JPS6233818B2 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】

１ 発電機１、例えば自動車、船舶等の搭載電源
の給電用の３相交流発電機のレギユレータ入力電
圧の平滑用回路装置であつて、レギユレータ７を
有しており、該レギユレータ７の主制御区間は励
磁コイル６と直列に接続されており、前記レギユ
レータ７の入力側には少なくとも１つの能動半導
体スイツチング素子（トランジスタ２５）を有す
る補償回路２０が接続されており、該補償回路２
０は前記レギユレータ７に補償電圧を供給し、
該補償電圧は前記発電機１から整流器２，３，
４を介して供給される直流電圧のリツプルに対
して逆相であるように接続構成された発電機のレ
ギユレータ入力電圧の平滑用回路装置において、
補償回路２０はレギユレータ７の入力電圧分圧器
１２に接続されており、前記補償回路２０自体も
入力電圧分圧器２１を有しており、前記の補償回
路２０の入力電圧分圧器２１は発電機電圧に含ま
れているリツプル成分を検出して、コンデンサ２
４を介してトランジスタ２５の制御電極に供給す
るように接続構成されており、前記トランジスタ
２５のコレクタは前記のレギユレータ７の入力電
圧分圧器１２と接続されていることを特徴とする
発電機のレギユレータ入力電圧の平滑用回路装
置。 ２ レギユレータ７の入力電圧分圧器１２は３つ
の抵抗１３，１４，１５から構成されており、前
記抵抗間１４，１５の一方の接続点にツエナーダ
イオード１６が接続されており、該ツエナーダイ
オード１６は制御トランジスタ１０のベースと接
続されており、発電機電圧が前記ツエナーダイオ
ード１６によつて予め設定された設定電圧を超過
した場合、前記制御トランジスタ１０は導通状態
になつて、前記レギユレータ７のダーリントン接
続トランジスタ８，９および励磁コイル６に電流
が流れなくなるように切換制御を行なうように接
続構成した請求の範囲第１項記載の発電機のレギ
ユレータ入力電圧の平滑用回路装置。 ３ 補償回路２０のトランジスタ２５のコレクタ
は抵抗２６を介してレギユレータ７の入力電圧分
圧器１２の抵抗間１３，１４の他方の接続点に接
続されている請求の範囲第１項記載の発電機のレ
ギユレータ入力電圧の平滑用回路装置。 公知技術水準 本発明は、発電機、例えば自動車、船舶等の搭
載電源の給電用の３相交流発電機のレギユレータ
入力電圧の平滑用回路装置であつて、レギユレー
タを有しており、該レギユレータの主制御区間は
励磁コイルと直列に接続されており、前記レギユ
レータの入力側には少なくとも１つの能動半導体
スイツチング素子（トランジスタ）を有する補償
回路が接続されており、該補償回路は前記レギユ
レータに補償電圧を供給し、該補償電圧は前記発
電機から整流器を介して供給される直流電圧のリ
ツプルに対して逆相であるように接続構成された
発電機のレギユレータ入力電圧の平滑用回路装置
に関する。自動車の搭載電源へ給電するための発
電機には多くの種類があり、最近では、所謂３相
交流発電機が多く用いられている。この場合、発
電機からの電圧は、主に電気的エネルギーを蓄積
するバツテリーであることから直流電圧回路であ
る搭載電源に印加接続される前に整流される。 普通の３相交流発電機は次のように構成され
る。即ち星形又は３角結線とし得る固定配線部分
としての３相固定子巻線に、回転子により電圧が
誘起され、この電圧は各３個のいわゆるプラスダ
イオード及びいわゆるマイナスダイオードを具え
た整流ブリツジ回路を経て整流されるようになつ
ている。回転子は、普通のリング状コイルとする
ことができる励磁コイルを有し、この励磁コイル
にはレギユレータを経て必要な励磁電流が供給さ
れる。上記励磁コイルには磁極が配設されてお
り、上記励磁は例えば相互にかみ合うようにして
当該励磁コイルをその両側から囲む２個のクロー
ポール半部によつて構成することができる。励磁
コイルへの励磁電流の供給は、回転子軸に配設し
た２個のスリツプリングに押圧当接するカーボン
ブラシを介して行われる。普通は固定子コイルの
各別の相巻線からいわゆる励磁ダイオードを経て
励磁電流を取出し、少くとも１つの主制御区間を
有するレギユレータを経て励磁コイルにこの励磁
電流を供給する。レギユレータの目的は、負荷及
び回転数と無関係に発電機電圧を一定値に御御す
ることである。このことは次のようにして行なわ
れる、即ち発電機の励磁コイルに可制御励磁電流
が流され、発電機電圧の上昇または低下に対して
逆向きに電圧が生ぜしめられるように当該の励磁
電流の制御がなされるようにするのである。しか
しながら、その際、固定子巻線の各相にほぼ正弦
波状の交流電圧が生じるので、供給される直流電
圧に重畳された交流電圧成分（リツプルと呼ぶ）
を直流電圧成分のほかに有する発電機電圧が整流
後に生ずる。リツプルの程度は、単位時間当りの
整流された半波の数に依存し、この半波の数は磁
界の交番頻度に依存する。しかし、レギユレータ
にて発電機電圧を一定値に制御するには発電機電
圧を十分に（できる限り）平滑化する必要性があ
る。若しくは、発電機電圧ないし発電機から送出
される励磁電圧に比例すると共に、できる限りリ
ツプルを含まないような入力電圧をレギユレータ
に供給しなければならない。よつて、できる限り
僅かなリツプルしか含まない発電機調整電圧が必
要とされ、リツプル（を打消すような）とは逆向
きの電気量を用いての制御を行なうという要請が
起る。 このことに関連して、電圧上昇（電圧ピーク）
時に余分な電荷を充電して電圧降下時にこの電荷
を放電するようにして最終的に発電機の供給電圧
を平滑化する、レギユレータへの入力電圧の平滑
化用充電コンデンサーとして構成されたコンデン
サーをレギユレータの入力側に設けることも知ら
れている。しかし充電コンデンサーの作用に基づ
くこの平滑化には、リツプルが単に減少するだけ
で除去はできないこと、まさに自動車その他の装
置において用いられる３相交流発電機において電
流が大きく電圧が比較的低いため、充分な平滑化
のためには比較的大容量のコンデンサーを使用し
なければならないという不つごうがある。 従来技術からは、単にレギユレータ入力電圧を
低域通過フイルタを用いて濾波するということが
公知であるにすぎず、リツプルが非常に小さくな
るようにリツプルと逆向きに変化する入力電圧に
よる制御を行なつてレギユレータ電圧発生を行な
うことは公知でない。 本発明の利点 請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明の
回路装置構成により、発電機から供給されてレギ
ユレータに導かれる電圧のリツプルを完全に除去
できる。この利点は、技術上差支えない値まで残
留リツプルを高いコストをかけて減少させること
によらず、発電機出力電圧のリツプルとは逆向き
に変化する補償電圧をレギユレータに供給する補
償回路を介して、発電機から供給されてレギユレ
ータに導かれる電圧（Ｄ＋端子に生ずる）の交流
電圧成分を完全に補償することにより達成され
る。発電機電圧のリツプルのこうした完全な補償
を比較的小さい容量のコンデンサーによつて行な
うことができるのであり、このことは特に以下に
述べる高温時のコンデンサの温度特性の点から有
利である。 大容量のコンデンサは一般に温度依存性も高
い。従つて、レギユレータの作動中の著しく大さ
な温度差に鑑みて大容量のコンデンサを使うのは
好ましくなく、温度依存性の小さな小容量のコン
デンサが有利に用いられ得る。 このように簡単な構成の上に而かも、制御特性
は非常に良好である。使用するコンデンサーの容
量の減少は、いわゆる混成集積回路技術或いは
IC技術（集積回路）によるレギユレータの構成
上特に好適である。

【図面の簡単な説明】

次に１実施例を示し、以下の記載において詳述
する。第１図は別個の励磁ダイオードを有する３
相交流発電機に配設される本発明による回路装置
の一実施例を示す回路図、第２図は第１図の回路
装置のいろいろの点においての電圧経過、従つて
この回路装置の動作の説明用の線図である。 本発明の実施例の説明 本発明の詳細な説明の前に、指適しておきたい
ことは本発明の基本的な技術思想が、発電機電
圧、特に自動車用３相交流発電機の供給電圧を平
滑化するためにリツプルを事実上零に減少させる
逆相電圧を重畳させることにあり、従つて本発明
が任意の種類のレギユレータ及び発電機方式、例
えば３相交流発電機に好適に使用され得るという
ことである。 第１図において１は３個の固定子巻線を有する
３相交流発電機である。発電機１の３個の電圧端
子はいわゆるプラスダイオード２の陽極及びマイ
ナスダイオード３の陽極に接続してあり、マイナ
スダイオード３のまとめて接続した陽極は回路装
置の接地あるいは負線路をなしている。このよう
な投載電源用の給電回路において、電源装置の端
子は常用される記号Ｂ＋、Ｂ−をもつて表示され
ている。他の端子にも対応する常用記号が付され
ている。 発電機１は、ブリツジ整流回路を形成するこれ
らのダイオード２，３のほかに、３個の各別のい
わゆる励磁ダイオード４も用いる。これらの励磁
ダイオード４も前記の固定子接続端子に接続さ
れ、励磁ダイオード４の陰極は記号Ｄ＋をもつて
表わした端子を形成するように共通接続されてい
る。常用されるように、端子Ｄ＋は、チヤージ表
示灯５を経て端子Ｂ＋に接続され、発電機１の運
転時に励磁電流が、やはり端子Ｂ＋に接続した電
池からこのチヤージ表示灯５を経て流れる。 第１図において励磁コイル６は、端子Ｄ＋に接
続され、全体を参照符号７をもつて表わしたレギ
ユレータの主制御区間を経て自動車のアース即ち
Ｂ−端子に接続されている。図示した実施例では
制御回路は２個のダーリントン接続された主トラ
ンジスター８，９から成り、これらの主トランジ
スターのコレクター−エミツター区間がレギユレ
ータ７の主制御区間を形成し、トランジスター９
のベースはダーリントン接続されたトランジスタ
ー８，９を制御するため別のトランジスター１０
のコレクターに接続されている。トランジスター
１０のエミツターはアース即ち端子Ｂ−に直接に
接続され、コレクターは別の抵抗１１を経て端子
Ｄ＋に接続されている。レギユレータの特性を制
御するトランジスター１０のベースには、抵抗１
３，１４，１５から成る第１分圧器１２があり、
抵抗１４，１５の接続点は少くとも１個のツエナ
ーダイオード１６を経て、更に必要ならば電流の
順方向に接続した別のダイオード１７，１８を経
てトランジスター１０のベースに接続されてい
る。このようなレギユレータ（トランジスタ式レ
ギユレータ）７の動作について以下説明する。励
磁ダイオード４から端子Ｄ＋を経て、更にトラン
ジスター８，９のエミツター−コレクター区間を
経て、全励磁電流が、トランジスター１０が遮断
されている間流れる。トランジスタ１０は発電機
電圧ないし端子Ｄ＋の減少する発電機電圧がツエ
ナーダイオード１６の設定電圧により定まる目標
値に到達していない間はいつも遮断されている。
レギユレータ７の第１分圧器１２（入力分圧器）
の電圧がこの目標電圧値に到達すると、ツエナー
ダイオード１６は降伏し、トランジスター１０が
導通、トランジスター８，９は遮断されるので、
もはや励磁電流は流れ得なくなる。そのため電圧
は再び目標電圧値以下に減少し、レギユレータの
主制御区間は再び導電に切換えられる。抵抗１９
は帰還結合の形成により、早いテンポで繰返され
るこの作動サイクルにヒステリシス特性を導入す
る。バツテリーについては発電機電圧の代数的な
平均値を一定の値に制御しなければならないので
あるから発電機より供給される電圧のリツプルが
有害に作用しなければ、全体として比較的正確に
制御された電圧が得られる。 発電機の負荷及び回転数と無関係に発電機電圧
を一定の値に平滑化するという課題を解決するた
めに、第１図に示す回路装置は、制御回路入力
側、即ち入力分圧器１２に所属し点Ｐ１において
レギユレータ入力側に接続されている補償回路２
０を具えている。ところでレギユレータ入力側と
は一般には、分圧器を構成している両抵抗１４，
１５のタツプ点の謂である。補償回路２０は次の
ように構成されている。即ち補償回路２０は端子
Ｄ＋に与えられる発電機電圧を検出し（より正確
には、補償回路２０は発電機電圧のリツプル成分
を検出し）、このリツプルにより与えられる発電
機電圧を逆相にしてレギユレータ入力側に供給
し、リツプルを含まないレギユレータ電圧を点Ｐ
１において生ずるようになる。発電機から送出さ
れた電圧は、Ｄ＋で示された線からも取出せる
し、もちろんＢ＋で示された線からも取出せる。
重要なのは、発電機から自動車の搭載電源に給電
される電圧ができる限り僅かなリツプルしか有し
ていないということである。 第２図の線図で、曲線は、通常のリツプルを
含む整流された発電機電圧を、また曲線は、補
償回路２０の出力電圧として補償回路２０により
発生し例えば点Ｐ２に存在する電圧をそれぞれ表
わしている。リツプルに対して逆相となつたこの
電圧（曲線参照）を重畳させることによつて、
第２図の曲線に対応する純粋な直流電圧Ｕ_P1即
ちリツプルを全く含まない直流電圧が点Ｐ１に生
ずる。また、これにより発電機電圧のリツプルと
無関係なレギユレータ７の動作を可能にする直流
電圧がレギユレータ入力側に供給されるので、発
電機電圧は最適に平滑化され、発電機の負荷及び
回転数と無関係に、所望の一定の値に保たれる。 補償回路２０は、２個の抵抗２２，２３から成
る分圧器２１を有し、これらの抵抗の中間点は比
較的小容量のコンデンサー２４を経て、能動半導
体スイツチング素子即ちトランジスター２５の制
御入力側に接続されている。コンデンサー２４
は、端子Ｄ＋に存在する発電機電圧の交流電圧成
分をトランジスター２５に供給する。トランジス
ター２５は逆相のリツプルに対応する曲線（第
２図参照）をコレクターに生じ、この電圧は別の
抵抗２６を経て点Ｐ１に供給される。点Ｐ１には
交流電圧成分が実質的に零に減少した直流電圧が
整流により生ずる。 補償回路２０とツエナーダイオード１６とを分
圧器１２の同じ回路点にダイオード１７，１８を
介し接続すること、換言すれば抵抗１４を省略す
ることも可能である。 有害なリツプルを含む電圧は、特にＤ＋で示さ
れた線に印加されており、この電圧は、補償回路
がないと、抵抗１３〜１５から構成された抵抗分
圧器を用いてすぐに分圧され、それにより、当然
リツプルもダイオード１６〜１８を介してトラン
ジスタ１０のベースに伝送される。従つて、本発
明の基本思想は、レギユレータの入力側でもう既
に、トランジスタ２５の位相反転（つまり、トラ
ンジスタ２５のベース電位が上昇すると、トラン
ジスタ２５のクレクタ電位は低下する）を用いて
補償を行なうことである。抵抗１３〜１５および
２６、更に抵抗２２，２３を相応に回路定数選定
すると、両抵抗１４，１５間の接続点を一定電位
にすることができる。