JPH08140400A - 交流発電機用自動電圧調整器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形で動作が安定な交流発電機用自動電圧調整
器を提供する。 【構成】励磁コイル１Ｂの出力を整流する整流回路２Ｂ
と界磁コイル１Ｃとの間にＭＯＳＦＥＴ２０５からなる
励磁電流制御用スイッチ２Ｃを設ける。シャント形レギ
ュレータＩＣ２０６の出力端子Ｋ，Ａ間の回路をＭＯＳ
ＦＥＴ２０５のゲートソース間回路に対して並列に接続
する。発電コイル１Ａの出力電圧を検出する出力電圧検
出回路２Ａの検出出力Ｖo をレギュレータＩＣ２０６の
検出電圧入力端子Ｒefに入力する。検出出力Ｖo が基準
電圧以下のときにレギュレータＩＣの出力電圧を高レベ
ルにしてＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、検出出力Ｖo が
基準電圧を超えたときにレギュレータＩＣの出力電圧を
低レベルにしてＭＯＳＦＥＴをオフ状態にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流発電機の出力電圧
を設定電圧に保つように制御する自動電圧調整器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】交流発電機は、発電コイルと励磁コイル
と界磁コイルとを有していて、励磁コイルの整流出力で
界磁コイルが励磁されるようになっており、界磁コイル
に供給する励磁電流を制御することにより出力電圧が調
整される。自励式の交流発電機では、励磁コイルが発電
コイルとともに固定子側に設けられ、他励式の交流発電
機では、主の発電機の回転軸に取り付けられた励磁用の
発電機内に励磁コイルが設けられる。

【０００３】交流発電機の出力電圧を設定電圧に保つよ
うに制御する自動電圧調整器として、実公昭６３−３０
１９２号公報に示されたものがあり、この電圧調整器の
基本構成は図６に示す通りである。図６において１は発
電コイル１Ａと励磁コイル１Ｂとを固定子側に有し、界
磁コイル１Ｃを回転子側に有する自励式の交流発電機、
２は自動電圧調整器である。自動電圧調整器２は、整流
器Ｒec1 、分圧用抵抗Ｒa ，Ｒb 及びコンデンサＣa か
らなっていて発電コイル１Ａの出力電圧を直流電圧に変
換して検出する出力電圧検出回路２Ａと、整流器Ｒec2
及びコンデンサＣ2 からなっていて励磁コイル１Ｂの出
力を整流する励磁用整流回路２Ｂと、トランジスタＴＲ
a からなっていて励磁コイル１Ｂから整流回路２Ｂを通
して界磁コイル１Ｃに供給される励磁電流をオンオフす
る励磁電流制御用スイッチ２Ｃと、トランジスタＴＲb
、ツェナーダイオードＺＤa 及び抵抗Ｒc からなって
いてスイッチ２Ｃをオンオフ制御するスイッチ制御回路
２Ｄとを備えている。３a ，３b はブラシである。

【０００４】この自動電圧調整器においては、発電コイ
ル１Ａの出力電圧が設定電圧以下のときにツェナーダイ
オードＺＤa が遮断状態にあり、トランジスタＴＲb が
オフ状態にあるため、整流器Ｒec2 の出力で抵抗Ｒc を
通してトランジスタＴＲa にベース電流が供給される。
これによりトランジスタＴＲa がオン状態になるため、
励磁コイル１Ｂから整流回路２ＢとトランジスタＴＲa
のコレクタエミッタ間回路とを通して界磁コイル１Ｃに
励磁電流が供給され、発電コイル１Ａの出力電圧が上昇
させられる。発電コイル１Ａの出力電圧が設定電圧を超
えると、ツェナーダイオードＺＤa が導通してトランジ
スタＴＲb をオン状態にするため、トランジスタＴＲa
がオフ状態になり、界磁コイル１Ｃへの励磁電流の供給
が停止される。これにより発電コイル１Ａの出力電圧が
低下していく。これらの動作の繰返しにより、発電コイ
ル１Ａの出力電圧がほぼ設定電圧に保たれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の自動電圧調
整器では、ツェナーダイオードＺＤa とトランジスタＴ
Ｒb とにより出力電圧の検出値と基準電圧との比較と誤
差増幅とを行なっているが、このような回路構成では、
利得が小さい上に、温度係数が大きくなるのを避けられ
ないため、周囲温度の変化に対して安定な動作を行なわ
せることが難しく、電圧調整の精度を向上させることが
困難であった。

【０００６】またトランジスタは電流制御素子であるた
め、出力電圧検出回路２Ａの負担が大きくなり、該検出
回路２Ａの構成素子として電流容量の定格値が大きい大
形のものを用いることが必要になって装置が大形化する
のを避けられなかった。

【０００７】更に上記従来の自動電圧調整器の小形化を
進めるためには、トランジスタＴＲa としてダーリント
ン接続形のトランジスタを用いる必要があるが、ダーリ
ントン接続形のトランジスタはコレクタエミッタ間の飽
和電圧が高く、損失が大きいため、その発熱による二次
降伏を防ぐことを考慮した回路設計を行なうことが必要
になり、回路構成が複雑になって装置が大形化するとい
う問題が生じる。

【０００８】また従来の自動電圧調整器では、励磁電流
の大きさに応じてトランジスタＴＲa を変更した場合
に、スイッチ制御回路２Ｄを構成する素子も変更する必
要があったため、スイッチ制御回路２Ｄを標準化するこ
とができないという問題もあった。

【０００９】本発明の目的は、周囲温度に対して安定な
動作を保証できる交流発電機用自動電圧調整器を提供す
ることにある。

【００１０】本発明の他の目的は、スイッチ制御回路の
標準化を図ることができる交流発電機用自動電圧調整器
を提供することにある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、回路構成を簡単
にするとともに、回路の構成素子として定格電流値が小
さい小形の素子を用いることを可能にして小形化を進め
ることができるようにした交流発電機用自動電圧調整器
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、発電コイルと
励磁コイルと界磁コイルとを有する交流発電機の前記発
電コイルの出力電圧を直流電圧に変換して発電コイルの
出力電圧に相応した検出信号電圧を出力する出力電圧検
出回路と、励磁コイルの出力を整流する励磁出力整流回
路と、励磁出力整流回路と界磁コイルとの間に設けられ
て該整流回路から界磁コイルに供給される励磁電流をオ
ンオフする励磁電流制御用スイッチと、出力電圧検出回
路の出力を入力として発電コイルの出力電圧を設定値に
保つように前記励磁電流制御用スイッチをオンオフ制御
するスイッチ制御回路とを備えた交流発電機用自動電圧
調整器に係わるものである。

【００１３】本発明においては、上記励磁電流制御用ス
イッチを構成するスイッチ素子として、エンハンスメン
ト形のＭＯＳＦＥＴを用いる。

【００１４】また上記スイッチ制御回路には、検出入力
電圧を温度補償された基準電圧とを比較して検出入力電
圧が基準電圧以下のとき及び検出入力電圧が基準電圧を
超えているときにそれぞれ出力端子間の電圧が前記ＭＯ
ＳＦＥＴのカットオフレベルよりも高い第１の状態及び
該カットオフレベルよりも低い第２の状態を保持するシ
ャント形レギュレータＩＣを設けて、出力電圧検出回路
の出力を該シャント形レギュレータＩＣに検出入力電圧
として入力するとともに、該レギュレータＩＣの出力端
子間回路をＭＯＳＦＥＴのゲートソース間回路に対して
並列に接続する。

【００１５】本発明が対象とする交流発電機は、発電コ
イル（負荷に電力を供給するコイル）と励磁コイルと界
磁コイルとを有して励磁コイルの出力で界磁コイルを励
磁するようにしたものであればよく、固定子側に発電コ
イルとともに励磁コイルを設ける自励式の交流発電機、
及び発電コイルを有する固定子と界磁コイルを有する回
転子とからなる主の交流発電機の回転軸に励磁専用の発
電機（励磁機）の回転子を取り付けて、該励磁機内に励
磁コイルを設ける他励式の交流発電機のいずれであって
もよい。

【００１６】また上記レギュレータＩＣの電源端子及び
ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間にそれぞれ直流電圧を与
えるためのドライブ用の電源回路は、励磁コイルを電源
とした回路でもよく、交流発電機の回転軸に取り付けた
小形のドライブ電源用の磁石発電機を電源とした回路で
もよい。

【００１７】

【作用】シャント形レギュレータＩＣとしては、種々の
ものが市販されているが、現在入手し得るシャント形レ
ギュレータＩＣでは、その検出入力電圧が基準電圧を超
えたときに出力端子間の電圧が２［Ｖ］程度まで低下す
る。一方エンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴは、そのカ
ットオフ電圧Ｖoff が２〜４［Ｖ］程度と比較的高いた
め、カットオフ電圧が２［Ｖ］よりも高いものを用意に
入手し得る。従って、検出入力電圧が基準電圧を超えた
ときのシャント形レギュレータＩＣの出力端子間の電圧
よりもカットオフ電圧が高いＭＯＳＦＥＴを選んで、該
ＭＯＳＦＥＴとシャント形レギュレータＩＣとを組み合
わせることにより、ＭＯＳＦＥＴをシャント形レギュレ
ータＩＣにより直接駆動してオンオフ制御することがで
き、回路構成を簡単にすることができる。

【００１８】また上記のように電圧駆動素子であるＭＯ
ＳＦＥＴを励磁電流制御用のスイッチ素子として用いる
と、微小電流でオンオフ駆動することができるため、界
磁電流の大きさに応じて使用するＭＯＳＦＥＴを変更し
た場合でも、スイッチ制御回路の構成素子は変更を要し
ない。従って、スイッチ制御回路の標準化を図ることが
でき、コストの低減を図ることができる。

【００１９】更に上記のように励磁電流制御用のスイッ
チ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いると、ダーリントン接
続形のトランジスタを用いた場合のようにスイッチング
損失が増大することがなく、発熱を少なくすることがで
きるため、温度による二次降伏を防ぐことを考慮した複
雑な回路設計を行なうことなしに信頼性が高い自動電圧
調整器を得ることができる。

【００２０】また一般にシャント形レギュレータＩＣに
おいては、その基準電圧を与えるツェナーダイオードが
温度補償されているため、上記のようにシャント形レギ
ュレータＩＣを用いてＭＯＳＦＥＴを制御すると、周囲
温度の変化に対して安定な動作を行なわせることがで
き、信頼性を高めることができる。

【００２１】更に、シャント形レギュレータＩＣは高利
得を有するため、上記のように構成すると出力電圧検出
回路にかかる負担を少なくすることができる。従って、
出力電圧検出回路を構成する整流器などの素子として電
流容量の定格値が小さいものを用いることができ、温度
による二次降伏を考慮した複雑な回路設計が不要になる
こと、及び回路構成が簡単になることと相俟って装置の
小形化を図ることができる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
において１は自励式交流発電機、２は該発電機の出力電
圧を設定値に保つように制御する自動電圧調整器であ
る。発電機１は、発電コイル１Ａと励磁コイル１Ｂとを
固定子鉄心に巻装してなる固定子と、界磁コイル１Ｃを
回転子鉄心に巻装してなる回転子とからなり、励磁コイ
ル１Ｂから電圧調整器２とブラシ３ａ，３ｂとを通して
界磁コイル１Ｃに励磁電流が供給されている。

【００２３】自動電圧調整器２は、発電コイル１Ａの出
力電圧を直流電圧に変換して発電コイル１Ａの出力電圧
の平均値に相応した検出信号電圧を出力する出力電圧検
出回路２Ａと、励磁コイル１Ｂの出力を整流する励磁出
力整流回路２Ｂと、励磁出力整流回路２Ｂと界磁コイル
１Ｃとの間に設けられて、整流回路２Ｂから界磁コイル
１Ｃに供給する励磁電流をオンオフ制御する励磁電流制
御用スイッチ２Ｃと、出力電圧検出回路２Ａの出力を入
力として発電コイル１Ａの出力電圧を設定値に保つよう
にスイッチ２Ｃを制御するスイッチ制御回路２Ｄ、界磁
コイル１Ｃの両端に並列に接続されたフライホイールダ
イオードＤ1 とからなっている。

【００２４】出力電圧検出回路２Ａは、抵抗Ｒ1 〜Ｒ3
を順に直列に接続した回路からなっていて発電コイル１
Ａの両端に並列に接続された分圧回路２０１と、分圧回
路２０１の中央の抵抗Ｒ2 の両端に得られる分圧出力電
圧を整流する全波整流器２０２と、整流器２０２の直流
出力端子間に接続された抵抗Ｒ4 及びＲ5 の直列回路と
抵抗Ｒ5 の両端に接続されたコンデンサＣ1 とからなる
時定数回路２０３とからなっていて、抵抗Ｒ5 の両端に
発電コイル１Ａの出力電圧の平均値に比例した大きさの
検出信号電圧Ｖo を出力する。

【００２５】励磁出力整流回路２Ｂは、励磁コイル１Ｂ
の出力電圧を入力とする全波整流器２０４と、該整流器
２０４の出力端子間に接続された平滑用コンデンサＣ2
とからなり、整流器２０４の正極側の出力端子はブラシ
３ａを介して界磁コイル１Ｃの一端に接続されている。

【００２６】励磁電流制御用スイッチ２Ｃは、エンハン
スメント形のＭＯＳＦＥＴ２０５と、ＭＯＳＦＥＴ２０
５の発振を防止するために該ＦＥＴのゲートに一端が接
続された抵抗Ｒ6 とからなっている。ＭＯＳＦＥＴ２０
５のドレインはブラシ３ｂを介して界磁コイル１Ｃの他
端に接続され、ソースは整流器２０４の負極側出力端子
に接続されている。Ｄf はＭＯＳＦＥＴ２０５のドレイ
ンソース間に存在する寄生ダイオードである。

【００２７】ＭＯＳＦＥＴ２０５は図４に示したような
ドレイン電流ＩD 対ゲートソース間電圧ＶGS特性を有し
ており、ゲートソース間にカットオフ電圧Ｖoff を超え
る電圧ＶGSが印加されたときに、ドレイン電流ＩD が流
れる。エンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴでは、カット
オフ電圧Ｖoff が２〜４［Ｖ］程度である。

【００２８】スイッチ制御回路２Ｄは、抵抗Ｒ7 〜Ｒ9
と、シャント形レギュレータＩＣ２０６と、ツェナーダ
イオードＺＤ1 とにより構成されている。更に詳細に説
明すると、抵抗Ｒ7 はドライブ電源用抵抗で、その一端
が整流器２０４の正極側出力端子に接続され、抵抗Ｒ7
の他端と発振防止用抵抗Ｒ6 の他端との間に負荷抵抗Ｒ
8 が接続されている。抵抗Ｒ6 及びＲ8 の接続点はシャ
ント形レギュレータＩＣ（半導体集積回路化された並列
形電圧調整器）２０６の一方の出力端子Ｋに接続され、
該シャント形レギュレータＩＣの他方の出力端子ＡはＭ
ＯＳＦＥＴ２０５のソースに接続されている。シャント
形レギュレータＩＣは検出電圧入力端子Ｒefを有してい
て、該検出電圧入力端子は電流制限用抵抗Ｒ9 を通して
出力電圧検出回路２Ａの出力端子（抵抗Ｒ4 とＲ5 の接
続点）に接続されている。また抵抗Ｒ7 とＲ8 との接続
点にドライブ電源用ツェナーダイオードＺＤ1 のカソー
ドが接続され、該ツェナーダイオードのアノードは整流
器２０４の負極側出力端子に接続されている。ツェナー
ダイオードＺＤ1 により、シャント形レギュレータＩＣ
の電源電圧が一定電圧Ｖz1（ツェナーダイオードＺＤ1
のツェナー電圧）に保たれる。

【００２９】この実施例では、整流回路２Ｂと抵抗Ｒ7
とツェナーダイオードＺＤ1 とにより、励磁コイル１Ｂ
を電源としてレギュレータＩＣ２０６の電源端子及びＭ
ＯＳＦＥＴのゲートソース間に直流定電圧を与えるドラ
イブ用電源回路が構成されている。

【００３０】シャント形レギュレータＩＣ２０６は、そ
の検出電圧入力端子Ｒefに入力された検出電圧を温度補
償された基準電圧と比較して、検出電圧が基準電圧以下
のとき、及び検出電圧が基準電圧を超えているときにそ
れぞれ出力端子Ａ，Ｋ間の電圧を高レベルの第１の状態
及び低レベルの第２の状態に保持する回路をＩＣ化した
もので、その基本構成は、図２に示したように、電源端
子ｖに接続された非接地側の出力端子を一方の出力端子
Ｋ、接地端子ｅを他方の出力端子Ａとし、反転入力端子
（−端子）を検出電圧入力端子Ｒefとしたコンパレータ
ＣＰ1 と、コンパレータＣＰ1 の非反転入力端子（＋端
子）及び接地端子ｅ間に基準電圧Ｖzoを与える温度補償
されたツェナーダイオードＺＤo とからなる等価回路で
表現できるものである。

【００３１】シャントレギュレータＩＣ２０６は、検出
電圧入力端子Ｖref と接地端子ｅ間に入力された電圧Ｖ
ref （＝Ｖo ）と基準電圧Ｖzoとを比較して、Ｖref ＞
Ｖzoのときに出力端子Ｋ，Ａ間の電圧ＶKAを低レベルに
し、Ｖref ≦Ｖzoのときに出力端子間の電圧ＶKAを高レ
ベルにする。Ｖref ＞Ｖzoのときの出力端子間電圧ＶKA
は通常２［Ｖ］程度であり、Ｖref ≦Ｖzoのときの出力
端子間電圧ＶKAはほぼ電源電圧（本実施例では、ツェナ
ーダイオードＺＤ1 のツェナー電圧Ｖz1）に等しい。

【００３２】本実施例ではシャントレギュレータＩＣ２
０６のドライブ段の電源電圧Ｖz1がＭＯＳＦＥＴ２０５
のカットオフ電圧Ｖoff よりも十分に高く設定されてい
る。またＭＯＳＦＥＴ２０５としては、そのカットオフ
電圧Ｖoff が、Ｖref ＞Ｖzoのときのシャントレギュレ
ータＩＣの出力端子Ｋ，Ａ間の電圧ＶKA（約２［Ｖ］）
よりも高いものを使用する。

【００３３】上記の実施例の動作を示すタイムチャート
を図３に示した。図３において、（Ａ）はシャント形レ
ギュレータＩＣ２０６の検出電圧入力端子間に入力され
る電圧Ｖref （＝出力電圧検出回路２Ａの出力電圧Ｖo
）の波形の一例を示し、（Ｂ）はレギュレータＩＣ２
０６の出力電圧ＶKAの変化を示している。また図３
（Ｃ）は、ＭＯＳＦＥＴ２０５のドレインソース間電圧
ＶDSの波形を示し、同図においてＶexは整流器２０４の
出力端子間の電圧を示している。

【００３４】本実施例において、発電コイル１Ａの出力
電圧が設定電圧よりも低い状態では、出力電圧検出回路
２Ａが出力する検出信号電圧Ｖo がレギュレータＩＣ２
０６の基準電圧Ｖzoよりも低く、Ｖref ≦Ｖzoの条件が
満たされているため、レギュレータＩＣ２０６の出力電
圧ＶKAがほぼ電源電圧Ｖz1に等しくなり、ＭＯＳＦＥＴ
２０５がオン状態にある。従って励磁コイル１Ｂから整
流器２０４とＭＯＳＦＥＴ２０５とを通して界磁コイル
１Ｃに励磁電流が流れる。これにより回転子鉄心が増磁
され、発電コイル１Ａに誘起する電圧が上昇する。発電
コイル１Ａの誘起電圧が設定電圧を超えると、出力電圧
検出回路２Ａが出力する検出信号電圧Ｖo がレギュレー
タＩＣの基準電圧Ｖzoを超えるため、Ｖref ＞Ｖzoの条
件が満たされ、レギュレータＩＣ２０６の出力端子間電
圧ＶKAが低レベル（約２［Ｖ］）になる。そのためＭＯ
ＳＦＥＴ２０５のゲートソース間電圧ＶGSがカットオフ
電圧Ｖoff よりも低くなり、ＭＯＳＦＥＴ２０５がオフ
状態になる。従って界磁コイル１Ｃへの励磁電流の供給
が停止され、発電コイル１Ａの出力電圧が低下する。こ
れらの動作の繰返しにより発電コイル１Ａの出力電圧が
ほぼ設定電圧に保たれる。

【００３５】図３（Ａ）に破線で示した波形は、出力電
圧検出回路２Ａに時定数回路２０３を設けない場合の検
出信号電圧の波形を示しており、この波形は零点にまで
下降する脈流波形となる。このように検出信号電圧の波
形が脈流波形となると、出力電圧の平均値の変化に対し
てＭＯＳＦＥＴの導通角を適確に変化させることができ
ないが、上記実施例のように時定数回路２０３を設ける
と、図３（Ａ）に実線で示した波形のように、検出信号
電圧の波形を出力電圧の平均値に近い範囲を変化する波
形として、ＭＯＳＦＥＴの導通角を出力電圧の平均値の
変化に応じて適確に変化させることができ、出力電圧の
平均値の制御を適確に行なわせることができる。

【００３６】上記の実施例では、レギュレータＩＣの電
源端子及びＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に印加する直
流定電圧を得るドライブ用電源回路の電源として励磁コ
イル１Ｂを用いているが、本発明はこれに限定されるも
のではない。例えば、交流発電機の回転子を取り付けた
回転軸にロータが取付けられたドライブ電源用の小形の
磁石発電機を設けて、この磁石発電機を電源としてドラ
イブ用電源回路を構成するようにしてもよい。

【００３７】図５は、ドライブ電源用磁石発電機を用い
てドライブ用電源回路を構成するようにした実施例を示
したもので、同図において４は交流発電機１の回転子を
取り付けた回転軸にロータが取付けられたドライブ用磁
石発電機の電機子コイルである。電機子コイル４の出力
は全波整流器５に入力され、全波整流器５の出力端子間
には平滑用コンデンサＣ3 が接続されている。整流器５
とコンデンサＣ3 とによりドライブ電源用磁石発電機の
出力を整流するドライブ電源用整流回路が構成され、こ
の整流回路の正極側の出力端子にドライブ電源用抵抗Ｒ
7 の一端が接続されている。この例では、整流器５とコ
ンデンサＣ3 とからなるドライブ電源用整流回路と、抵
抗Ｒ7 と、ツェナーダイオードＺＤ1 とにより、ドライ
ブ用電源回路が構成されている。その他の点の構成は図
１の実施例と同様である。

【００３８】図５の実施例のように、ドライブ電源用の
磁石発電機を設けて、該磁石発電機の出力でＭＯＳＦＥ
Ｔ及びレギュレータ用ＩＣを駆動するようにすると、起
動時に回転速度がより低い状態でＭＯＳＦＥＴ２０５を
導通させて界磁コイル１Ｃに励磁電流を流すことができ
るため、電圧の確立を早くすることができる。

【００３９】上記のように、励磁電流制御用スイッチ２
Ｃのスイッチング素子として、エンハンスメント形のＭ
ＯＳＦＥＴを用いると、そのカットオフ電圧Ｖoff を比
較的高くすることができるため、レギュレータＩＣによ
りＭＯＳＦＥＴを直接駆動する構成をとって該ＭＯＳＦ
ＥＴをオンオフ制御することができ、回路構成を簡単に
することができる。

【００４０】またＭＯＳＦＥＴは電圧駆動素子であり、
微小電流で駆動できるため、界磁電流の大きさに応じて
使用するＭＯＳＦＥＴを変更した場合でも、スイッチ制
御回路２Ｄの構成は変更を要しない。従って、スイッチ
制御回路２Ｄの標準化を図ることができる。

【００４１】更にＭＯＳＦＥＴを用いると、ダーリント
ン接続形のトランジスタを用いた場合のようにスイッチ
ング損失が増大することがなく、発熱を少なくすること
ができるため、温度による二次降伏を考慮した複雑な回
路設計を行なうことなしに信頼性が高い自動電圧調整器
を得ることができる。

【００４２】上記のように、レギュレータＩＣを用いる
と、基準電圧を与えるツェナーダイオードが温度補償さ
れているため、周囲温度の変化に対して安定な動作を行
なわせることができ、信頼性を高めることができる。

【００４３】またレギュレータＩＣは高利得を有するた
め、出力電圧検出回路２Ａにかかる負担を少なくするこ
とができる。従って、出力電圧検出回路を構成する整流
器などの素子として電流容量が小さいものを用いること
ができ、温度による二次降伏を考慮した複雑な設計を要
しないこと及び回路構成が簡単になることと相俟って装
置の小形化を図ることができる。

【００４４】上記の実施例では、出力電圧検出回路の入
力側に設ける分圧回路２０１を３つの抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 に
より構成しているが、抵抗Ｒ3 は省略してもよい。

【００４５】また上記の実施例では、自励式の交流発電
機を対象としたが、別個に設けた励磁機内に励磁コイル
を配置する他励式の交流発電機にも、上記実施例と同じ
回路構成で本発明を適用することができる。

【００４６】以上、本発明の好ましい実施例につき説明
したが、本明細書に開示した発明の主な態様を挙げると
下記の通りである。

【００４７】（１） 発電コイルと励磁コイルと界磁コ
イルとを有する交流発電機の前記発電コイルの出力電圧
を直流電圧に変換して発電コイルの出力電圧に相応した
検出信号電圧を出力する出力電圧検出回路と、前記励磁
コイルの出力を整流する励磁出力整流回路と、前記励磁
出力整流回路と界磁コイルとの間に設けられて該整流回
路から界磁コイルに供給される励磁電流をオンオフする
励磁電流制御用スイッチと、前記出力電圧検出回路の出
力を入力として発電コイルの出力電圧を設定値に保つよ
うに前記励磁電流制御用スイッチをオンオフ制御するス
イッチ制御回路とを備えた交流発電機用自動電圧調整器
において、前記励磁電流制御用スイッチを構成するスイ
ッチ素子はエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴからな
り、前記スイッチ制御回路は、温度補償されたツェナー
ダイオードにより基準電圧を発生する回路と検出入力電
圧を基準電圧と比較する比較回路とを備えて検出入力電
圧が基準電圧以下のときに出力端子間の電圧を前記ＭＯ
ＳＦＥＴのカットオフ電圧よりも高い電圧まで上昇さ
せ、検出入力電圧が基準電圧を超えたときには出力端子
間の電圧を前記カットオフ電圧よりも低い電圧まで低下
させるように構成されたシャント形レギュレータＩＣを
備えていて、該レギュレータＩＣに前記出力電圧検出回
路の出力電圧が検出入力電圧として入力されるととも
に、該レギュレータＩＣの出力端子間の回路が前記ＭＯ
ＳＦＥＴのゲートソース間回路に対して並列に接続され
ていることを特徴とする交流発電機用自動電圧調整器。

【００４８】（２） 発電コイルと励磁コイルと界磁コ
イルとを有する交流発電機の前記発電コイルの出力電圧
を直流電圧に変換して発電コイルの出力電圧に相応した
検出信号電圧を出力する出力電圧検出回路と、前記励磁
コイルの出力を整流する励磁出力整流回路と、前記励磁
出力整流回路と界磁コイルとの間に設けられて該整流回
路から界磁コイルに供給される励磁電流をオンオフする
励磁電流制御用スイッチと、前記出力電圧検出回路の出
力を入力として発電コイルの出力電圧を設定値に保つよ
うに前記励磁電流制御用スイッチをオンオフ制御するス
イッチ制御回路とを備えた交流発電機用自動電圧調整器
において、前記励磁電流制御用スイッチを構成するスイ
ッチ素子はエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴからな
り、前記スイッチ制御回路は、温度補償されたツェナー
ダイオードにより基準電圧を発生する回路と検出入力電
圧を基準電圧と比較する比較回路とを備えて検出入力電
圧が基準電圧以下のときに出力端子間の電圧を前記ＭＯ
ＳＦＥＴのカットオフ電圧よりも高い電圧まで上昇さ
せ、検出入力電圧が基準電圧を超えたときには出力端子
間の電圧を前記カットオフ電圧よりも低い電圧まで低下
させるように構成されたシャント形レギュレータＩＣ
と、前記励磁コイルを電源として前記シャント形レギュ
レータＩＣの電源端子及びＭＯＳＦＥＴのゲートソース
間に印加する直流定電圧を出力するドライブ用電源回路
とを備え、前記シャント形レギュレータＩＣに前記出力
電圧検出回路の出力電圧が検出入力電圧として入力され
るとともに、該レギュレータＩＣの出力端子間の回路が
前記ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間回路に対して並列に
接続されていることを特徴とする交流発電機用自動電圧
調整器。

【００４９】（３） 前記ドライブ用電源回路は、前記
励磁出力整流回路の正極側出力端子に一端が接続された
ドライブ電源用抵抗と該ドライブ電源用抵抗の他端と前
記ＭＯＳＦＥＴのソースとの間に接続されたツェナーダ
イオードとを備えていて、該ドライブ用電源回路のツェ
ナーダイオードの両端に前記レギュレータＩＣの電源端
子とＭＯＳＦＥＴのゲートカソード間とに印加する直流
定電圧を出力することを特徴とする上記２項に記載の交
流発電機用自動電圧調整器。

【００５０】（４） 発電コイルと励磁コイルと界磁コ
イルとを有する交流発電機の前記発電コイルの出力電圧
を直流電圧に変換して発電コイルの出力電圧に相応した
検出信号電圧を出力する出力電圧検出回路と、前記励磁
コイルの出力を整流する励磁出力整流回路と、前記励磁
出力整流回路と界磁コイルとの間に設けられて該整流回
路から界磁コイルに供給される励磁電流をオンオフする
励磁電流制御用スイッチと、前記出力電圧検出回路の出
力を入力として発電コイルの出力電圧を設定値に保つよ
うに前記励磁電流制御用スイッチをオンオフ制御するス
イッチ制御回路とを備えた交流発電機用自動電圧調整器
において、前記交流発電機の回転軸にロータが取付けら
れて前記発電コイルに電圧が確立する回転数よりも低い
回転数で電圧が確立するドライブ電源用磁石発電機が設
けられ、前記励磁電流制御用スイッチを構成するスイッ
チ素子はエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴからなり、
前記スイッチ制御回路は、温度補償されたツェナーダイ
オードにより基準電圧を発生する回路と検出入力電圧を
基準電圧と比較する比較回路とを備えて検出入力電圧が
基準電圧以下のときに出力端子間の電圧を前記ＭＯＳＦ
ＥＴのカットオフ電圧よりも高い電圧まで上昇させ、検
出入力電圧が基準電圧を超えたときには出力端子間の電
圧を前記カットオフ電圧よりも低い電圧まで低下させる
ように構成されたシャント形レギュレータＩＣと、前記
ドライブ電源用磁石発電機を電源として前記レギュレー
タＩＣの電源端子及びＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に
印加するための直流定電圧を出力するドライブ用電源回
路とを備えていて、前記レギュレータＩＣに前記出力電
圧検出回路の出力電圧が検出入力電圧として入力される
とともに、該レギュレータＩＣの出力端子間の回路が前
記ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間回路に対して並列に接
続されていることを特徴とする交流発電機用自動電圧調
整器。

【００５１】（５） 前記ドライブ用電源回路は、前記
ドライブ電源用磁石発電機の出力電圧を整流するドライ
ブ電源用整流回路と前記ドライブ電源用整流回路の正極
側出力端子に一端が接続されたドライブ電源用抵抗と該
ドライブ電源用抵抗の他端と前記ＭＯＳＦＥＴのソース
との間に接続されたツェナーダイオードとを備えて、該
ツェナーダイオードの両端に前記レギュレータＩＣの電
源端子とＭＯＳＦＥＴのゲートカソード間とに印加する
直流定電圧を出力する回路からなっている上記４項に記
載の交流発電機用自動電圧調整器。

【００５２】（６） 前記交流発電機は、前記発電コイ
ルと励磁コイルとを固定子側に有し、界磁コイルを回転
子側に有する自励式交流発電機である上記１項ないし５
項のいずれかに記載の交流発電機用自動電圧調整器。

【００５３】（７） 前記交流発電機は、前記発電コイ
ル及び界磁コイルをそれぞれ固定子側及び回転子側に有
し、回転子の回転軸に取り付けられた励磁機内に前記励
磁コイルを有する他励式交流発電機である上記１項ない
し５項のいずれかに記載の交流発電機用自動電圧調整
器。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、カット
オフ電圧が高いエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴをス
イッチング素子として励磁電流制御用スイッチを構成し
て、該ＭＯＳＦＥＴをシャント形レギュレータＩＣによ
り直接駆動するようにしたので回路構成を簡単にするこ
とができる。

【００５５】また電圧駆動素子であるＭＯＳＦＥＴを用
いて励磁電流をオンオフ制御するので、種々の定格電流
を有するＭＯＳＦＥＴに対して共通のスイッチ制御回路
を用いることができ、スイッチ制御回路の標準化を図っ
てコストの低減を図ることができる。

【００５６】更に本発明では、微小電流でオンオフ駆動
できるＭＯＳＦＥＴを用いて励磁電流をオンオフ制御す
るので、ダーリントン接続されたトランジスタを用いる
場合のようにスイッチング損失が増大することがなく、
発熱を少なくすることができる。従って、温度による二
次降伏を考慮した複雑な回路設計を行なうことなしに信
頼性が高い自動電圧調整器を得ることができる。

【００５７】また本発明によれば、基準電圧が温度補償
されているレギュレータＩＣを用いてＭＯＳＦＥＴを制
御するので、周囲温度の変化に対して安定な動作を行な
わせることができ、信頼性を高めることができる。

【００５８】更に本発明においては、レギュレータＩＣ
が高利得を有するため、出力電圧検出回路にかかる負担
を少なくして、該出力電圧検出回路を電流容量が小さい
小形の素子により構成することができ、温度による二次
降伏を考慮した複雑な設計を要しないこと及び回路構成
が簡単になることと相俟って自動電圧調整器の小形化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す回路図である。

【図２】本発明の実施例で用いるシャント形レギュレー
タＩＣの等価回路を示した回路図である。

【図３】本発明の実施例の動作を説明するためのタイム
チャートである。

【図４】ＭＯＳＦＥＴのドレイン電流対ゲートソース間
電圧特性を示す線図である。

【図５】本発明の他の実施例の構成を示した回路図であ
る。

【図６】従来の自動電圧調整器の構成を示した回路図で
ある。

【符号の説明】

１ 交流発電機 １Ａ 発電コイル １Ｂ 励磁コイル １Ｃ 界磁コイル ２ 自動電圧調整器 ２Ａ 出力電圧検出回路 ２Ｂ 励磁出力整流回路 ２Ｃ 励磁電流制御用スイッチ ２Ｄ スイッチ制御回路 ２０５ ＭＯＳＦＥＴ ２０６ シャント形レギュレータＩＣ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電コイルと励磁コイルと界磁コイルと
   を有する交流発電機の前記発電コイルの出力電圧を直流
   電圧に変換して発電コイルの出力電圧に相応した検出信
   号電圧を出力する出力電圧検出回路と、前記励磁コイル
   の出力を整流する励磁出力整流回路と、前記励磁出力整
   流回路と界磁コイルとの間に設けられて該整流回路から
   界磁コイルに供給される励磁電流をオンオフする励磁電
   流制御用スイッチと、前記出力電圧検出回路の出力を入
   力として発電コイルの出力電圧を設定値に保つように前
   記スイッチ回路をオンオフ制御するスイッチ制御回路と
   を備えた交流発電機用自動電圧調整器において、 前記励磁電流制御用スイッチを構成するスイッチ素子
   は、エンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴからなり、 前記スイッチ制御回路は、検出入力電圧を温度補償され
   た基準電圧とを比較して検出入力電圧が基準電圧以下の
   とき及び検出入力電圧が基準電圧を超えているときにそ
   れぞれ出力端子間の電圧が前記ＭＯＳＦＥＴのカットオ
   フレベルよりも高い第１の状態及び該カットオフレベル
   よりも低い第２の状態を保持するシャント形レギュレー
   タＩＣを備えていて、前記出力電圧検出回路の出力が該
   シャント形レギュレータＩＣに検出入力電圧として入力
   されるとともに、該レギュレータＩＣの出力端子間回路
   が前記ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間回路に対して並列
   に接続されていることを特徴とする交流発電機用自動電
   圧調整器。