(57)【要約】Ａ相コイル（１８ａ）の一端を第１ハーフブリッジ（３２ａ）の２つのダイオード（３１ａ），（３１ｂ）間に接続し、Ｂ相コイル（１８ｂ）の一端を第３ハーフブリッジ（３２ｃ）の２つのダイオード（３１ａ），（３１ｂ）間に接続し、Ａ相コイル（１８ａ）、及びＢ相コイル（１８ｂ）の他端を、第２ハーフブリッジ（３２ｂ）の２つのダイオード（３１ａ），（３１ｂ）間に接続し、スイッチング素子（３３）のオン・オフの切替により、Ａ相コイル（１８ａ）とＢ相コイル（１８ｂ）との接続状態が直列か並列に切り替わるように、スイッチング素子（３３）を設けた。
2014061794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのダイオードを直列に接続したハーフブリッジを、３つ並列に接続してなる整流回路と、
第１の交流電流を発生させる第１相のコイルと、
第２の交流電流を発生させる第２相のコイルと、
オン・オフの切替動作を行うスイッチとを備え、
前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端を、それぞれ別々の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続すると共に、
前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端を、前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端が接続されていない他の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続し、
前記スイッチのオン・オフを切替えることにより、前記第１相のコイルと、前記第２相のコイルとの接続状態を切替える２相整流回路システム。
【請求項２】
前記スイッチがオンのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが並列に接続され、且つ前記スイッチがオフのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが直列に接続されるように、前記スイッチを設けた請求項１に記載の２相整流回路システム。
【請求項３】
前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端と、前記他のハーフブリッジとの間に、前記スイッチを１つ設けた請求項１に記載の２相整流回路システム。
【請求項４】
前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端と、前記他のハーフブリッジとの間に、前記スイッチを１つ設けた請求項２に記載の２相整流回路システム。
【請求項５】
請求項１に記載の２相整流回路システムと、
前記第１相のコイル、及び前記第２相のコイルを有する２相発電機とを備えた発電機システム。
【請求項６】
請求項２に記載の２相整流回路システムと、
前記第１相のコイル、及び前記第２相のコイルを有する２相発電機とを備えた発電機システム。
【請求項７】
請求項３に記載の２相整流回路システムと、
前記第１相のコイル、及び前記第２相のコイルを有する２相発電機とを備えた発電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２相整流回路システム、及びこの２相整流回路システムを備えた発電機システムに関する。
本願は、２０１２年１０月１９日に、日本出願された特願２０１２−２３１９０８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二輪車等に搭載される発電機システムとして、３相のコイルがＹ結線、又はデルタ結線された３相構造の発電機と、３相のコイルの一端が接続される整流回路とを備えたものがある。整流回路は、２つのダイオードを直列に接続したハーフブリッジを、３つ並列に接続することにより構成されている。そして、３相のコイルの一端が、それぞれハーフブリッジの２つのダイオードの間に接続されている。【０００３】
このような構成のもと、界磁極が二輪車等が駆動することにより回転すると、その回転数に応じた起電力が３相のコイルに発生する。そして、３相のコイルに発生する電流が整流回路により整流され、バッテリ等に蓄電される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１１７６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、３相構造の発電機システムで得られる電力ほど必要とせず、この発電機システムよりも安価なシステムが要求される場合がある。しかしながら、発電機システムのバリエーションが乏しく、さまざまな要求に応えることが困難であるという課題がある。【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑え、安価に提供できる２相整流回路システム、及び発電機システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、２相整流回路システムでは、２つのダイオードを直列に接続したハーフブリッジを、３つ並列に接続してなる整流回路と、第１の交流電流を発生させる第１相のコイルと、第２の交流電流を発生させる第２相のコイルと、オン・オフの切替動作を行うスイッチとを備え、前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端を、それぞれ別々の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続すると共に、前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端を、前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端が接続されていない他の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続し、前記スイッチのオン・オフを切替えることにより、前記第１相のコイルと、前記第２相のコイルとの接続状態を切替える。【０００８】
上記のように構成することで、従来の３相用の整流回路を用いて２相構造のコイルから発生する電流を得ることができると共に、一定の電圧でスイッチのオン・オフ制御により２相構造のコイルから出力される電流の大きさを変化させることができる。このため、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑えた２相整流回路システムを安価に提供できる。【０００９】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に係る２相整流回路システムにおいて、
前記スイッチがオンのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが並列に接続され、且つ前記スイッチがオフのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが直列に接続されるように、前記スイッチを設けた。【００１０】
上記のように構成することで、スイッチがオンのときは、２相構造のコイルから得られる電流出力を大きくすることができるのに対し、スイッチがオフのときは、スイッチがオンの場合と比較して２相構造のコイルから得られる電流出力を小さくすることができる。【００１１】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様又は第２の態様に係る２相整流回路システムにおいて、前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端と、前記他のハーフブリッジとの間に、前記スイッチを１つ設けた。【００１２】
上記のように、１つのスイッチを設けるのみで、２相構造のコイルから出力される電流の大きさを変化させることができる。このため、簡素な構造で安価な２相整流回路システムを提供することができる。【００１３】
本発明の第４の態様によれば、発電機システムでは、本発明の第１の態様から第３の何れかの態様に係る２相整流回路システムと、前記第１相のコイル、及び前記第２相のコイルを有する２相発電機とを備えた。【００１４】
上記のように構成することで、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑え、安価に提供できる発電機システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記の２相整流回路システムによれば、スイッチがオンのときは、２相構造のコイルから得られる電流出力を大きくすることができるのに対し、スイッチがオフのときは、スイッチがオンの場合と比較して２相構造のコイルから得られる電流出力を小さくすることができる。
このように、従来の３相用の整流回路を用いて２相構造のコイルから発生する電流を得ることができると共に、スイッチのオン・オフ制御により２相構造のコイルから出力される電流の大きさを変化させることができる。このため、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑えた２相整流回路システムを安価に提供できる。
また、上記した本発明の態様によれば、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑えた発電機システムを、安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における発電機システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における２相発電機の平面図である。
【図３】本発明の実施形態における２相発電機の断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオンしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオンしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオンしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオンしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオンしたときのＡ相コイル、及びＢ相コイルに発生する電流の波形図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオフしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオフしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態におけるスイッチング素子をオフしたときのＡ相コイル、及びＢ相コイルに発生する電流の波形図である。
【図８】本発明の実施形態における２相発電機に発生する電流値の変化を示すグラフである。
【図９】本発明の変形例における発電機システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（発電機システム）
（２相発電機）
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、発電機システムのブロック図、図２は、２相発電機の平面図、図３は、２相発電機の断面図である。
図１に示すように、発電機システム１は、２相発電機２と、２相発電機２のＡ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂを含む整流回路システム７０と、整流回路システム７０により整流された電流が蓄電されるバッテリ６０と、ライト等の直流負荷６１とを備えている。
【００１８】
図２、図３に示すように、２相発電機２は、例えば自動二輪車に用いられるアウタロータ型の発電機であって、エンジンのクランクシャフト（不図示）と同期回転するフライホイール４と、不図示のエンジンブロックに固定されるステータ５とを備え、このステータ５にＡ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの２相のコイル１８ａ，１８ｂ（図１参照）が巻装されている。
【００１９】
フライホイール４は、略円板状に形成されたベース部５０と、ベース部５０のステータ５側（図２における左側）に固定されたフライホイール本体５１とを備えている。ベース部５０の径方向略中央には、ステータ５側に向かってボス部５２が突出形成されている。ボス部５２の径方向中央部には、不図示のクランクシャフトが挿入される貫通孔５３が形成されている。
【００２０】
この貫通孔５３には、キー溝５４が形成されている一方、不図示のクランクシャフトには、キー溝５３と係合する不図示のキーが設けられている。これにより、ベース部５０と不図示のクランクシャフトは、相対回転不能な状態となる。さらに、クランクシャフトの先端にナット等を螺入することにより、ベース部５０とクランクシャフトにベース部５０が固定される。
また、ベース部５０には、周方向に等間隔で複数の挿通孔５５が形成されている。この挿通孔５５は、ベース部５０を厚さ方向に貫通するように形成されている。挿通孔５５には、フライホイール本体５１とベース部５０とを固定するためのリベット２７が挿入される。
【００２１】
フライホイール本体５１は、磁性を有する金属により有底筒状に形成されている。フライホイール本体５１の底壁５１ａには、径方向略中央に貫通孔５１ｂが形成されている。この貫通孔５１ｂには、ベース部５０のボス部５２、及び不図示のクランクシャフトが挿入される。また、フライホイール本体５１の底壁５１ａには、ベース部５０の挿通孔５５に対応する位置に、厚さ方向に貫通する挿通孔５１ｃが形成されている。
【００２２】
これら挿通孔５５，５１ｃにリベット２７を挿入し、このリベット２７の先端を座屈変形させることにより、フライホイール本体５１とベース部５０とが一体化される。
フライホイール本体５１の周壁５１ｄには、内周面側に周方向に沿って１２極に磁化された永久磁石８が設けられている。永久磁石８としては、例えばフェライト磁石が使用されている。
【００２３】
フライホイール本体５１の周壁５１ｄの内側に配置されたステータ５は、電磁鋼板等の板材を軸線方向に積層してなるステータコア１７を有している。ステータコア１７は、略円環状のステータ本体１７ａを有している。ステータ本体１７ａの径方向略中央には、フライホイール４のボス部５２、及び不図示のクランクシャフトとの干渉を回避するため、逃げ孔１７ｂが形成されている。
【００２４】
また、ステータ本体１７ａには、ボルト挿通孔２０が周方向に沿って複数箇所形成されている。これらボルト挿通孔２０に不図示のボルトが挿通されて、ステータ５がエンジンブロックに締結固定される。
ステータ本体１７ａの外周部には、径方向外側に向かって突出する１６個のティース１６が周方向に並んで設けられている。そして、各ティース１６の間には、それぞれ蟻溝状のスロット２１が形成されている。
【００２５】
ここで、２相発電機２は、磁極の数をＰとし、ティース１６の数をＴとし、ｎを自然数としたとき、磁極の数Ｐ、及びティース１６の数Ｔが、
Ｐ：Ｔ＝４ｎ：４（ｎ＋１）・・・（１）
を満たすように設定されている。
本実施形態の２相発電機２は、周方向に磁極が交互に現れるように永久磁石８が１２個設けられているので磁極の数Ｐは１２となる。また、ティース１６の数Ｔが１６に設定されているので、ｎ＝３としたとき、
Ｐ：Ｔ＝４×３：４（３＋１）＝１２：１６
となり、式（１）を満たす。
【００２６】
また、各スロット２１には、それぞれ対応するＡ相コイル１８ａ、又はＢ相コイル１８ｂが通され、ステータコア１７に装着されるインシュレータ４０の上から各ティース１６にＡ相コイル１８ａ、又はＢ相コイル１８ｂが巻装される。
ここで、ティース１６は、機械角で９０°ずれて存在するスロット２１（図２におけるＡ部参照）を形成する２つのティース１６が２相のうちの一方の相のティース１６に設定され、その他のティース１６（図２におけるＢ部参照）が他方の相のティース１６に設定されている。
【００２７】
すなわち、図２におけるＡ部に存在する８つのティース１６には、例えばＡ相コイル１８ａが巻装される。図２におけるＢ部に存在する８つのティース１６には、例えばＢ相コイル１８ｂが巻装される。これにより、２相発電機１には、位相が９０°ずれた２相の磁気回路が構成される。
【００２８】
このような磁気回路を構成しているＡ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの端末は、バッテリ６０や直流負荷６１から延びるハーネス２６の引き出し位置近傍に導き出され、このハーネス２６に接続される。
このような構成のもと、不図示のクランクシャフトを介してフライホイール４が回転すると、ティース１６を通過する磁束量が変化する。この磁束量の変化が起電力となってＡ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂに電流が発生する。そして、この電流が、整流回路システム７０の整流回路３を介して整流され、バッテリ６０に蓄電されたり、ライト等の直流負荷６１に使用されたりする。
【００２９】
（整流回路システム）
（整流回路）
図１に戻り、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂは、整流回路システム７０の一部を構成している。整流回路システム７０は、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの他に、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂに接続される整流回路３を備えている。
【００３０】
整流回路３は、２つのダイオード３１ａ，３１ｂを直列に接続した３つのハーフブリッジ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを、並列に接続して構成される。これらハーフブリッジ３２ａ，３２ｂ，３２ｃと並列になるように、整流回路３にバッテリ６０や直流負荷６１が接続されている。すなわち、３つのハーフブリッジ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ高電位側にダイオード３１ａが配置され、低電位側にダイオード３１ｂが配置された状態になっている。尚、このように構成された整流回路３は、従来の３相発電機に用いられる整流回路と同様の構成である。
【００３１】
また、３つのハーフブリッジ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのうち、第１ハーフブリッジ３２ａには、２つのダイオード３１ａ，３１ｂの間に、Ａ相コイル１８ａの一端が接続されている。さらに、３つのハーフブリッジ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのうち、第３ハーフブリッジ３２ｃには、Ｂ相コイル１８ｂの一端が接続されている。そして、第１ハーフブリッジ３２ａと第３ハーフブリッジ３２ｃとの間に配置されている第２ハーフブリッジ３２ｂには、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの他端が接続されている。
【００３２】
また、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの他端と、第２ハーフブリッジ３２ｂとの間には、スイッチング素子３３が設けられている。尚、スイッチング素子３３としては、特に限定されるものではなく、オン・オフに切り替え可能なものであればよい。例えば、リレー等を用いることも可能であるし、サイリスタを用いることも可能である。また、ダイオード３１ａ，３１ｂとして、サイリスタを用いることも可能である。
【００３３】
このスイッチング素子３３のオン・オフを切り替えることにより、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂと、整流回路３との接続状態が変化する。
すなわち、スイッチング素子３３がオンのとき、Ａ相コイル１８ａは、第１ハーフブリッジ３２ａと第２ハーフブリッジ３２ｂとの間に接続される一方、Ｂ相コイル１８ｂは、第３ハーフブリッジ３２ｃと第２ハーフブリッジ３２ｂとの間に接続される。これにより、整流回路３に対し、Ａ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂは、並列に接続された状態になる。
【００３４】
これに対し、スイッチング素子３３がオフのとき、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂは、第１ハーフブリッジ３２ａと第３ハーフブリッジ３２ｃとの間で直列に接続された状態になる。
このように、スイッチング素子３３のオン・オフを切り替えることにより、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂと、整流回路３との接続状態が変化するので、２相発電機２からバッテリ６０や直流負荷６１に出力される電流値を変化させることができる（詳細は後述する）。
【００３５】
この他に、整流回路３とバッテリ６０や直流負荷６１との間には、これらバッテリ６０や直流負荷６１に供給される電流値を計測する電流計３４、及びバッテリ６０に充電されている電圧値を計測する電圧計３５が接続されている。これら電流計３４、及び電圧計３５の計測結果に基づいて、スイッチング素子３３のオン・オフ制御が行われるようになっている（詳細は後述する）。
【００３６】
（スイッチング素子のオン・オフ制御に基づく電流値の変化）
次に、図４Ａ〜図７に基づいて、スイッチング素子３３のオン・オフ制御に基づく電流値の変化について説明する。
まず、スイッチング素子３３をオンしたときの２相発電機２、及び整流回路３に発生する電流について説明する。
図４Ａ〜図４Ｄは、スイッチング素子をオンしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図であって、それぞれ、電流の向きの各パターンを示す。図５は、スイッチング素子をオンしたときのＡ相コイル、及びＢ相コイルに発生する電流を全波整流した波形図であって、図中の符号（Ａ）〜（Ｄ）は、図４Ａ〜図４Ｄに対応している。なお、図５において、Ｌ１は、Ａ相コイル、及びＢ相コイルに発生する電流を全波整流することによって得られる電流波形を示す。
【００３７】
ここで、図４Ａ〜図５に示すように、スイッチング素子３３をオンした場合、整流回路３に対し、Ａ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂは、並列に接続された状態になるので、２相発電機２、及び整流回路３に発生する電流の流れのパターンには、以下の４通りがある。
【００３８】
（１）Ａ相コイル１８ａに低電位側から高電位側に向かって電流ＩＡｌｈが流れると共に、Ｂ相コイル１８ｂに高電位側から低電位側に向かって電流ＩＢｈｌが流れるパターン（図４Ａ参照）。
（２）Ａ相コイル１８ａに低電位側から高電位側に向かって電流ＩＡｌｈが流れると共に、Ｂ相コイル１８ｂに低電位側から高電位側に向かって電流ＩＢｌｈが流れるパターン（図４Ｂ参照）。
（３）Ａ相コイル１８ａに高電位側から低電位側に向かって電流ＩＡｈｌが流れると共に、Ｂ相コイル１８ｂに低電位側から高電位側に向かって電流ＩＢｌｈが流れるパターン（図４Ｃ参照）。
（４）Ａ相コイル１８ａに高電位側から低電位側に向かって電流ＩＡｈｌが流れると共に、Ｂ相コイル１８ｂに高電位側から低電位側に向かって電流ＩＢｈｌが流れるパターン（図４Ｄ参照）。
これら４つのパターンが繰り返し行われることにより生成される交流電流は、整流回路３のダイオード３１ａ，３１ｂを介して直流電流へと整流され、この後合成される。そして、バッテリ６０に合流された電流が蓄電されたり、直流負荷６１に電流が使用されたりする。
【００３９】
次に、スイッチング素子３３をオフしたときの２相発電機２、及び整流回路３に発生する電流について説明する。
図６Ａ、図６Ｂは、スイッチング素子をオフしたときの２相発電機、及び整流回路に発生する電流の流れを示す説明図であって、それぞれ、電流の向きの各パターンを示す。図７は、スイッチング素子をオフしたときのＡ相コイル、及びＢ相コイルに発生する電流の波形図であって、図中の符号（Ａ），（Ｂ）は、図６Ａ、図６Ｂに対応している。なお、図７において、Ｌ２は、Ａ相コイル、及びＢ相コイルに発生する電流の合成波形を示し、Ｌ３は、Ａ相コイル、及びＢ相コイルに発生する電流の合成波形を全波整流することによって得られる電流波形を示す。
【００４０】
ここで、図６Ａ〜図７に示すように、スイッチング素子３３をオフした場合、整流回路３に対し、Ａ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂは、直列に接続された状態になるので、２相発電機２、及び整流回路３に発生する電流の流れのパターンには、以下の２通りがある。
（１）Ｂ相コイル１８ｂからＡ相コイル１８ａに向かって電流ＩＢＡが流れるパターン（図６Ａ参照）。
（２）Ａ相コイル１８ａからＢ相コイル１８ｂに向かって電流ＩＡＢが流れるパターン（図６Ｂ参照）。
【００４１】
これら２つのパターンが繰り返し行われることにより生成される交流電流は、整流回路３のダイオード３１ａ，３１ｂを介して直流電流へと整流され、この後合成される。そして、バッテリ６０に合流された電流が蓄電されたり、直流負荷６１に電流が使用されたりする。
このように、スイッチング素子３３をオフした場合に２相発電機２に発生する電流値は、スイッチング素子３３をオンした場合に２相発電機２に発生する電流値よりも小さくなる。
【００４２】
より具体的に、図８に基づいて説明する。
図８は、縦軸を２相発電機に発生する電流値とし、横軸を２相発電機２のフライホイール４（クランクシャフト）の回転数としたときの２相発電機に発生する電流値の変化を示すグラフであり、スイッチング素子をオンした場合とオフした場合とで比較している。
同図に示すように、フライホイール４の回転数が所定値以上となったときに２相発電機２に発生する電流値は、スイッチング素子３３をオンした場合と比較してスイッチング素子３３をオフした場合の電流値が約１／２程度になることが確認できる。
【００４３】
（バッテリへの蓄電方法）
続いて、図１に基づいて、２相発電機２を用いたバッテリ６０への蓄電方法について説明する。
同図に示すように、バッテリ６０の蓄電量は、電圧計３５によって計測される。電圧計３５による計測結果より、バッテリ６０の蓄電量が満充電に対して極端に少ない場合、スイッチング素子３３は、オン状態になっている。この状態で不図示のクランクシャフトを介してフライホイール４が回転すると、バッテリ６０が急速に充電されていく。バッテリ６０に供給される電流値は、電流計３４によって計測されている。そして、バッテリ６０が満充電に近づくと、スイッチング素子３３がオフになる。すると、バッテリ６０へ供給される電流値が減少し、徐々にバッテリ６０が充電され、最終的に満充電となる。
【００４４】
一方、電圧計３５による計測結果より、バッテリ６０の蓄電量が満充電に対し、それほど少なくない場合、スイッチング素子３３は、オフ状態になっている。すなわち、フライホイール４の回転当初より、バッテリ６０に供給される電流値を抑えることにより、バッテリ６０が過充電になることを防止する。
尚、バッテリ６０の蓄電量が満充電に達した場合、又は所定の蓄電量に達した場合、スイッチング素子３３はオフ状態になる。そして、この後に２相発電機２によって発生した電流は、直流負荷６１にのみ供給される。
【００４５】
（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、従来の３相構造の発電機に用いられる整流回路と同様の構成である整流回路３を用い、２相発電機２のＡ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂから発生する電流を得ることができると共に、スイッチング素子３３のオン・オフ制御により２相発電機２からバッテリ６０や直流負荷６１に出力される電流値を変化させることができる。このため、従来の３相構造の発電機を用いた発電機システムよりも得られる電力を抑えた発電機システム１を安価に提供できる。
【００４６】
また、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの他端と、第２ハーフブリッジ３２ｂとの間にスイッチング素子３３を設けることにより、整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとを直列に接続したり並列に接続したりすることができるので、簡素な構造で安価な発電機システム１を提供することができる。
【００４７】
尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、発電機システム１は、２相発電機２と、２相発電機２に接続されている整流回路３と、整流回路３に接続され、この整流回路３により整流された電流が蓄電されるバッテリ６０と、ライト等の直流負荷６１とを備えている場合について説明した。しかしながら、直流負荷６１は、ライトに限られるものではなく、さまざまな直流負荷に本実施形態を適用することができる。
【００４８】
また、上述の実施形態では、バッテリ６０に充電を行う場合であって、バッテリ６０の蓄電量が満充電に対して極端に少ない場合、スイッチング素子３３をオン状態としてバッテリ６０に急速充電した後、スイッチング素子３３をオフし、２相発電機２の出力を抑えるようにする場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、スイッチング素子３３のオン・オフを繰り返し行いながらバッテリ６０に徐々に電流を供給するように構成してもよい。
【００４９】
さらに、上述の実施形態では、スイッチング素子３３をオフすることにより、整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが並列に接続される場合について説明した。そして、スイッチング素子３３をオンすることにより、整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが直列に接続される場合について説明した。
しかしながら、これに限られるものではなく、スイッチング素子３３のオン・オフ切替えることによって、Ａ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとの接続状態が切替わればよい。すなわち、スイッチング素子３３をオンすることにより、整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが並列に接続され、スイッチング素子３３をオフすることにより、整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが直列に接続されてもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、機械角で９０°ずれて存在するスロット２１（図２におけるＡ部参照）を形成する８つのティース１６にＡ相コイル１８ａを巻装する一方、その他のティース１６（図２におけるＢ部参照）にＢ相コイル１８ｂを巻装し、Ａ相コイルに発生する電流とＢ相コイルに発生する電流との位相差が９０°となるように構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、Ａ相コイルに発生する電流とＢ相コイルに発生する電流との位相差が１８０°となるように構成してもよい。このように構成することで、全波整流後の電流波形の偏向を大きくすることができる。
【００５１】
さらに、上述の実施形態では、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの他端と、第２ハーフブリッジ３２ｂとの間にスイッチング素子３３を設けることにより、整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが直列に接続されたり並列に接続されたりする場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、スイッチング素子３３のオン・オフを切り替えることにより、整流回路３に対するＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとの接続状態が変化するように構成されていればよい。
【００５２】
（変形例）
より具体的に、図９に基づいて説明する。
図９は、上述の実施形態の変形例における発電機システムのブロック図である。尚、上述の実施形態と同一態様については、同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、上述の実施形態の発電機システム１と、変形例における発電機システム１０１との相違点は、変形例における発電機システム１０１は、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの他端と、第２ハーフブリッジ３２ｂとの間にスイッチング素子３３が設けられておらず、３つのハーフブリッジ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのうち、第２ハーフブリッジ３２ｂ上に、２つのスイッチング素子３３が設けられている点にある。
【００５３】
より詳しくは、第２ハーフブリッジ３２ｂのダイオード３１ａよりも高電位側にスイッチング素子３３が設けられていると共に、ダイオード３１ｂよりも低電位側にスイッチング素子３３が設けられている。これら２つのスイッチング素子３３は、同時にオン・オフが切り替わるように構成されている。
【００５４】
このような構成のもと、スイッチング素子３３がオンの状態のときは整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが並列に接続され、スイッチング素子３３がオフ状態のときは整流回路３に対してＡ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが直列に接続される。
したがって、上述の変形例によれば、前述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５５】
尚、上述の変形例では、２つのスイッチング素子３３は、同時にオン・オフが切り替わるように構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、２つのスイッチング素子３３のうち、一方のスイッチング素子３３がオンの状態で、かつ他方のスイッチング素子３３がオフの状態のときに、Ａ相コイル１８ａとＢ相コイル１８ｂとが直列に接続されたり並列に接続されたりしてもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、Ａ相コイル１８ａ、及びＢ相コイル１８ｂの他端と、第２ハーフブリッジ３２ｂとの間に、１つのスイッチング素子３３が設けられている場合について説明した。さらに、上述の変形例では、第２ハーフブリッジ３２ｂ上に、２つのスイッチング素子３３が設けられている場合について説明した。しかしながら、スイッチング素子３３が設けられる箇所は、上述の実施形態および変形例に記載の箇所に限られるものではなく、任意に設定することが可能である。また、全てのハーフブリッジ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに、スイッチング素子３３を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
上記の２相整流回路システムによれば、スイッチがオンのときは、２相構造のコイルから得られる電流出力を大きくすることができるのに対し、スイッチがオフのときは、スイッチがオンの場合と比較して２相構造のコイルから得られる電流出力を小さくすることができる。
このように、従来の３相用の整流回路を用いて２相構造のコイルから発生する電流を得ることができると共に、スイッチのオン・オフ制御により２相構造のコイルから出力される電流の大きさを変化させることができる。このため、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑えた２相整流回路システムを安価に提供できる。
また、上記した本発明の態様によれば、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑えた発電機システムを、安価に提供できる。
【符号の説明】
【００５８】
１，１０１…発電機システム
２…２相発電機
３…整流回路
１８ａ…Ａ相コイル（第１相のコイル）
１８ｂ…Ｂ相コイル（第２相のコイル）
３１ａ，３１ｂ…ダイオード
３２ａ…第１ハーフブリッジ（ハーフブリッジ）
３２ｂ…第２ハーフブリッジ（他のハーフブリッジ）
３２ｃ…第３ハーフブリッジ（ハーフブリッジ）
３３…スイッチング素子（スイッチ）
７０…整流回路システム
【図１】
2014061794.tif 000003
【図２】
2014061794.tif 000004
【図３】
2014061794.tif 000005
【図４Ａ】
2014061794.tif 000006
【図４Ｂ】
2014061794.tif 000007
【図４Ｃ】
2014061794.tif 000008
【図４Ｄ】
2014061794.tif 000009
【図５】
2014061794.tif 000010
【図６Ａ】
2014061794.tif 000011
【図６Ｂ】
2014061794.tif 000012
【図７】
2014061794.tif 000013
【図８】
2014061794.tif 000014
【図９】
2014061794.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月31日(2014.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのダイオードを直列に接続したハーフブリッジを、３つ並列に接続してなる整流回路と、
第１の交流電流を発生させる第１相のコイルと、
第２の交流電流を発生させる第２相のコイルと、
前記第１相のコイルおよび前記第２相のコイルのそれぞれに発生した電流を蓄電するためのバッテリと、
オン・オフの切替動作を行うスイッチとを備え、
前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端を、それぞれ別々の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続すると共に、
前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端を、前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端が接続されていない他の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続し、
前記バッテリの蓄電量に基づいて、前記スイッチのオン・オフを切替えることにより、前記第１相のコイルと、前記第２相のコイルとの接続状態を切替え、前記第１相のコイルおよび前記第２相のコイルのそれぞれに発生した電流の前記バッテリへの供給量を変動させる２相整流回路システム。
【請求項２】
前記スイッチがオンのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが並列に接続され、且つ前記スイッチがオフのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが直列に接続されるように、前記スイッチを設けた請求項１に記載の２相整流回路システム。
【請求項３】
前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端と、前記他のハーフブリッジとの間に、前記スイッチを１つ設けた請求項１に記載の２相整流回路システム。
【請求項４】
前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端と、前記他のハーフブリッジとの間に、前記スイッチを１つ設けた請求項２に記載の２相整流回路システム。
【請求項５】
請求項１に記載の２相整流回路システムと、
前記第１相のコイル、及び前記第２相のコイルを有する２相発電機とを備えた発電機システム。
【請求項６】
請求項２に記載の２相整流回路システムと、
前記第１相のコイル、及び前記第２相のコイルを有する２相発電機とを備えた発電機システム。
【請求項７】
請求項３に記載の２相整流回路システムと、
前記第１相のコイル、及び前記第２相のコイルを有する２相発電機とを備えた発電機システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
［０００６］
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑え、安価に提供できる２相整流回路システム、及び発電機システムを提供するものである。
課題を解決するための手段
［０００７］
本発明の第１の態様によれば、２相整流回路システムでは、２つのダイオードを直列に接続したハーフブリッジを、３つ並列に接続してなる整流回路と、第１の交流電流を発生させる第１相のコイルと、第２の交流電流を発生させる第２相のコイルと、前記第１相のコイルおよび前記第２相のコイルのそれぞれに発生した電流を蓄電するためのバッテリと、オン・オフの切替動作を行うスイッチとを備え、前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端を、それぞれ別々の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続すると共に、前記第１相のコイルの他端、及び前記第２相のコイルの他端を、前記第１相のコイルの一端、及び前記第２相のコイルの一端が接続されていない他の前記ハーフブリッジにおける前記２つのダイオードの間に接続し、前記バッテリの蓄電量に基づいて、前記スイッチのオン・オフを切替えることにより、前記第１相のコイルと、前記第２相のコイルとの接続状態を切替え、前記第１相のコイルおよび前記第２相のコイルのそれぞれに発生した電流の前記バッテリへの供給量を変動させる。
［０００８］
上記のように構成することで、従来の３相用の整流回路を用いて２相構造のコイルから発生する電流を得ることができると共に、一定の電圧でスイッチのオン・オフ制御により２相構造のコイルから出力される電流の大きさを変化させることができる。このため、３相構造の発電機システムよりも得られる電力を抑えた２相整流回路システムを安価に提供できる。
［０００９］
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に係る２相整流回路システムにおいて、前記スイッチがオンのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが並列に接続され、且つ前記スイッチがオフのときに前記第１相のコイルと前記第２相のコイルとが直列に接続されるように、前記スイッチを設けた。
［００１０］
上記のように構成することで、スイッチがオンのときは、２相構造のコイルから得られる電流出力を大きくすることができるのに対し、スイッチがオフのときは、スイッチがオンの場合と比較して２相構造のコイルから得られ
【国際調査報告】
2014061794.tif 000016
2014061794.tif 000017