(57)【要約】【課題】より適切に整流ダイオードの寿命確保を実現することができる発電機を提供すること。【解決手段】本発明に係わるオルタネータ１は、固定子巻線を含む固定子２と、界磁巻線３を含む回転子と、整流ダイオード４により構成される整流器５と、整流ダイオード４に密着されて整流ダイオード４を加熱する加熱手段６と、整流器５により出力される発電電流を検出する発電電流検出手段７と、発電電流が所定値未満である場合に加熱手段６に通電する通電手段７とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を含む固定子と、界磁巻線を含む回転子と、整流ダイオードにより構成される整流器と、前記整流ダイオードに密着されて前記整流ダイオードを加熱する加熱手段と、前記整流器により出力される発電電流を検出する発電電流検出手段と、前記発電電流が所定値未満である場合に前記加熱手段に通電する通電手段と、を含むことを特徴とする発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適な発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に使用されるオルタネータ等の発電機としては、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。このような発電機においては、ステータ側のコアに巻回された固定子巻線に固定子巻線用の電圧が付与されて磁界が形成されて、三相の界磁巻線が巻回されたロータがエンジンのクランクシャフトに駆動結合されて回転させられて、磁界を構成する磁力線を界磁巻線が切ることにより、ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて界磁巻線に三相交流電圧が発生し、この発生された三相交流電圧が整流器により整流されて直流電圧に変換されて、バッテリ等の車両の電源が充電されることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２４９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような発電機においては、固定子巻線用の電圧が制御ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）及びＩＣレギュレータにより調節されることにより、発生する直流電圧が調節されている。近年においては、車両が一時的に停止した場合に一旦エンジンを停止させて、再発進した場合にエンジンを始動させることにより、車両の燃費を向上させ、環境適合性を高めることを意図しているアイドリングストップ車が普及しているが、このようなアイドリングストップ車において、車両が頻繁に停止と再発進を繰り返す場合においては、前述した整流器を構成する整流ダイオードに通電される電流が大幅に変化することが繰り返して行われることとなる。
【０００５】
整流ダイオードの発生する熱は、通電される電流の二乗に比例し、通電時には雰囲気温度より高い温度を整流ダイオードが発熱するため、整流ダイオードは発電機の固定子を主に冷却するためのヒートシンクに密着されて配置されて、高温状態から適宜冷却されている。このため、通電される電流が低下した場合においては、整流ダイオードの温度は高温から低温に急激に低下して、整流ダイオードを構成する素子やパッケージ、端子等に熱衝撃や熱応力が繰り返し作用することとなり、整流ダイオードの耐久性及び寿命の低下を招くおそれがあるという問題が生じる。
【０００６】
また、この耐久性及び寿命の低下を防止するために、整流に必要な容量よりも大きい容量を有する整流ダイオードを使用すると、整流ダイオードの体積増大や重量増加とコストアップを招くという問題も生じる。つまり、従来技術においては、より適切に整流ダイオードの寿命確保が実現できる発電機を提供することが実現できていなかった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、より適切に整流ダイオードの寿命確保を実現することができる発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係わる発電機は、
固定子巻線を含む固定子と、
界磁巻線を含む回転子と、
整流ダイオードにより構成される整流器と、
前記整流ダイオードに密着されて前記整流ダイオードを加熱する加熱手段と、
前記整流器により出力される発電電流を検出する発電電流検出手段と、
前記発電電流が所定値未満である場合に前記加熱手段に通電する通電手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記固定子とはステータを、前記回転子とはロータを指す。また、前記加熱手段は電熱線等を備えるヒータにより構成することができる。さらに、前記発電電流検出手段及び前記通電手段はリレーにより構成しても良いし、ＥＣＵ又はリレーとＥＣＵの組合せにより構成してもよい。
【００１０】
本発明に係わる発電機によれば、前記固定子が含むコアに巻回された前記固定子巻線に固定子巻線用の励磁電圧が付与されて前記固定子の内周側に磁界が形成されて、例えば三相の前記界磁巻線が巻回された前記回転子が、エンジンのクランクシャフトに駆動結合されて回転させられて、前記界磁巻線に三相交流電圧が発生し、この発生された三相交流電圧が前記整流器により整流されて直流電圧に変換されて、バッテリ等の車両の電源を充電する電源線に発電電流が供給されることが、例えば前述したアイドリングストップ車において間欠的に繰り返し行われる場合において、以下のように前記整流ダイオードを適宜加熱して、前記整流ダイオードが高温から低温に急激に冷却されることを防止することができる。
【００１１】
すなわち、本発明に係わる発電機においては、前記整流ダイオードに密着させて前記整流ダイオードを加熱する前記加熱手段を備え、前記発電電流検出手段が前記発電電流を検出して、前記発電電流が前記所定値未満である場合には、前記通電手段が前記加熱手段に通電することを実行して、前記整流ダイオードに通電される前記発電電流が低下して、前記加熱を行わない場合には前記整流ダイオードの温度が高温から低温に急激に低下する局面又は時において、前記整流ダイオードを意図的に加熱して、前記整流ダイオードの温度が高温から低温に急激に低下することを防止することができる。
【００１２】
つまり、前述したアイドリングストップ車において、停止と再発進が繰り返し行われる状況において、エンジンの停止と再始動が繰り返し行われて、前記回転子の停止と回転が交互に行われ、前記整流ダイオードに前記発電電流が間欠的に通電されて、前記通電がオフとなる場合に前記発電電流が急激に低下する局面が繰り返されることに伴い、前記整流ダイオードを構成する素子やパッケージ、端子等の部品に熱衝撃や熱応力が繰り返し作用されて、前記整流ダイオードの耐久性及び寿命の低下を招くことを防止することができる。
【００１３】
また、本発明の前記発電機によれば、前記整流ダイオードの耐久性及び寿命の低下を防止するために、整流に必要な容量よりも大きい容量を有する整流ダイオードを使用することを回避することができるため、前記整流ダイオードの体積増大や重量増加とコストアップを招くことをも回避することができる。すなわち、本発明においては、より適切に前記整流ダイオードの寿命確保が実現できる前記発電機を提供することを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、より適切に整流ダイオードの寿命確保を実現することができる発電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係わる発電機の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係わる発電機の一実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係わる発電機の一実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係わる発電機の一実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係わる発電機の一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明に係わる発電機を構成するオルタネータの一実施形態を示す模式図であり、図２は、本発明に係わるオルタネータの基本構成を示す模式図であり、図３は、本発明に係わるオルタネータの一実施形態を示す模式図であり、図４は、本発明に係わるオルタネータの回路構成を主に示す模式図である。
【００１８】
本実施例１のオルタネータ１は、図示しない固定子巻線が図示しないコアに巻回された図１に示すステータ２と、図２に示す三相の界磁巻線３を含む図示しないロータと、図２に示す六つの整流ダイオード４により構成される整流器５と、図１及び図３に示す整流ダイオード４に密着されて整流ダイオード４を加熱する六つのヒータ６と、図４に示すリレー７とを含んで構成される。
【００１９】
ステータ２は固定子を構成し、ロータは回転子を構成し、界磁巻線３は、図２に示す、発電回路を構成する。整流器５は、図２に示す整流回路を構成する。ヒータ６は加熱手段を構成する。
【００２０】
図１に示すように、六つのヒータ６は整流ダイオード４を構成するケーシングに密着されて接合されるとともに、六つのヒータ６は直列に接続され、図４に示すように正極側が、リレー７のｂ接点の下流側に接続され、負極側がアースに接続される。
【００２１】
整流器５の下流側の図２及び図４に示すＬ端子側には、図４に示すリレー７を構成するコイルの正極側が接続され、コイルの負極側には電源線が接続され、電源線とオルタネータ１のヒータ＋Ｂ端子との間には、リレー７を構成するｂ接点が介装される。電源線には図示しないバッテリと図示しない車載機器すなわち負荷が接続される。
【００２２】
ステータ２が含むコアに巻回された固定子巻線に固定子巻線用の励磁電圧が付与されて、ステータ２の内周側に磁界が形成されて、三相の界磁巻線３が巻回されたロータが、エンジンのクランクシャフトに駆動結合されて回転させられて、界磁巻線３に三相交流電圧が発生し、この発生された三相交流電圧が整流器５により整流されて直流電圧に変換されて、バッテリ等の車両の電源を充電する電源線に発電電流が供給される。この発電電流の供給は、アイドリングストップ車において間欠的に繰り返し行われる。
【００２３】
リレー７のコイルは、この供給が実行される場合に発電電流により励磁されて、リレー７のｂ接点は、コイルが所定値以上の発電電流により励磁されている間は開状態となり、コイルが励磁されないつまり、発電電流が所定値未満となる間は閉状態となる。
【００２４】
つまり、リレー７のコイルは、整流器５により出力される発電電流を検出する発電電流検出手段を構成し、リレー７のｂ接点は発電電流が所定値未満である場合にヒータ６に通電する通電手段を構成する。
【００２５】
以上述べた本実施例１のオルタネータ１によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、本実施例１のオルタネータ１においては、整流ダイオード４に密着させて整流ダイオード４を加熱するヒータ６を具備し、リレー７のコイルが発電電流を検出して、発電電流が所定値未満である場合には、リレー７のｂ接点を閉としてヒータ６に通電することを実現することができる。
【００２６】
これにより、整流ダイオード４に通電される発電電流が低下して、ヒータ６を整流ダイオード４に密着させて設置せずに加熱を行わない場合において、整流ダイオード４の温度が高温から低温に急激に低下するエンジンが停止する時において、整流ダイオード４を意図的に加熱することによって、整流ダイオード４の温度が高温から低温に急激に低下することを防止して保温することができる。
【００２７】
換言すれば、アイドリングストップ車において、停止と再発進が繰り返し行われる状況において、エンジンの停止と再始動が繰り返し行われて、オルタネータ１のロータの停止と回転が交互に行われ、整流ダイオード４に発電電流が間欠的に通電されて、間欠的な通電が終了するたびに発電電流が急激に低下する局面が繰り返されることに伴って、整流ダイオード４を構成する素子やパッケージ、端子等の部品に熱衝撃や熱応力が繰り返し作用されることを回避して、整流ダイオード４の耐久性や寿命が低下することを招くことを防止することができる。
【００２８】
加えて、本実施例１のオルタネータ１によれば、整流ダイオード４の耐久性や寿命の低下を防止することを目的として、三相交流を直流に変換するための整流に必要な容量よりも大きい容量を有する整流ダイオードを使用する必要性を廃することができるため、整流ダイオード４の体積増大、重量増加及びコストアップを招くことをも防止することができる。
【００２９】
すなわち、本実施例１のオルタネータ１においては、整流ダイオード４の体積及び重量増大やコストアップを招くことなく、整流ダイオード４に印加される熱衝撃や熱応力をより効果的に緩和することができ、より適切に整流ダイオード４の寿命を延伸することを確保することを実現することができる。
【００３０】
なお上述したように発電電流検出手段及び通電手段をリレー７により構成することに換えて、発電電流検出手段及び通電手段をＥＣＵにより構成することもできる。以下にそれについての実施例２を述べる。
【実施例２】
【００３１】
図１は、本発明に係わる発電機を構成するオルタネータの一実施形態を示す模式図であり、図２は、本発明に係わるオルタネータの基本構成を示す模式図であり、図３は、本発明に係わるオルタネータの一実施形態を示す模式図であり、図５は、本発明に係わる発電機の一実施形態を示す模式図である。
【００３２】
本実施例２のオルタネータ２１は、図示しない固定子巻線を含む図１に示すステータ２と、図２に示す界磁巻線３を含む図示しないロータと、図２に示す六つの整流ダイオード４により構成される整流器５と、図１及び図３に示す整流ダイオード４に密着されて整流ダイオード４を加熱するヒータ６と、図５に示す制御ＥＣＵ８及びリレー９とを含んで構成される。
【００３３】
制御ＥＣＵ８は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバス及び入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、発電電流検出手段８ａと、通電手段８ｂとを備える。
【００３４】
整流器５の下流側の図２及び図４に示すＬ端子側には、図５に示すバッテリへの電源線と、図５に示す制御ＥＣＵ８の発電制御信号端子が接続され、リレー９の正極側は電源線に接続され、リレー９の負極側は制御ＥＣＵ８のリレー制御端子が接続され、電源線とオルタネータ２１のヒータ＋Ｂ端子との間には、リレー９を構成するａ接点が介装される。
【００３５】
ステータ２が含むコアに巻回された固定子巻線に固定子巻線用の励磁電圧が付与されて、ステータ２の内周側に磁界が形成されて、三相の界磁巻線３が巻回されたロータが、エンジンのクランクシャフトに駆動結合されて回転させられて、界磁巻線３に三相交流電圧が発生し、この発生された三相交流電圧が整流器５により整流されて直流電圧に変換されて、バッテリ等の車両の電源を充電する電源線に発電電流が供給される。この発電電流の供給は、アイドリングストップ車において間欠的に繰り返し行われる。
【００３６】
制御ＥＣＵ８の発電電流検出手段８ａは発電制御信号として発電電流を検出し、制御ＥＣＵ８の通電手段８ｂは、発電電流と予め設定された所定値を比較して、発電電流が所定値未満である場合に、リレー９のコイルを励磁する。リレー９のａ接点は、コイルが励磁されている間は閉状態となり、コイルが励磁されない間は開状態となる。
【００３７】
つまり、制御ＥＣＵ８の発電電流検出手段８ａは、整流器５により整流されて図４に示すＬ端子より出力される発電電流を検出し、制御ＥＣＵ８の通電手段８ｂは、検出された発電電流と予め設定された所定値を比較して、発電電流が所定値未満である場合にヒータ６に通電する。
【００３８】
さらに、本実施例２のオルタネータ２１においては、制御ＥＣＵ８の通電手段８ｂは、雰囲気温度が極めて低い条件におけるエンジンのイグニッションキーオンによる再始動、つまり、コールドスタートにおいては、ヒータ６への通電は実行せず、アイドリングストップ時におけるエンジン停止時においてはヒータ６への通電を実行し、オルタネータ２１の発電停止前の発電状態を把握して、発電状態に基づいて、ヒータ６の通電時間と通電開始及び終了のタイミングをきめ細かく制御する。
【００３９】
以上述べた本実施例２のオルタネータ２１によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、本実施例２のオルタネータ２１においては、整流ダイオード４に密着させて整流ダイオード４を加熱するヒータ６を具備し、制御ＥＣＵ８の発電電流検出手段８ａが発電電流を検出して、制御ＥＣＵ８の通電手段８ｂは、発電電流が所定値未満である場合には、リレー９のコイルを励磁してａ接点を閉としてヒータ６に通電することを実現することができる。
【００４０】
これにより、エンジンの停止に伴い整流ダイオード４に通電される発電電流が低下して、ヒータ６を整流ダイオード４に密着させて設置せずに加熱を行わない場合においては、整流ダイオード４の温度が高温から低温に急激に低下することとなるエンジンが停止するタイミングにおいて、整流ダイオード４を意図的に加熱することによって、整流ダイオード４の温度が高温から低温に急激に低下することを防止して保温して、温度低下の時間遷移を緩和することができる。
【００４１】
言い換えれば、アイドリングストップ車においては、車両の停止と再発進が繰り返し行われる状況となるので、エンジンの停止と再始動が繰り返し行われて、オルタネータ２１のロータの停止と回転が交互に行われ、整流ダイオード４に発電電流が間欠的に通電されて、間欠的な通電が終了する都度、発電電流が急激に低下する局面が繰り返されることに伴って、整流ダイオード４を構成する素子やパッケージ、端子等の部品に熱衝撃や熱応力が繰り返し作用されることを回避して、整流ダイオード４の耐久性や寿命が低下することを招くことを防止することができる。
【００４２】
加えて、本実施例２のオルタネータ２１においても、整流ダイオード４の耐久性や寿命の低下を防止することを目的として、三相交流を直流に変換するための整流に必要な容量よりも大きい容量を有する整流ダイオードを使用する必要性を廃することができるため、整流ダイオード４の体積増大、重量増加及びコストアップを招くことをも防止することができる。
【００４３】
つまり、本実施例２のオルタネータ２１においても、整流ダイオード４の体積及び重量増大やコストアップを招くことなく、整流ダイオード４に印加される熱衝撃や熱応力をより効果的に緩和することができ、より適切に整流ダイオード４の寿命延伸を実現することができる。
【００４４】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、自動車に適用される発電機に関するものであり、より適切に整流ダイオードの寿命確保を実現することができる発電機を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。
【符号の説明】
【００４６】
１      オルタネータ
２      ステータ
３      界磁巻線
４      整流ダイオード
５      整流器
６      ヒータ（加熱手段）
７      リレー（発電電流検出手段＋通電手段）
２１      オルタネータ
８      制御ＥＣＵ
８ａ    発電電流検出手段
８ｂ    通電手段
９      リレー
【図１】
2010178415.tif 000003
【図２】
2010178415.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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