JPH06339299A - 自励式発電機の自動電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電機の立ち上がり回転数を低くし、回路部
品の低耐電圧化を可能にする。 【構成】 発電コイル（３）に発電された交流電圧を基
に、界磁巻線（５）に流れる界磁電流をＭＯＳＦＥＴト
ランジスタ（９）によって制御する構成の自励式発電機
の自動電圧調整装置において、上記ＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタ（９）のゲートとソースとの間にはゲート・ソー
ス間をオン・オフし界磁電流を制御する制御回路（２
１）と、過電圧保護用の定電圧ダイオード（２８）とを
備えると共に、上記ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（９）の
ゲートは発電コイル（３）の一方が抵抗（３１）とダイ
オード（２７）との直列回路を介して接続され、かつ発
電コイル（３）の他方が抵抗（３２）とコンデンサ（３
０）との直列回路を介して接続された回路構成を備えて
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自励式発電機の自動電
圧調整装置、特にエンジン駆動の自励式発電機におい
て、界磁電流をＭＯＳＦＥＴトランジスタで制御するに
当たって定格動作時の回転数より低い低回転時から電圧
が立ち上がるようにした自励式発電機の自動電圧調整装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のエンジン駆動発電機においては、
ＰＷＭ方式で制御する方法が用いられるようになってき
ている。

【０００３】図３は従来のＰＷＭ方式による自励式発電
機の自動電圧制御装置の構成を示しており、１は固定
子、２は回転子、３は発電コイル、４はエキサイタ巻
線、５は界磁巻線、６、７は整流器、８はＰＷＭ制御回
路、９は電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴトランジ
スタ）、１０は定電圧ダイオード、１１はダイオード、
１２ないし１５は抵抗、１６はコンデンサを表してい
る。

【０００４】自励式発電機の場合は、当然のことながら
バッテリ等の外部電源を備えておらず、回転子２の残留
磁気等を利用してエキサイタ巻線４に誘起電圧を発生さ
せる。すなわちエンジンによって駆動させられる回転子
２が回転すると、エキサイタ巻線４に誘起電圧が発生す
るようになり、該電圧が整流器７で整流され、整流され
た直流電圧が界磁巻線５に印加される。これにより界磁
巻線５に界磁電流が流れるようになり、エキサイタ巻線
４に誘起される起電力が大きくなる。従って界磁巻線５
に流れる界磁電流が益々増加し、発電コイル３の出力電
圧が立ち上がる。

【０００５】ところで、従来のＰＷＭ方式による自励式
発電機の自動電圧制御装置は、図３図示の如くＰＷＭ方
式の高周波パルスで駆動されるＭＯＳＦＥＴトランジス
タ９をオン・オフさせ、界磁巻線５に流れる界磁電流を
制御する構成であった。すなわち発電コイル３の出力電
圧の一部を抽出して整流器６で整流し、その整流電圧の
高低に対応したパルス幅の高周波パルスを出力するＰＷ
Ｍ制御回路８を用い、該高周波パルスでＭＯＳＦＥＴト
ランジスタ９をオン・オフさせ界磁電流を制御する構成
であった。

【０００６】なお、整流器７の直流電圧を抵抗１２と定
電圧ダイオード１０とで定電圧された電圧が、ＰＷＭ制
御回路８の電源として使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】界磁電流を制御するＭ
ＯＳＦＥＴトランジスタ９はバイポーラトランジスタに
比べドライブ電力が少なくてすむ利点を有するが、その
動作電圧はバイポーラトランジスタが約１Ｖ程度である
のに対し、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ９の場合約４Ｖ程
度と高い。

【０００８】そのためエンジンの始動時において、回転
子２の残留磁気によってエキサイタ巻線４に発生する微
弱な電圧では当該ＭＯＳＦＥＴトランジスタ９が動作す
るに至らず、これにより弊害が生じていた。

【０００９】すなわちＭＯＳＦＥＴトランジスタ９の動
作電圧が約４Ｖと高いため、電圧が立ち上がるときの回
転子２の回転数は定格回転数より高くなってしまい、電
圧を立ち上げるために回転数を一旦定格回転数より高く
しなければならない欠点があった。

【００１０】本発明は、上記の欠点を解決することを目
的としており、定格回転数より十分低い回転時に電圧が
立ち上がるようにして回路部品の耐電圧を下げられる様
にすると共に、始動の際の操作性が良好な自励式発電機
の自動電圧調整機を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の自励式発電機の自動電圧調整装置は発電
コイルに発電された交流電圧をダイオード・ブリッジを
介し界磁巻線に加え、その界磁電流がＭＯＳＦＥＴトラ
ンジスタによって制御される構成の自励式発電機の自動
電圧調整装置において、上記ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
のゲートとソースとの間にはゲート・ソース間をオン・
オフし界磁電流を制御する制御回路と、過電圧保護用の
定電圧ダイオードとを備えると共に、上記ＭＯＳＦＥＴ
トランジスタのゲートは発電コイルの一方が抵抗とダイ
オードとの直列回路を介して接続され、かつ発電コイル
の他方が抵抗とコンデンサとの直列回路を介して接続さ
れた回路構成を備えたことを特徴としている。

【００１２】また上記抵抗とコンデンサとの直列回路に
おいて、当該コンデンサが逆方向に充電されるのを防ぐ
ダイオードをコンデンサと並列に接続されていてもよ
い。

【００１３】

【実施例】図１は本発明に係る自励式発電機の自動電圧
調整装置の一実施例構成を示している。

【００１４】同図において、３、５、９、１１は図３の
ものに対応しており、本発明の自励式発電機の自動電圧
調整装置では発電コイル３に発生した電圧を基に界磁巻
線５に流す界磁電流をＭＯＳＦＥＴトランジスタ９で制
御する構成が採られている。

【００１５】２１は制御回路、２２はトランジスタ、２
３ないし２７はダイオード、２８は定電圧ダイオード、
２９、３０はコンデンサ、３１、３２は抵抗を表してい
る。発電コイル３に発生した交流電圧はダイオード２３
ないし２６の整流回路で整流され、コンデンサ２９で平
滑されて界磁巻線５に供給されるようになっている。当
該界磁巻線５に流れる界磁電流はＭＯＳＦＥＴトランジ
スタ９によって制御される。すなわち発電コイル３に発
生する交流電圧が予め決められている基準電圧と制御回
路２１内で比較され、その比較値に応じてＭＯＳＦＥＴ
トランジスタ９をオン・オフさせるＰＷＭ制御信号をト
ランジスタ２２が出力することにより、界磁巻線５に流
れる界磁電流が制御され、発電コイル３に発生する交流
電圧が定電圧化される。

【００１６】当該ＭＯＳＦＥＴトランジスタ９のゲート
は、発電コイル３のＡ側から抵抗３１とダイオード２７
との直列回路を介して接続され、かつ発電コイル３のＢ
側から抵抗３２とコンデンサ３０との直列回路を介して
接続されており、この倍圧回路によってもＭＯＳＦＥＴ
トランジスタ９が駆動されるようになっている。

【００１７】この倍圧回路の動作を、エンジン回転数が
低い時の始動時とエンジン回転数が定常の時の定格動作
時に分けて次に説明する。 （イ）始動時 この時、図示されていない回転子の残留磁気によって発
電コイル３に発生する電圧は微弱であり、制御回路２１
内のトランジスタ２２はオフ状態となっている。

【００１８】エンジンの回転数が上がり、上記発電コイ
ル３に発生する微弱な電圧もその回転数に応じて微弱で
はあるが上昇する。今、発電コイル３のＡ側に正の交流
電圧が発生したとき、発電コイル３のＡ、ダイオード２
７、抵抗３１、抵抗３２、コンデンサ３０及び発電コイ
ル３のＢの閉回路でコンデンサ３０が抵抗３２側を＋に
して充電される。次の半サイクルで発電コイル３のＢ側
に正の交流電圧が発生すると、発電コイル３のＢ、コン
デンサ３０、抵抗３２、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ９、
ダイオード２４及び発電コイル３のＡの閉回路でコンデ
ンサ３０には前の半サイクルに充電された電圧と今回の
電圧とが加算された約２倍の電圧が発生し、この約２倍
の電圧がＭＯＳＦＥＴトランジスタ９のゲートに掛か
る。約２倍の電圧をＭＯＳＦＥＴトランジスタ９のゲー
トに掛けることができるので、エンジン回転数が低い時
点でＭＯＳＦＥＴトランジスタ９がオンとなり、界磁巻
線５に界磁電流が流れ、電圧が立ち上がる。すなわち電
圧の立ち上がり回転数が従来の約半分となり、立ち上が
り回転数が定格回転数を超えることがなくなる。 （ロ）定格動作時 この時、制御回路２１が作動しており、トランジスタ２
２からＰＷＭ制御信号が出力され、ＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタ９をオン或いはオフに制御するようになってい
る。

【００１９】今、発電コイル３のＡ側に正の交流電圧が
発生したとき、発電コイル３のＡ、ダイオード２７、抵
抗３１、抵抗３２、コンデンサ３０及び発電コイル３の
Ｂの閉回路でコンデンサ３０が抵抗３２側を＋にして充
電される。しかしながら制御回路２１内のトランジスタ
２２がオフの状態にあるとき、コンデンサ３０の電圧は
定電圧ダイオード２８とダイオード２６とによってクラ
ンプされ、定電圧ダイオード２８のツェナ電圧Ｖ_Z とダ
イオード２６の順方向降下電圧Ｖ_D との加算電圧Ｖ_Z ＋
Ｖ_D に抑えられる。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ９のゲー
トは定電圧ダイオード２８のツェナ電圧Ｖ_Z に抑えられ
保護される。

【００２０】一方、次の半サイクルの発電コイル３のＢ
側に正の交流電圧が発生したとき、発電コイル３のＢ、
コンデンサ３０、抵抗３２、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
９、ダイオード２４及び発電コイル３のＡの閉回路でＭ
ＯＳＦＥＴトランジスタ９のベースには制御回路２１の
トランジスタ２２がオフのときには定電圧ダイオード２
８のツェナ電圧Ｖ_Z が掛かり、当該トランジスタ２２が
オンのときには０Ｖが掛かる。この半サイクル時におい
て、ダイオード２７には発電コイル３に発生した電圧と
前の半サイクル時にコンデンサ３０に充電された電圧と
を加えた電圧が掛かる。公称電圧が１００Ｖないし２４
０Ｖのとき、発電コイル３には１５０Ｖ〜３００Ｖ程度
の波高値を有する電圧が発生するが、定電圧ダイオード
２８のツェナ電圧Ｖ_Z が例えば１５Ｖ〜１８Ｖのものが
選ばれると、コンデンサ３０の耐電圧は２５Ｖ、上記ダ
イオード２７の耐電圧は４００Ｖ程度のものが使用で
き、特に耐電圧の高い部品を使用しなくても済ますこと
ができる。

【００２１】図２は本発明に係る自励式発電機の自動電
圧調整装置の他の実施例構成を示している。同図におい
て、コンデンサ３０の両端にダイオード３３が接続さ
れ、当該ダイオード３３によってコンデンサ３０が逆方
向に充電されるのを防ぐようにすると共に、ダイオード
３４と抵抗３５とを介してＭＯＳＦＥＴトランジスタ９
のゲートに安定したバイアスを掛けるようにしている。
このダイオード３４は、エンジンの始動時コンデンサ３
０に発生する上記約２倍の電圧が抵抗３５を通ってコン
デンサ２９を充電しＭＯＳＦＥＴトランジスタ９のゲー
トに掛かる電圧が低下するのを防止するためのものであ
る。

【００２２】その他の回路構成は図１のものと同じであ
り、図２の動作も図１のものと同様であるので、その説
明は省略する。図１、図２に示された構成は図３の様に
エキサイタ巻線４を備えていない自励式発電機のもので
あるが、図３に示された構成のものでも本発明を適用す
ることができる。

【００２３】すなわち図３において、エキサイタ巻線４
の各端から図１に示されたダイオード２７と抵抗３１と
の直列回路及びコンデンサ３０と抵抗３２との直列回路
をＭＯＳＦＥＴトランジスタ９のゲートにそれぞれ接続
し、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ９とアース間に定電圧ダ
イオードを接続した回路構成にする。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、発
電機の立ち上がりが従来の立ち上がり回転数の半分にな
り、通常運転（定格動作）時の回転数以下で電圧が立ち
上がる。そして定格動作時ではＭＯＳＦＥＴトランジス
タ保護用の定電圧ダイオードで倍圧回路を構成するコン
デンサの電圧をクランプするので、低い耐電圧の部品を
使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自励式発電機の自動電圧調整装置
の一実施例構成である。

【図２】本発明に係る自励式発電機の自動電圧調整装置
の他の実施例構成である。

【図３】従来の自励式発電機の自動電圧調整装置の構成
図である。

【符号の説明】

３ 発電コイル ５ 界磁巻線 ９ ＭＯＳＦＥＴトランジスタ ２１ 制御回路 ２８ 定電圧ダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電コイルに発電された交流電圧をダイ
   オード・ブリッジを介し界磁巻線に加え、その界磁電流
   がＭＯＳＦＥＴトランジスタによって制御される構成の
   自励式発電機の自動電圧調整装置において、 上記ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲートとソースとの間
   にはゲート・ソース間をオン・オフし界磁電流を制御す
   る制御回路と、 過電圧保護用の定電圧ダイオードとを備えると共に、 上記ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲートは発電コイルの
   一方が抵抗とダイオードとの直列回路を介して接続さ
   れ、かつ発電コイルの他方が抵抗とコンデンサとの直列
   回路を介して接続された回路構成を備えたことを特徴と
   する自励式発電機の自動電圧調整装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記抵抗とコンデン
   サとの直列回路に当該コンデンサが逆方向に充電される
   のを防止するダイオードを当該コンデンサと並列接続さ
   れていることを特徴とする自励式発電機の自動電圧調整
   装置。