JP5945046B1 - 自動電圧調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができる、自動電圧調整器を提供する。【解決手段】電圧検出部１１および電源部１２は、第１ブリッジ型全波整流回路２１および第２ブリッジ型全波整流回路２２を共通に備えている。第１ブリッジ型全波整流回路２１および第２ブリッジ型全波整流回路２２には、交流発電機２の各相出力電圧が入力される。第１ブリッジ型全波整流回路２１および第２ブリッジ型全波整流回路２２の各負側出力端子３８，４８は、負側配線５３に接続されており、各正側出力端子３７，４７は、それぞれ第１正側配線５１および第２正側配線５２に接続されている。電圧検出部１１は、第１正側配線５１と負側配線５３との間に介在された平滑用静電容量６１〜６４および抵抗６５〜６８を備え、電源部１２は、第２正側配線５２と負側配線５３の間に介在されたツェナーダイオード７４を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、交流発電機の自動電圧調整器（ＡＶＲ：Automatic Voltage Regulator）に関する。

交流発電機には、その出力電圧を所定電圧に自動的に調整する自動電圧調整器が用いられる。

自動電圧調整器の一例では、交流発電機の出力電圧を整流して、出力電圧に応じた直流電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部による検出電圧と所定の基準電圧との差に応じた制御信号を出力する制御部と、制御部から出力される制御信号に応じた電流を交流発電機の界磁巻線に供給する界磁回路部と、交流発電機の出力電圧を整流して、制御部の電源電圧を生成する電源部とが設けられている（たとえば、特許文献１参照）。

電圧検出部は、２個のブリッジ型全波整流回路を備えている。ブリッジ型全波整流回路は、４個のダイオードを用いた構成である。各ブリッジ型全波整流回路の一方の入力端子は、共通化されており、その入力端子には、交流発電機のＷ相電圧が抵抗で降圧（ドロップ）されて入力される。一方のブリッジ型全波整流回路の残りの入力端子には、交流発電機のＵ相電圧が抵抗で降圧されて入力され、他方のブリッジ型全波整流回路の残りの入力端子には、交流発電機のＶ相電圧が抵抗で降圧されて入力される。各ブリッジ型全波整流回路の一方の出力端子は、共通化され、正側配線に接続されている。各ブリッジ型全波整流回路の他方の出力端子は、負側配線を介してグランドに接続されている。これにより、交流発電機が出力する各相電圧が全波整流され、正側配線と負側配線との間に直流電圧が発生する。

電源部もまた、２個のブリッジ型全波整流回路を備えている。ブリッジ型全波整流回路は、４個のダイオードを用いた構成である。各ブリッジ型全波整流回路の一方の入力端子は、共通化されており、その入力端子には、交流発電機のＷ相電圧が静電容量で降圧（ドロップ）されて入力される。一方のブリッジ型全波整流回路の残りの入力端子には、交流発電機のＵ相電圧が静電容量で降圧されて入力され、他方のブリッジ型全波整流回路の残りの入力端子には、交流発電機のＶ相電圧が静電容量で降圧されて入力される。各ブリッジ型全波整流回路の一方の出力端子は、共通化され、正側配線に接続されている。各ブリッジ型全波整流回路の他方の出力端子は、負側配線を介してグランドに接続されている。これにより、交流発電機が出力する各相電圧が全波整流され、正側配線と負側配線との間に直流電圧が発生する。

特開２０１０−２５９２１１号公報

かかる構成では、電圧検出部および電源部に合計４個のブリッジ型全波整流回路が必要とされ、その回路構成が大型となり、ひいては自動電圧調整器のサイズが大型になるという問題がある。

本発明の目的は、小型化を図ることができる、自動電圧調整器を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る自動電圧調整器は、交流発電機の出力電圧を整流して直流電圧を検出する電圧検出部と、交流発電機の出力電圧を整流して電源電圧を生成する電源部とを含み、電圧検出部および電源部は、第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路を共通に備え、第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路は、それぞれの一方の入力端子が共通化されることにより、合計３個の入力端子を有しており、３個の入力端子には、それぞれ交流発電機のＵ相出力電圧、Ｖ相出力電圧およびＷ相出力電圧が入力され、第１ブリッジ型全波整流回路の正側出力端子は、第１正側配線に接続され、第２ブリッジ型全波整流回路の正側出力端子は、第２正側配線に接続されており、第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路のそれぞれの負側出力端子は、共通化されて、負側配線に接続されており、電圧検出部は、第１正側配線と負側配線との間に介在された静電容量および複数の分圧用抵抗を備え、電源部は、第２正側配線と負側配線の間に介在されたツェナーダイオードを備えている。

この構成によれば、第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路が電圧検出部および電源部に共通に用いられている。これにより、電圧検出部および電源部に合計４個のブリッジ型全波整流回路が必要とされる構成と比較して、回路構成を小型化することができ、ひいては自動電圧調整器の小型化を図ることができる。

第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路により、交流発電機が出力する各相電圧が全波整流される。この全波整流により、第１正側配線と負側配線との間および第２正側配線と負側配線との間に直流電圧が発生する。

電圧検出部において、第１正側配線と負側配線との間に発生する直流電圧は、静電容量により平滑化され、複数の分圧用抵抗により分圧されて、一の分圧用抵抗と他の分圧用抵抗との接続点より検出電圧として導出される。

電源部では、ツェナーダイオードの機能により、第２正側配線と負側配線との間に発生する直流電圧から定電圧が生成される。

よって、第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路が電圧検出部および電源部に共通に用いた構成において、電圧検出部により、交流発電機の出力電圧を検出することができ、かつ、電源部により、電源電圧としての定電圧を生成することができる。

本発明によれば、第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路が電圧検出部および電源部に共通に用いられていることにより、電圧検出部および電源部に合計４個のブリッジ型全波整流回路が必要とされる構成と比較して、回路構成を小型化することができ、ひいては自動電圧調整器の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る自動電圧調整器の電気的構成を示すブロック図である。 電圧検出部、電源部、制御部および周波数検出部の構成を示す回路図である。 界磁回路部の構成を示す回路図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜自動電圧調整器＞
図１は、本発明の一実施形態に係る自動電圧調整器１の電気的構成を示すブロック図である。

自動電圧調整器１は、たとえば、エンジンにより駆動される交流発電機２に用いられ、交流発電機２の出力電圧を所定電圧に自動的に調整するものである。自動電圧調整器１は、交流発電機２の出力電圧を整流して、出力電圧に応じた直流電圧を検出する電圧検出部１１と、交流発電機２の出力電圧を整流して、電源電圧ＶＤＤを生成する電源部１２と、電源部１２により生成される電源電圧ＶＤＤを受けて動作し、電圧検出部による検出電圧と所定の基準電圧との差に応じた制御信号を出力する制御部１３と、交流発電機２の出力電圧の周波数を検出する周波数検出部１４と、制御部１３から出力される制御信号に応じた電流を交流発電機２の界磁巻線２Ｃに供給する界磁回路部１５とを備えている。

＜電圧検出部・電源部＞
図２は、電圧検出部１１、電源部１２、制御部１３および周波数検出部１４の構成を示す回路図である。

電圧検出部１１および電源部１２は、第１ブリッジ型全波整流回路２１および第２ブリッジ型全波整流回路２２を共通に有している。

第１ブリッジ型全波整流回路２１は、４個のダイオード３１，３２，３３，３４を用いた構成である。具体的には、第１ブリッジ型全波整流回路２１は、２個のダイオード３１，３２の直列回路と２個のダイオード３３，３４の直列回路とを並列に接続した構成である。第１ブリッジ型全波整流回路２１は、２個のダイオード３１，３２の接続点３５および２個のダイオード３３，３４の接続点３６をそれぞれ入力端子とする。また、第１ブリッジ型全波整流回路２１は、２個のダイオード３１，３２の直列回路と２個のダイオード３３，３４の直列回路とのカソード側の接続点３７を正側出力端子とし、そのアノード側の接続点３８を負側出力端子とする。

第２ブリッジ型全波整流回路２２は、４個のダイオード４１，４２，４３，４４を用いた構成である。具体的には、第１ブリッジ型全波整流回路２１は、２個のダイオード４１，４２の直列回路と２個のダイオード４３，４４の直列回路とを並列に接続した構成である。第２ブリッジ型全波整流回路２２は、２個のダイオード４１，４２の接続点４５および２個のダイオード４３，４４の接続点４６をそれぞれ入力端子とする。また、第２ブリッジ型全波整流回路２２は、２個のダイオード４１，４２の直列回路と２個のダイオード４３，４４の直列回路とのカソード側の接続点４７を正側出力端子とし、そのアノード側の接続点４８を負側出力端子とする。

第１ブリッジ型全波整流回路２１の一方の入力端子３５には、交流発電機２のＵ相電圧が入力されるようになっている。第２ブリッジ型全波整流回路２２の一方の入力端子４５には、交流発電機２のＶ相電圧が入力されるようになっている。第１ブリッジ型全波整流回路２１の他方の入力端子３６と第２ブリッジ型全波整流回路２２の他方の入力端子４６とは、共通化されており、この共通化された入力端子３６，４６には、交流発電機２のＷ相電圧が入力されるようになっている。

第１ブリッジ型全波整流回路２１の正側出力端子３７は、第１正側配線５１と電気的に接続されている。第２ブリッジ型全波整流回路２２の正側出力端子４７は、第２正側配線５２と電気的に接続されている。第１ブリッジ型全波整流回路２１の負側出力端子３８と第２ブリッジ型全波整流回路２２の負側出力端子４８とは、共通化されており、この共通化された負側出力端子３８，４８は、負側配線５３と電気的に接続されている。負側配線５３は、グランドに接続されている。

第１ブリッジ型全波整流回路２１および第２ブリッジ型全波整流回路２２により、交流発電機２が出力する各相電圧が全波整流される。この全波整流により、第１正側配線５１と負側配線５３との間および第２正側配線５２と負側配線５３との間に直流電圧が発生する。

電圧検出部１１は、４個の静電容量（コンデンサ）６１，６２，６３，６４と、４個の抵抗６５，６６，６７，６８とを備えている。

２個の静電容量６１，６２は、第１正側配線５１と負側配線５３との間に介在され、互いに並列に設けられている。また、２個の静電容量６３，６４は、第１正側配線５１と負側配線５３との間に介在され、互いに並列に設けられている。静電容量６１，６３は、たとえば、フィルムコンデンサからなり、静電容量６２，６４は、たとえば、セラミックコンデンサからなる。

抵抗６５は、第１正側配線５１の途中部であって、２個の静電容量６１，６２の接続点よりも第１ブリッジ型全波整流回路２１側の位置に設けられている。抵抗６６は、第１正側配線５１の途中部であって、第１正側配線５１における２個の静電容量６１，６２の並列回路が接続されている点と２個の静電容量６３，６４の並列回路が接続されている点との間の位置に設けられている。抵抗６７，６８は、直列に接続されて、第１正側配線５１と負側配線５３との間に介在されている。

第１正側配線５１と負側配線５３との間に発生する直流電圧は、電圧検出部１１において、抵抗６５，６６により降圧（ドロップ）され、かつ、静電容量６１〜６４により平滑化される。そして、降圧後の第１正側配線５１と負側配線５３との間の電圧が抵抗６７，６８により分圧され、抵抗６７，６８の接続点６９の電位が検出電圧として出力される。

電源部１２は、ダイオード７１、抵抗７２、静電容量７３およびツェナーダイオード（定電圧ダイオード）７４を備えている。

ダイオード７１および抵抗７２は、直列に接続されて、第２正側配線５２の途中部に設けられている。具体的には、ダイオード７１のアノードが第２ブリッジ型全波整流回路２２の正側出力端子４７と電気的に接続され、そのカソードが抵抗７２の一端と接続されている。

静電容量７３およびツェナーダイオード７４は、第２正側配線５２と負側配線５３との間に介在されている。ツェナーダイオード７４は、カソードが第２正側配線５２に接続され、カソードが負側配線５３に接続されている。

第２正側配線５２と負側配線５３との間に発生する直流電圧は、電源部１２において、抵抗７２により降圧され、かつ、静電容量７３により平滑化される。そして、電源部１２では、ツェナーダイオード７４の機能により、定電圧（ツェナー電圧）が生成される。

＜制御部＞
制御部１３は、電源部１２により生成される定電圧を電源電圧ＶＤＤとして動作する。制御部１３には、電圧検出部１１から検出電圧が入力される。制御部１３には、所定の基準電圧を設定する基準電圧設定回路、電圧検出部１１からの検出電圧と基準電圧設定回路からの設定電圧との差を増幅して出力する増幅回路および増幅回路の出力に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）パルス信号を制御信号として発生させるパルス発生回路などが含まれる。

＜界磁回路部＞
図３は、界磁回路部１５の構成を示す回路図である。

界磁回路部１５には、制御部１３から出力される制御信号（ＰＷＭパルス信号）がフォトカプラ８１を介して入力される。

また、界磁回路部１５には、交流発電機２が出力する各相電圧を全波整流して直流電圧を得るための２個のブリッジ型全波整流回路８２，８３、ブリッジ型全波整流回路８２，８３により得られる直流電圧を平滑化するための静電容量８４，８５，８６、チョッパ制御のためにオン／オフされるＭＯＳＦＥＴ８７およびＭＯＳＦＥＴ８７のゲートにゲート信号を入力するゲート駆動回路８８などが設けられている。ブリッジ型全波整流回路８２，８３により得られる直流電圧が平滑化されることにより、励磁電流供給用の電源電圧が生成される。

界磁回路部１５では、フォトカプラ８１を介して入力されるＰＷＭパルス信号の入力に応答して、ゲート駆動回路８８からＭＯＳＦＥＴ８７にゲート信号が入力される。ＭＯＳＦＥＴ８７にゲート信号が入力されると、ＭＯＳＦＥＴ８７がオンになり、交流発電機２の界磁巻線２Ｃに励磁電流が供給される。

＜作用効果＞
以上のように、第１ブリッジ型全波整流回路２１および第２ブリッジ型全波整流回路２２が電圧検出部１１および電源部１２に共通に用いられている。これにより、電圧検出部および電源部に合計４個のブリッジ型全波整流回路が必要とされる従来構成と比較して、回路構成を小型化することができ、ひいては自動電圧調整器１の小型化を図ることができる。

そして、第１ブリッジ型全波整流回路２１および第２ブリッジ型全波整流回路２２が電圧検出部１１および電源部１２に共通に用いた構成において、電圧検出部１１により、交流発電機２の出力電圧を検出することができ、かつ、電源部１２により、電源電圧としての定電圧を生成することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、電圧検出部１１において、２個の静電容量６１，６２と２個の静電容量６３，６４との一方が省略されてもよい。また、２個の静電容量６１，６２の一方が省略されてもよいし、２個の静電容量６３，６４の一方が省略されてもよい。

さらに、電圧検出部１１において、抵抗６５，６６の一方またはその両方が省略されてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 自動電圧調整器
２ 交流発電機
１１ 電圧検出部
１２ 電源部
２１ 第１ブリッジ型全波整流回路
２２ 第２ブリッジ型全波整流回路
３５ 入力端子
３６ 入力端子
３７ 正側出力端子
３８ 負側出力端子
４５ 入力端子
４６ 入力端子
４７ 正側出力端子
４８ 負側出力端子
５１ 第１正側配線
５２ 第２正側配線
５３ 負側配線
６１〜６４ 静電容量
６５〜６８ 抵抗
７４ ツェナーダイオード

Claims (1)

1. 交流発電機の出力電圧を整流して直流電圧を検出する電圧検出部と、
   前記交流発電機の出力電圧を整流して電源電圧を生成する電源部とを含み、
   前記電圧検出部および前記電源部は、第１ブリッジ型全波整流回路および第２ブリッジ型全波整流回路を共通に備え、
   前記第１ブリッジ型全波整流回路および前記第２ブリッジ型全波整流回路は、それぞれの一方の入力端子が共通化されることにより、合計３個の入力端子を有しており、
   前記３個の入力端子には、それぞれ前記交流発電機のＵ相出力電圧、Ｖ相出力電圧およびＷ相出力電圧が入力され、
   前記第１ブリッジ型全波整流回路の正側出力端子は、第１正側配線に接続され、
   前記第２ブリッジ型全波整流回路の正側出力端子は、第２正側配線に接続されており、
   前記第１ブリッジ型全波整流回路および前記第２ブリッジ型全波整流回路のそれぞれの負側出力端子は、共通化されて、負側配線に接続されており、
   前記電圧検出部は、前記第１正側配線と前記負側配線との間に介在された静電容量および複数の分圧用抵抗を備え、
   前記電源部は、前記第２正側配線と前記負側配線の間に介在されたツェナーダイオードを備えている、自動電圧調整器。

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