始動兼充電装置本体 1 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
    [0025] 4 3〜 4 8 によ り直流に変換されてバッテリ 2 5および 車雨内の鼋装品へ供給される。 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 2 5 から電機子コィ ル 5 に非常に大きな電流 （例えば 1 2 V系において 1 5 0〜 2 0 0 A ) 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 。
    [0026] 界磁コイル 3 はバッテ リ電圧によ リ所定の界磁力を発 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 く い問題がある。 そこで予 め機関始動時の低下したバッテ リ電圧でも必要な界磁起 磁力を確保する必要があるが、 この場合使用する銅量や 卷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 力'；あつ た 0
    [0027] 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、 始動時にはバッテ リ電圧が低下 しても十分な 界磁起磁力が維持でき、 発電時には少ない電流で必要十 分な界磁起磁力を確保できる軽量、 小形で安価なェンジ ンの始動兼充電装置を得るこ と を 目的とする。
    [0028] 発明の開示
    [0029] この発明に係るエンジンの始動兼充電装置は、 界磁コ ィルを複数に分割して卷回し、 かっこの分割した界磁コ ィルの各々 を始動時には並列に接続し、 エンジン始動後 には直列に接続する界磁コイル制御回路を備えたもので ある。
    [0030] この発明においては、 エンジン始動時は界磁コイルが 並列接繞となるため、 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を発生する効果がある。
    [0031] 図面の箇単な説明
    [0032] 第 1画は従来の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 図はエンジン始動時のバッテリ電圧の状態を示す電圧 波形図、 第 4図はこの発明の一実施例によるエンジンの 始動兼充電装置を示す靳面図、 第 5図は同エンジンの始 動兼充電装置の回路構成図である。
    [0033] 発明を実施するための最良の形態
    [0034] 以下、 この発明の実施例を図について説明する。
    [0035] 第 4図および第 5 図はこの発明の一実施例によるェン ジンの始動兼充電装置を示す断面図および回路構成図で あ り、 これらは従来装置の第 1 図および第 2 図に対応す るものである。
    [0036] これらの図において、 4 9 a , 4 9 b は 2分割されて 卷回された界磁コイルであ り、 この界磁コイル 4 9 a , 4 9 b は第 5 図に示す界磁コイル制御回路 5 0 によって その直並列接続が制御される。
    [0037] この界磁コイル制御回路 5 0 において、 5 1 ， 5 2 は ベース抵抗で、 これらは直列接続されて抵抗 5 1 がキー スィ ッチ 2 6 のスタ ー ト側接点 e に、 抵抗 5 2 が N P N トランジスタ 5 3 のベースに接続され、 これら抵抗 5 1 ， 5 2 の接続点は N P N ト ラ ンジスタ 5 4 のベースに接続 されている。
    [0038] 5 5 はそのエミ ッタ がバッテ リ 2 5 の正側端子に接続 された P N P ト ラ ンジスタ で、 ベースは抵抗 5 6 を介し て トランジスタ 5 3 のコ レク タ に、 コ レク タ は界磁コ ィ ル 4 9 a の一端に接続されている。 また、 トランジスタ 5 3 のエ ミ ッ タ は接地されている。
    [0039] 上記界磁コイル 4 9 b の一端はバッテ リ 2 5 の正側端 子に接続され、 他端は逆流阻止用ダイオー ド 5 7 を介し て界磁コイル 4 9 a の一端に接続されている と共に、 ト ラ ンジスタ 5 4 のコ レ ク タ に接続されている。 また界磁 コィノレ 4 9 a の他端は トランジスタ 5 4 のエミ ッ タ に接 繞されている と共に電庄調整器 2 7 の ト ラ ンジスタ 3 2 の コ レ ク タ に接続されている。
    [0040] 次に上記搆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、 キースィ ッチ 2 6 をスタ ー ト位置にする と、 ノ 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 3 5 に供給され、 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 5 0 に供給され トランジスタ 5 3および 5 4がオン する。
    [0041] 従って トランジスタ 5 5もオン し、 バッテリ電圧が界 磁コイル 4 9 b 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 4 9 a に供給される。 界磁コイル 4 9 b を流れる電流は トランジスタ 5 4 を介して トランジ スタ 3 2 へ 、 また界磁コイソレ 4 9 a の電流はそのまま ト ランジスタ 3 2へ流れる。 すなおち界磁コィノレ 4 9 a ,
    [0042] 4 9 b はバッテ リ 2 5 に封して並列に接続されたことに な り 、 エンジン始藪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。
    [0043] 次にエンジンが始動し、 キースィ ッチ 2 Sがスタ ー ト 側接点 e を離れイダ二ッショ ン側接点 dのみに接続され た場合、 界磁コイル制御回路 5 0 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 5 3 ， 5 4 ,
    [0044] 5 5がすべてオフとなる。 このため界磁コィゾレ 4 9 b と 4 9 a はダイオー ド 5 7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。
    [0045] なお、 上記実施例では界磁コイル 4 9 a ， 4 9 b 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 1ノ 2 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。
    [0046] また、 上記始動兼充電装置において、 ク ラ ッチ 1 6 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。
    [0047] 更に上記実施例では界磁コイル制御回路 5 0 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 く 、 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。
    权利要求:
    Claims

    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槿と、 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 れ前記回転界磁接を励磁する界磁コイルと、 前記機鬨 本体に固定された電機子鉄心およびこれに卷回された 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、 機関始動時には前記電機子 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該電機子コイルに流れる鼋流の 方向を切換える電機子電流切換回路と、 機関始動後に は前記電機子コイルに発生する電圧を直流に変換して 敢出す整流手段と、 前記複数に分割された界磁コイル を機関始動時には並列に接続し、 始動後には直列に接 続する界磁コイル制御回路を備えたこ と を特徵とする エンジンの始動兼充電装置。
    2 . 界磁鉄心はブラケッ トに固定し、 電機子鉄心はハウ ジングに固定したこと を特徵とする請求の範囲第 （ 1 ) 項記載のエンジンの始動兼充電装置。
    3 . ブラケジ 卜 とハウジングを共通のポル トで機関本体 に取付けたこ と を特徴とする請求の範囲第 （ 1 ) 項記 载のエンジンの始動兼充電装置。
    4 . 機関のク ラ ンク軸に取村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 れ前記回転界磁極を励磁する界磁コイルと、 前記機関 本体に固定された電機子鉄心およびこれに卷回された 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、 機関始動時には前記電機子 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該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と、 機関始動後に は前記電機子コイルに発生する電圧を直流に変換して 敢出す整流手段と、 2分割された界磁コ イルのそれぞ れに機関始動後に閉 じ られる スィ ツチを直列に接続し、 その一方の界磁コイルはスィ ッチ側をバッテ リ に接続 し他方の界磁コイルは該界磁コイル側を前記バッテ リ に接続し、 前記各界磁コ イルと スィ ッチと の接続点間 にダイォー ドを接続して構成した界磁コイル制御回路 を備えたこ と を特徵とするエンジンの始動兼充電装置。. スィ ッチと して半導体素子を用いる こ と を特徴とす る請求の範囲第 （ 2 ) 項記載のエンジンの始動兼充電 . スィ ッチと して電磁開閉器を用いる こ と を特徴とす る請求の範囲第 （ 2 ) 頊記載のエンジンの始動兼充電
    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
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-08-25| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    JP62030022A|JPS63198561A|1987-02-12|1987-02-12|Engine starter/charger|KR8871260A| KR930007711B1|1987-02-12|1988-02-09|엔진 시동겸 충전장치|
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