(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源がブラシを介して、整流子に接続されたコイルに供給されるブラシ付き電動機において、
前記直流電源と前記ブラシとに接続され、無火花整流するサイリスタと、
前記整流子と前記ブラシとの間に発生する火花雑音の雑音信号を検出する雑音検出手段と、
前記直流電源と前記サイリスタとに接続され、前記直流電源の接続極性を検出する電源接続極性検出手段と、
前記サイリスタのゲートに接続されるゲート制御手段とを備え、
該ゲート制御手段は、前記雑音検出手段により雑音が検出されているとき、前記サイリスタのゲートをオン状態にし、雑音が検出されていないときおよび前記電源接続極性検出手段により前記直流電源の逆接続が検出されたときには、前記サイリスタのゲートをオフ状態に保持するブラシ付き電動機であって、
前記雑音検出手段と前記電源接続極性検出手段と前記ゲート制御手段とは、同一のトランスコアに巻かれたコイルをそれぞれ含み、
前記雑音検出手段は、前記コイルとコンデンサとの直列接続とされて、前記サイリスタのアノードとカソード間に接続され、
前記電源接続極性検出手段は、前記コイルとダイオードと抵抗器との直列接続とされ、前記ダイオードのカソード側が前記直流電源の正極側となるように、前記直流電源に並列接続され、
前記ゲート制御手段は、前記コイルが前記サイリスタのゲートとカソード間に接続されている
ことを特徴とするブラシ付き電動機。
【請求項２】
請求項１記載のブラシ付き電動機において、
前記サイリスタに対して、逆極性のサイリスタを並列的に接続し、
かつ該逆極性のサイリスタに新たなゲート制御手段を接続するとともに、新たな雑音検出手段を接続し、
前記電源接続極性検出手段に対して、ダイオードの極性を反転した電源接続極性検出手段を並列に接続した
ことを特徴とするブラシ付き電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、正転および逆転の双方向に回転可能なブラシ付き電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシ付き電動機では、ロータの回転時にコイル両端の整流子と、対応するブラシとが短絡されて整流作用が行われる。この整流作用時には、コイルのインダクタンス成分等により整流電流に遅延が発生するため、該インダクタンス成分に基づく電圧、いわゆるリアクタンス電圧が発生し、このリアクタンス電圧を原因として整流子とブラシ間で火花が発生する。
【０００３】
火花が発生した場合には、ブラシあるいは整流子が徐々に損傷し、結果としてブラシ付き電動機の寿命を縮めることとなる。
【０００４】
そこで、従来から、火花防止技術として、整流子とブラシ間の接触抵抗を大きくして良好な整流曲線に沿った抵抗整流を行う技術が知られている。
【０００５】
しかしながら、整流子とブラシ間の接触抵抗を大きくして抵抗整流を行う技術ではコイルに印加される電圧が低下することを原因として出力トルクが減少し、電動機の性能が悪くなる（効率が低下する）という問題がある。
【０００６】
効率の低下を回避するために、ブラシ側またはコイル側にダイオード回路を設け該ダイオード回路に転流させることが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動機の場合、正転ばかりでなく逆転したいという要求が多々存在する。たとえば、エンジンのクランクシャフトに直結したスタータモータの場合、エンジンのクランク位相、換言すればピストン位置によっては始動トルクが非常に大きくなる。逆にある位相から始動すれば始動トルクは低くエンジン圧縮点のトルクの必要な位置においても慣性エネルギーと合わせて低トルクで乗り越えることができることが知られている。
【０００８】
ある位相から始動させるため、スタータの始動前に逆方向にクランク位相をもどす方法、すなわちスタータモータを逆転させればよいことが知られている。したがって、モータが逆転可能であれば、スタータモータの必要トルクを低減することが可能となり、結果として、モータを小型、軽量かつ廉価にすることができる。
【０００９】
電動機を逆転しようとする場合、リレー等を用いて、直流電源の極性を逆に接続できるようにすればよい。
【００１０】
しかしながら、直流電源の極性を逆に接続した場合において、上記のようなダイオード回路を設けて火花を転流させる技術を採用していたときには、コイルを経由することなくダイオード回路を通じて直流電源が短絡されてしまい、ダイオード回路が破壊するという問題がある。
【００１１】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、双方向回転が可能であって出力トルクの低下が発生せず、しかも無火花整流を行うことを可能とするブラシ付きモータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るブラシ付き電動機は、直流電源がブラシを介して、整流子に接続されたコイルに供給されるブラシ付き電動機において、前記直流電源と前記ブラシとに接続され、無火花整流するサイリスタと、前記整流子と前記ブラシとの間に発生する火花雑音の雑音信号を検出する雑音検出手段と、前記直流電源と前記サイリスタとに接続され、前記直流電源の接続極性を検出する電源接続極性検出手段と、前記サイリスタのゲートに接続されるゲート制御手段とを備え、該ゲート制御手段は、前記雑音検出手段により雑音が検出されているとき、前記サイリスタのゲートをオン状態にし、雑音が検出されていないときおよび前記電源接続極性検出手段により前記直流電源の逆接続が検出されたときには、前記サイリスタのゲートをオフ状態に保持するブラシ付き電動機であって、前記雑音検出手段と前記電源接続極性検出手段と前記ゲート制御手段とは、同一のトランスコアに巻かれたコイルをそれぞれ含み、前記雑音検出手段は、前記コイルとコンデンサとの直列接続とされて、前記サイリスタのアノードとカソード間に接続され、前記電源接続極性検出手段は、前記コイルとダイオードと抵抗器との直列接続とされ、前記ダイオードのカソード側が前記直流電源の正極側となるように、前記直流電源に並列接続され、前記ゲート制御手段は、前記コイルが前記サイリスタのゲートとカソード間に接続されていることを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１３】
この発明によれば、サイリスタのゲートに接続されるゲート制御手段は、雑音検出手段により火花雑音が検出されているとき、サイリスタのゲートをオン状態にし、雑音が検出されていないときおよび電源接続極性検出手段により直流電源の逆接続が検出されたときには、サイリスタのゲートをオフ状態に保持するよう制御している。このため、正転時の火花を防止することができ、かつ、サイリスタを用いているので、従来技術のように出力トルクの低下が発生しない。しかも、直流電源の逆接続の検出時にはゲートをオフ状態に保持するので、サイリスタを導通させて短絡状態を形成する可能性がなくなる。
【００１５】
さらに、前記サイリスタに対して、逆極性のサイリスタを並列的に接続し、かつ該逆極性のサイリスタに新たなゲート制御手段を接続するとともに、新たな雑音検出手段を接続し、前記電源接続極性検出手段に対して、ダイオードの極性を反転した電源接続極性検出手段を並列に接続することにより、逆転時においても火花を発生させることがない（請求項２記載の発明）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、この発明の一実施の形態が適用された電動発電機システム１０の模式的電気回路図を示している。
【００１８】
図２は、図１に示した電動発電機システム１０の機械的模式的断面図を示している。
【００１９】
電動発電機システム１０は、たとえば内燃機関であるエンジンを有するスクータ等の二輪車や、四輪乗用車等に組み込まれて使用に供される。
【００２０】
図１に示すように、電動発電機システム１０は、基本的には、電動発電機１２と、この電動発電機１２に、リレー接点１４およびスリップリング１５を介して接続される直流電源であるバッテリー１６とから構成されている。
【００２１】
リレー接点１４は、スプリングにより自動復帰する自動復帰接点を有するイグニッションスイッチ１８に直列に接続されているリレーコイル２０を通じて駆動（開閉制御）される。
【００２２】
電動発電機１２は、整流子２２間にコイル２４が三相のΔ配線されたステータ２６と、電動発電機１２が電動機として動作するときに、接触して直流電源を供給するスリップリング１５およびブラシ２８と、コイル励磁用永久磁石３０（図２参照）とが配されるロータ３２とを有している。ロータ３２の軸は、エンジンのクランクシャフト３４に係合している。隣り合う整流子２２の間には、補助的なサブ整流子２３（図１参照）が配置されている。
【００２３】
ロータ３２は、正転方向（矢印方向）Ｆあるいは逆転方向（矢印方向）Ｒに回転することができる。
【００２４】
ここで、ロータ３２を構成するブラシ２８は、電気角で１８０゜離間して配置され、それぞれ正転方向Ｆの前方には、電気角で約９０゜ずらした位置にサブブラシ３６が配置されている。サブブラシ３６相互は、電気角で１８０゜離間している。なお、ここでは、理解の便宜のために、整流子２２の数を３個のみ描いているが、実際には、整流子２２とコイル２４は、それぞれ９個存在し、ブラシ２８は６個、サブブラシ３６は２個存在する。
【００２５】
図１において、ブラシ２８は、スリップリング１５を通じてリレー接点１４の一方の側に接続され、サブブラシ３６は、サイリスタ回路４０およびスリップリング１５を通じてリレー接点１４の一方の側に接続されている。リレー接点１４の他端側には、バッテリー１６間に接続されている逆転スイッチ４４と直列に接続されているリレーコイル４６により切り替えられる連動リレー接点４８の共通端子が接続されている。連動リレー接点４８の固定端子側は、バッテリー１６に接続されている。
【００２６】
図２に示すように、ステータ２６のコア８２には、電動機用のコイル２４とともに、別のコイルである発電用コイル２５が巻かれており、図１に示すように、この発電用コイル２５は、整流・レギュレータ回路５０を介してバッテリー１６に接続されている。
【００２７】
図３は、主に無火花整流するためのサイリスタ回路４０の詳細な構成とこのサイリスタ回路４０に関連する部分を示している。なお、この図３では、バッテリー１６が正転側に接続されている状態を示しており、また、煩雑となるので、連動リレー接点４８、リレー接点１４等は省略している。
【００２８】
図３から理解されるように、バッテリー１６の正端子側と一方のサブブラシ３６との間に、カソードがバッテリー１６に接続されたサイリスタ５２に接続され、他方のサブブラシ３６とバッテリー１６の負端子側に、アノードがバッテリー１６に接続されたサイリスタ５３が接続されている。
【００２９】
サイリスタ５２のアノードカソード間にコイルＡと直流素子手段であるコンデンサ５６の直列回路が接続され、サイリスタ５２のゲートとカソード間に定電圧ダイオード５４とコイルＣとの並列回路が接続されている。
【００３０】
一方、サイリスタ５３のアノードカソード間にコイルＢとコンデンサ５７の直列回路が接続され、サイリスタ５３のゲートとカソード間に定電圧ダイオード５５とコイルＤとの並列回路が接続されている。
【００３１】
サイリスタ５２のカソードとサイリスタ５３のアノードとの間、換言すれば、バッテリー１６の正負端子間には、バッテリー１６の接続極性を検出するダイオード６２、コイルＥおよび抵抗器６４からなる直列回路が、ダイオード６２のカソード側がバッテリー１６の正端子側に接続されるように配置されている。
【００３２】
５つのコイルＡ〜Ｅは、図４に示すように、トロイダル型のコア６０（図３では点線で示している。）にそれぞれ巻き付けられている。コア６０は、トランスコアとして機能する。
【００３３】
コイルＡに矢印で示す電流ｉａが流れると、コア６０には、矢印で示す磁束φが発生し、この磁束φにより、コイルＣおよびコイルＤに矢印で示す電流ｉｃ、ｉｄを流そうとする電圧が発生する。
【００３４】
ここで、コイルＡとコンデンサ５６およびコイルＢとコンデンサ５７のそれぞれは、後述するように、整流子２２とブラシ２８、３６との間に発生しようとする火花雑音の雑音信号を検出する雑音検出手段として機能する。
【００３５】
また、コイルＣとコイルＤは、それぞれサイリスタ５２とサイリスタ５３のゲート制御手段として機能する。
【００３６】
さらに、コイルＥは、直流電源であるバッテリー１６の接続極性を検出する電源接続極性検出手段として機能する。ここで、コイルＥの巻き回数は、他のコイルＡ〜Ｄの巻き回数よりも大きい巻き回数としている。なお、コイルＥは、トランスコア６０を介し、コイルＣ、Ｄを通じてサイリスタ５２のゲートに間接的に接続され、後述するように、サイリスタ５２のゲートを制御するので、コイルＥもゲート制御手段に含めて考えることができる。
【００３７】
次に、電動発電機１２の機械的構成について、主に図２を参照して説明する。
【００３８】
電動発電機１２は、基本的には、整流子２２間にコイル２４が配されるステータ２６と、コイル２４の励磁用の永久磁石３０が配されるとともに電動機としての動作時に整流子２２と接触するブラシ２８が配されたロータ３２とを備えている。
【００３９】
ロータ３２は、同時に回転する第１回転部３２ａとこれに係合する第２回転部３２ｂとから構成されている。第２回転部３２ｂは、第１回転部３２ａに対し、スライド機構７０を介して矢印Ｐ方向（発電機としての動作時）あるいは矢印Ｑ方向（電動機としての動作時あるいは停止時）に移動可能に構成されている。また、第２回転部３２ｂのブラシ２８の近傍には、サイリスタ回路４０が搭載されている。
【００４０】
第２回転部３２ｂのスライド機構７０は、ばね７２、連結ピン７４、円盤７６およびウエイトローラー７８とから構成されている。
【００４１】
第１回転部３２ａには、エンジンのクランクシャフト３４が固定されるとともに、永久磁石３０が固定されている。第２回転部３２ｂには、ブラシ２８とスリップリング１５が埋め込まれている。
【００４２】
一方、ステータ２６は、モールド部材８０を有し、このモールド部材８０にコア８２と整流子２２の保持部材が絶縁固定されている。上述したように、コア８２には、電動機用コイル２４と発電用コイル２５が巻かれている。
【００４３】
そして、バッテリー１６からの直流電源が供給されるリレー接点１４がそれぞれ端子８４、８６に接続されている。端子８４、８６は、電動機としての動作時には、スリップリング１５を介してブラシ２８に接続される。
【００４４】
この実施の形態に係る電動発電機システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作についてさらに詳しく説明する。
【００４５】
まず、電動発電機１２の始動時における電動機時の動作と発電機時の動作について説明し、次に、電動機時のサイリスタ回路４０に係わる動作について説明する。
【００４６】
図示していないエンジンの非動作時において、イグニッションスイッチ１８は、開状態（オフ状態）とされている。イグニッションスイッチ１８が開状態とされているときには、リレー接点１４も開状態となっている。この状態においては、ウエイトローラー７８が図２に示すように軸心側の位置にある。
【００４７】
このとき、スライド機構７０は、ばね７２の圧縮力により第２回転部３２ｂを矢印方向Ｑ端側にスライドさせ、ブラシ２８に対して整流子２２を電気的に接続させるとともに、このブラシ２８に接続されているスリップリング１５に対して端子８４、８６を電気的に接続させる状態とする。
【００４８】
エンジンを始動しようとするとき、ドライバ等のユーザは、イグニッションスイッチ１８を操作する。上述したようにイグニッションスイッチ１８は、自己復帰型のスイッチであり、操作する手を離さない状態でのみ図示していないスプリングの圧縮力に対抗して閉状態とされる。
【００４９】
イグニッションスイッチ１８が閉状態とされたとき、バッテリー１６からリレーコイル２０に励磁電流が流れ、リレー接点１４が閉状態とされる。
【００５０】
これにより、図５に示すように、バッテリー１６の直流電源が、リレー接点１４を通じて電動発電機１２のブラシ２８間に供給され、電動発電機１２は、ロータ３２が矢印方向Ｆに回転して電動機として動作する。
【００５１】
ロータ３２が矢印方向Ｆに回転するとクランクシャフト３４が同時に回転する。クランクシャフト３４の回転により、図示していないエンジンのピストンが往復動を開始し、エンジンが内燃機関としての動作が開始する。
【００５２】
エンジンの動作によりロータ３２はさらに高速に回転し、これによりウエイトローラー７８が、遠心力により図６に示す矢印方向に移動する。このため、スライド機構７０の連結ピン７４を介し、第２回転部３２ｂが、ばね７２の圧縮力より強い力で矢印Ｐ方向にスライドされる。この結果、ブラシ２８と整流子２２との接続が分離され、以降、電動発電機１２は、エンジンによりロータ３２が回転される発電機として動作し、バッテリー１６への充電が開始される。
【００５３】
エンジンによりロータ３２が回転しているとき、磁石３０に係る回転磁界によりコイル２５に交流電圧が発生し、発生した交流電圧が整流・レギュレータ回路５０を構成する全波整流回路により整流されて直流電圧とされ、この直流電圧がさらに整流・レギュレータ回路５０を構成するレギュレータ回路により所定の充電用電圧とされバッテリー１６に供給される。これにより、バッテリー１６の充電が行われる。この場合、整流・レギュレータ回路５０にはバッテリー１６への過電圧保護回路を設けることができる。
【００５４】
以上が、電動発電機１２の始動時における電動機時の動作と始動後における発電機時の動作についての説明であり、次に、電動機時のサイリスタ回路４０に係わる動作について説明する。
【００５５】
ロータ３２の正転時においてブラシ２８が図７に示す位置にあるとき、バッテリー１６の正端子からの電流が、矢印のルートに示すように、同図中、左側のブラシ２８からコイル２４を経由し、電流ｉ１、ｉ２として右側のブラシ２８を通じてバッテリー１６の負端子に流れる。なお、図７において、コイルＡ〜Ｅに関連する回路は、コンデンサ５６、５７や定電圧ダイオード５４、５５およびダイオード６２や抵抗器６４を省略して、コイルＡ〜Ｅのみを描いている。
【００５６】
正転時においてダイオード６２（図３参照）は、バッテリー１６により逆バイアスとされているので、コイルＥに直流電流が流れることはない。
【００５７】
図７の状態において、コイルＡ、Ｂには、電流が流れないので、コイルＣ，Ｄに電圧が誘起されることがなく、サイリスタ５２、５３は、オフ状態（非導通状態）になっている。
【００５８】
さらに、ロータ３２が矢印Ｆ方向に移動した図８の状態において、図７の電流ｉ２が、右端のコイル２４のみを通じて右側のブラシ２８側に電流ｉ３として流れるように転流する。このとき、中央のコイル２４では、元の電流ｉ２が流れ続けようとするので、電流ｉ４が流れようとする。
【００５９】
この電流ｉ４が流れようとする中央のコイル２４により大きな起電力が発生して火花を発生させようとするが、そのとき、電流ｉ４の一部が雑音信号としてコイルＢに流れる。コイルＢに電流ｉ４の一部が流れたとき、換言すれば、コイルＢにより雑音が検出されているとき、コア６０（図３、図４参照）によるトランス結合によりゲートに接続されているコイルＤに電圧が発生する。この電圧によりサイリスタ５３のゲートがオン状態（導通状態）となり、結局、電流ｉ４は、サイリスタ５３およびサブブラシ３６を通じて、図８中、右から２番目の整流子２２に流れることになる。
【００６０】
ここで、サイリスタ５３は、オン状態において、順方向電圧が０．５Ｖ程度であるので、中央のブラシ２８と右から２番目の整流子２２との間にかかる電圧が０．５Ｖに抑制され、火花の発生が防止される。すなわち、無火花整流が遂行される。
【００６１】
さらにロータ３２が回転し、電流ｉ４が主に中央のコイル２４から熱として消滅すると、図９に示すような電流ｉ１、ｉ３のみが流れる。
【００６２】
さらにロータ３２が回転し、図１０に示すように、電流ｉ１が、電流ｉ５として転流を開始しようとすると、左側のコイル２４からの電流ｉ６が雑音信号としてコイルＡに流れる。これによりサイリスタ５２のゲートに接続されたコイルＣに電圧が誘起し、サイリスタ５２がオン状態となる。したがって、電流ｉ６は、サイリスタ５２側を流れる。このため、この場合にも火花の発生が防止される。
【００６３】
ところで、上記発明が解決する課題の項で説明したように、この実施の形態と同様に、エンジンのクランクシャフト３４に直結した電動発電機１２（スタータモータ）の場合、エンジンのクランク位相、換言すればピストン位置によっては始動トルクが非常に大きくなる。逆にある位相から始動すれば始動トルクは低くエンジン圧縮点のトルクの必要な位置においても慣性エネルギーと合わせて低トルクで乗り越えることができることが知られている。ピストン位置は、通常、別のピストン位置検知手段により検知することができる。したがって、エンジンのスタート時に、ピストン位置によっては、所定量だけピストン位置を逆方向に回転させることが好ましいこととなる。
【００６４】
このためには、エンジンの始動前に逆方向にクランク位相を少しもどす、すなわちスタータモータを少し逆転させればよい。
【００６５】
そこで、このような場合には、イグニッションスイッチ１８が閉状態とされたとき、図示しない制御手段等により自動的に逆転スイッチ４４をクランク位相が所望の位置となるまで所定時間閉状態とする。
【００６６】
このとき、図１１に示すように、バッテリー１６が逆接続され、中央側のブラシ２８が正極となり、コイル２４を通じてそれぞれ電流ｉ７、ｉ８が流れることで、ロータ３２（ブラシ２８）は、逆方向Ｒに回転する。この状態において、バッテリー１６からの電流ｉ９が、バッテリー１６に並列的に接続されているダイオード６２（図３も参照）に流れるので、最も巻き数の多いコイルＥに電流が流れ、コア６０の磁化力Ｈは、図１２に示すように、ＢＨ曲線１７０上、飽和点１７２に設定される。
【００６７】
飽和点１７２に設定された状態では、多少、コイルＡ、Ｂに雑音信号に基づく電流が流れても、コイルＣ、Ｄには、電圧が発生しないので、サイリスタ５２、５３が導通することはない。したがって、サイリスタ５２、５３（この図１１では、左側のサイリスタ５２）が、雑音により導通してバッテリー１６が短絡される事態が未然に回避される。
【００６８】
逆転時ではなく、バッテリー１６の通常接続時（正転時）には、コア６０は、図１２のＢＨ曲線１７０上の原点を含む傾斜部分で動作するので、スパーク等の雑音信号により磁化力Ｈが変化し、この磁化力Ｈに対応する磁束Ｂの変化により、上述したように、コイルＣ、Ｄにサイリスタ５２、５３を導通状態とさせる電圧がゲートに発生する。
【００６９】
このように上述した実施の形態によれば、直流電源としてのバッテリー１６がブラシ２８を介して整流子２２に接続されたコイル２４に供給されるブラシ付き電動発電機１２において、無火花整流するサイリスタ５２、５３がバッテリー１６とブラシ２８、３６との間に接続される。そして、雑音検出手段としてのコイルＡ、Ｂが整流子２２とブラシ２８、３６との間に発生する火花雑音の雑音信号を検出する。また、バッテリー１６の電源接続極性検出手段としてのダイオード６２とコイルＥとがバッテリー１６とサイリスタ５２、５３との間に接続される。さらに、ゲート制御手段としてのコイルＣ、Ｄが、サイリスタ５２、５３のゲートに接続される。コイルＡ〜Ｅは、トロイダル型のコア６０により結合している。
【００７０】
ここで、コイルＡ、Ｂにより、スパーク等による火花雑音が検出されたときには、コイルＣ、Ｄが励磁され、コイルＣ、Ｄにゲート電圧が発生する。このためサイリスタ５２、５３がオン状態とされ、火花の発生が防止される。なお、コイルＣ、Ｄに並列に接続される定電圧ダイオード５４、５５は、コイルＣ、Ｄに発生するゲート電圧の最大値を定電圧値に制限するためのものである。
【００７１】
そして、ブラシ２８、３６の回転に伴いゲート電圧が低下して、サイリスタ５２、５３は再びオフ状態とされるが、また、スパーク等により信号が検出されて、サイリスタ５２、５３のゲートオン状態が繰り返される。
【００７２】
バッテリー１６を逆接続とした場合には、ダイオード６２が導通してコイルＥに電流が流れる。このとき、コイルＥの巻き数が最大となっているので、コア６０が飽和する（図１２参照）。コア６０が飽和しているとき、スパーク等の信号が入力されても（磁化力が変化しても）磁束の変化がなく、コイルＣ、Ｄには電圧が発生しない。このため、サイリスタ５２、５３がダイオードとして動作することがなく、バッテリー１６が短絡する事態が回避される。なお、コイルＡ、Ｂは、いずれか一つであっても動作することを確認している。
【００７３】
図１３は、この発明の他の実施の形態に係るサイリスタ回路１４０の構成を示している。この図１３において、図３に示したものと対応するものには同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
上述した図３例のサイリスタ回路４０では、バッテリー１６の逆接続時における電動機の逆回転時には、クランクシャフト３４の僅かな回転を想定しており、また、逆転時は正転時に比べてトルクも低く（電流も少なく）火花の消去について考慮する必要がないという考えにもとづき、逆方向の火花発生の回避技術については考慮していない。この図１３例のサイリスタ回路１４０は、恒常的な逆回転時にも火花の発生を防止することができる回路構成としている。
【００７５】
この図１３例では、ダイオード６２とコイルＥと抵抗器６４とからなる逆転時におけるサイリスタ５２、５３の転流防止回路と並列に逆極性のダイオード１６２と、コイルＥ’と抵抗器１６４とからなる正転時におけるサイリスタ１５２、１５３の転流防止回路を設けている。
【００７６】
このように、図１３に示す実施の形態では、サイリスタ５２、５３に対して、逆極性のサイリスタ１５２、１５３を並列的に接続し、かつ該逆極性のサイリスタ１５２、１５３に新たなゲート制御手段としてのコイルＣ’、Ｄ’、定電圧ダイオード１５４、１５５を接続するとともに、新たな雑音検出手段としてのコイルＡ’、Ｂ’、コンデンサ１５６、１５７を接続し、かつ電源接続極性検出手段であるダイオード６２、コイルＥ、抵抗器６４の直列回路に対して、ダイオードの極性を反転した電源接続極性検出手段であるダイオード１６２、コイルＥ’、抵抗器１６４を並列に接続することにより、逆転時においても火花を発生させることがなくなる。なお、コイルＡ’〜Ｅ’は、トランスコア６０とは異なるが同一形状のトランスコア６０’に巻かれている。
【００７７】
すなわち、この図１３例では、正転時の火花雑音防止作用がトランスコア６０にそれぞれ巻かれたコイルＡ〜Ｅにより遂行され、逆転時の火花雑音防止作用がトランスコア６０’にそれぞれ巻かれたコイルＡ’〜Ｅ’により遂行される。
【００７８】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採りうることはもちろんである。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ゲート制御手段により転流時にサイリスタを導通状態とすることで無火花整流を可能とし、かつ電源接続状態検出手段により、電源逆接続時の短絡の防止を行うようにしているので、双方向回転を可能としている。また、無火花整流のために整流子とブラシ間の接触抵抗を大きくする必要がないので、出力トルクの低下が発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態が適用された電動発電機システムの模式的電気回路図である。
【図２】図１に示した電動発電機システムの機械的模式的断面図である。
【図３】図１に示した電動発電機システムの中、主に無火花整流するためのサイリスタ回路の詳細な構成図である。
【図４】複数のコイルが巻かれたトロイダルコイルの構成図である。
【図５】電動発電機の電動機としての動作状態を示す一部省略断面図である。
【図６】電動発電機の発電機としての動作状態を示す一部省略断面図である。
【図７】正転時における電動機の動作説明に供される回路図である。
【図８】正転時における電動機の転流時の動作説明に供される回路図である。
【図９】正転時における電動機の動作説明に供される回路図である。
【図１０】正転時における電動機の転流時の動作説明に供される回路図である。
【図１１】逆転時における電動機の動作説明に供される回路図である。
【図１２】コアの動作状態の説明に供されるＢＨ曲線を示す図である。
【図１３】逆転時においても火花発生を防止可能なサイリスタ回路の詳細な構成図である。
【符号の説明】
１０…電動発電機システム          １２…電動発電機
１４…リレー接点                  １５…スリップリング
１６…バッテリー                    ２０…リレーコイル
２２、２３…整流子                ２４…コイル
２５…発電用コイル                ２６…ステータ
２８、３６…ブラシ                ３０…永久磁石
３２…ロータ                      ３２ａ…第１回転部
３２ｂ…第２回転部                ３４…クランクシャフト
４０、１４０…サイリスタ回路      ４６…リレーコイル
４８…連動リレー接点              ５０…整流・レギュレータ回路
５２、５３、１５２、１５３…サイリスタ
５４、５５、１５４、１５５…定電圧ダイオード
５６、５７、１５６、１５７…コンデンサ
６０、６０’…コア                ６２、１６２…ダイオード
６４、１６４…抵抗器              ７０…スライド機構
７２…ばね                        ７４…連結ピン
７８…ウエイトローラー            ８０…モールド部材
８２…コア                        ８４、８６…端子
Ａ〜Ｅ、Ａ’〜Ｅ’…コイル        Ｆ…正転方向
Ｒ…逆転方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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