JPH0526960Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は磁石発電機から負荷に供給される電圧
を設定値に保つように制御する磁石発電機用電圧
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 内燃機関に取付けられる磁石発電機のように、
回転数が広範囲に変動することが避けられない磁
石発電機に対しては、負荷に印加される電圧を設
定範囲に保つように制御する電圧制御装置を設け
ることが必要である。第５図は従来の磁石発電機
用電圧制御装置の構成を示したもので、同図にお
いて１は磁石発電機の発電コイル、２はこの発電
コイルの両端に接続された負荷としてのランプ、
３は発電機から負荷２に供給される電圧を設定値
に保つように制御する電圧制御装置である。電圧
制御装置３は、発電コイル１の一端及び他端にそ
れぞれアノード及びカソードを接続することによ
り該発電コイル１に対して並列に接続された電圧
制御用半導体スイツチとしてのサイリスタ４と、
発電コイル１の出力電圧が設定値以上になつた時
にサイリスタ４をトリガするトリガ回路５とから
なつている。トリガ回路５は、発電コイル１の一
端にアノードが接続されたダイオード６と、ダイ
オード６のカソードに一端が接続された抵抗７と
抵抗７の他端と発電コイル１の他端との間に接続
されたコンデンサ８と、コンデンサ８の両端に並
列接続された抵抗９と、コンデンサ８と抵抗７と
の接続点にカソードを接続したツエナーダイオー
ド１０とからなり、ツエナーダイオード１０のア
ノードがサイリスタ４のゲートに接続されてい
る。

第５図に示した電圧制御装置においては、発電
コイル１が図示の実線矢印方向の極性の一方の半
サイクルの電圧を誘起した時に発電コイル１→ダ
イオード６→抵抗７→コンデンサ８→発電コイル
１の経路で電流が流れてコンデンサ８が図示の極
性に充電される。発電コイル１の一方の出力電圧
がピーク値を超えるとコンデンサ８の電荷が抵抗
９を通して一定の時定数で放電する。発電機の出
力電圧が設定値以上になつてコンデンサ８の端子
電圧がツエナーダイオード１０のツエナー電圧以
上になると該ツエナーダイオード１０がブレーク
ダウンしてサイリスタ４にトリガ信号を与える。
これによりサイリスタ４が導通して発電コイル１
を短絡し、負荷２に印加される電圧（平均値）が
設定値を超えるのを防ぐ。

第６図Ａ及びＢはそれぞれ低速回転時及び高速
回転時における第５図の装置の各部の電圧波形を
示したもので、これらの図においてＶ１は発電コ
イル１の出力電圧、Ｖ８はコンデンサ８の端子電
圧、Vzはツエナーダイオード１０のツエナー電
圧である。

［考案が解決しようとする問題点］ 第５図に示した装置においては、コンデンサ８
の充電を発電コイル１の一方の半サイクルの期間
のみ行わせて該一方の半サイクルの期間にコンデ
ンサ８の端子電圧がトリガレベル（上記の例では
ツエナーダイオード１０のツエナー電圧）に達し
た時にサイリスタを導通させるようにしていたた
め、高速回転時にも第６図Ｂに示すように発電コ
イル１の一方の半サイクルの出力を完全に短絡す
ることができなかつた。この場合、発電機に定格
負荷が接続されていれば、回転数Ｎに対する負荷
電圧（平均値）ELの特性は第４図のａのように
なり、高速時に負荷電圧が過大になることはない
が、負荷が軽くなつた場合には第４図のｂのよう
に高速時に負荷２に印加される電圧が高くなつて
負荷の寿命が短くなるという問題があつた。

本考案の目的は、高速回転時に負荷に供給され
る電圧が過大になるのを防止することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、磁石発電機の出力端子間に並列接続
されて該発電機の一方の半サイクルの出力電圧が
両端に印加された時にのみトリガされ得る状態に
なる電圧制御用半導体スイツチと、磁石発電機の
出力電圧が設定値以上になつた時に上記半導体ス
イツチをトリガするトリガ回路とを備えた磁石発
電機用電圧制御装置において、高速回転時に発電
機の一方の半サイクルの出力を完全に短絡し得る
ようにしたものである。

そのため、本考案においては、上記トリガ回路
に、磁石発電機の他方の半サイクルの出力電圧で
充電される第１のコンデンサと、該第１のコンデ
ンサの端子電圧と磁石発電機の一方の半サイクル
の出力電圧とにより充電される第２のコンデンサ
と、該第２のコンデンサを一定の時定数で放電さ
せる放電回路と、該第２のコンデンサの端子電圧
が設定値以上になつた時に半導体スイツチにトリ
ガ信号を与えるトリガ信号出力回路とを設けた。

［考案の作用］ 上記のように、磁石発電機の他方の半サイクル
の出力電圧で第１のコンデンサを充電し、該第１
のコンデンサの端子電圧と磁石発電機の一方の半
サイクルの出力電圧とにより第２のコンデンサを
充電して、該第２のコンデンサの端子電圧が設定
値以上になつた時に半導体スイツチにトリガ信号
を与えるようにすると、第２のコンデンサは発電
機の他方の半サイクルの出力電圧がピークを過ぎ
た時から充電されるため、機関の高速回転時には
発電機の出力の一方の半サイクルの期間が開始す
る前に第２のコンデンサの端子電圧が設定値以上
になつているようになる。そのため高速回転時に
は発電機の一方の半サイクルの出力が立上ると同
時に半導体スイツチがトリガされて導通し、発電
機の一方の半サイクルの出力が完全に短絡され
る。従つて軽負荷状態で高速回転時に発電機の出
力が過大になるのを防ぐことができ、負荷の寿命
が短くなるのを防止することができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本考案の実施例を説明
する。

第１図は本考案の実施例を示したもので、同図
において１１は磁石発電機の発電コイル、１２は
発電コイルの両端に接続された負荷としてのラン
プ、１３は発電機から負荷１２に供給される電圧
を設定値に保つように制御する電圧制御装置であ
る。

電圧制御装置１３は、発電コイル１１の一端及
び他端にそれぞれアノード及びカソードを接続す
ることにより該発電コイル１１に対して並列に接
続された電圧制御用半導体スイツチとしてのサイ
リスタ１４と、発電コイル１１の出力電圧が設定
値以上になつた時にサイリスタ１４をトリガする
トリガ回路１５とからなつている。

トリガ回路１５は、第１及び第２のコンデンサ
１６及び１７と、ダイオード１８及び１９と、抵
抗２０及び２１とツエナーダイオード２２とによ
り構成されている。更に詳細に説明すると、サイ
リスタ１４のカソードにアノードを接続したダイ
オード１８のカソードに第１のコンデンサ１６の
一端が接続され、該コンデンサ１６の他端は抵抗
２０を介してサイリスタ１４のアノードに接続さ
れている。第２のコンデンサ１７の一端はサイリ
スタ１４のカソードに接続され、該コンデンサ１
７の他端はカソードをこのコンデンサ１７側に向
けたダイオード１９を介して第１のコンデンサ１
６の正極側端子（充電された際の電位が高い方の
端子）に接続されている。第２のコンデンサ１７
の両端に抵抗２１が並列接続され、該抵抗２１に
より第２のコンデンサ１７を一定の時定数で放電
させる放電回路が構成されている。第２のコンデ
ンサ１７とダイオード１９のカソードとの接続点
にツエナーダイオード２２のカソードが接続さ
れ、該ツエナーダイオード２２のアノードがサイ
リスタ１４のゲートに接続されている。この実施
例では、ツエナーダイオード２２により第２のコ
ンデンサ１７の端子電圧が設定値以上になつた時
にサイリスタ（電圧制御用半導体スイツチ）１４
にトリガ信号を与えるトリガ信号出力回路２３が
構成されている。

第２図Ａ及びＢは上記実施例の発電コイル１１
の出力電圧Ｖ１１、第１のコンデンサ１６の端子
電圧Ｖ１６及び第２のコンデンサ１７の端子電圧
Ｖ１７の波形を示したもので、同図Ａは低速回転
時の波形を示し、同図Ｂは高速回転時の波形を示
している。

第１図の装置において永久磁石を界磁とする磁
石発電機の回転子が回転すると、発電コイル１１
は図示の実線矢印方向の極性の一方の半サイクル
の電圧と破線矢印方向の極性の他方の半サイクル
の電圧とを出力する。発電コイル１１が他方の半
サイクルの電圧を出力すると、発電コイル１１→
ダイオード１８→第１のコンデンサ１６→抵抗２
０→発電コイル１１の経路で第１のコンデンサ１
６が図示の極性に充電される。発電コイル１１の
他方の半サイクルの出力がピークを過ぎると、第
１のコンデンサ１６→ダイオード１９→第２のコ
ンデンサ１７及び抵抗２１→負荷１２→抵抗２０
→第１のコンデンサ１６の経路で電流が流れ、第
２のコンデンサ１７の充電が開始される。発電コ
イル１１の一方の半サイクルの電圧が立上がる
と、発電コイル１１→抵抗２０→第１のコンデン
サ１６→ダイオード１９→第２のコンデンサ１７
→発電コイル１１の経路で第２のコンデンサ１７
が発電コイル１１の出力と第１のコンデンサ１６
の電荷との双方により充電される。発電機の出力
電圧が設定値以上になると、第２のコンデンサ１
７の端子電圧が設定値以上になつてツエナーダイ
オード２２がブレークダウンし、第２のコンデン
サ１７の電荷がツエナーダイオード２２及びサイ
リスタ１４のゲートカソード間とを通して放電す
る。これによりサイリスタ１４にトリガ信号が与
えられ、該トリガ信号が与えられた時にサイリス
タ１４に発電コイル１１の一方の半サイクルの出
力電圧が印加されているとサイリスタ１４が導通
して発電コイル１１を短絡する。低速回転時に
は、発電コイル１１の一方の半サイクルの期間に
第２のコンデンサ１７の端子電圧がツエナーダイ
オード２２のツエナー電圧に達するため、第２図
Ａに示すように発電コイル１１の一方の半サイク
ル（同図に示した負の半サイクル）の期間に第２
のコンデンサ１７の端子電圧が設定値以上にな
る。そのため、発電コイル１１の一方の半サイク
ルの出力の一部が短絡され、発電コイルの出力電
圧が設定値に保たれる。これに対し軽負荷高速回
転時には、第２図Ｂに示すように第２のコンデン
サ１７の端子電圧が全期間ツエナーダイオード２
２のツエナー電圧Vz以上になつているようにな
る。そのため、発電コイルの一方の半サイクルの
出力電圧が立上がると同時にサイリスタ１４がト
リガされて導通し、発電コイルの一方の半サイク
ルの全期間サイリスタ１４が導通して発電コイル
の出力電圧を短絡する。従つて高速回転時に負荷
に印加される電圧が過大になつて負荷の寿命が短
くなるのを防止することができる。

本考案の電圧制御装置を用いた場合の回転数Ｎ
に対する負荷電圧ELの特性は、第３図Ａ及びＢ
の通りであり、同図においてａは定格負荷時の特
性を示し、ｂは軽負荷時の特性を示している。

上記の実施例では、トリガ信号出力回路２３を
ツエナーダイオード２２により構成したが、この
回路は第２のコンデンサ１７の端子電圧が設定値
以上になつた時に半導体スイツチ（上記の例では
サイリスタ）にトリガ信号を与える回路であれば
よく、例えば第２のコンデンサ１７の端子電圧を
基準電圧と比較して第２のコンデンサ１７の端子
電圧が基準電圧以上になつた時にサイリスタ１４
にトリガ信号を与える比較回路によりトリガ信号
出力回路を構成することもできる。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、磁石発電機の
他方の半サイクルの出力電圧で第１のコンデンサ
を充電し、該第１のコンデンサの端子電圧と磁石
発電機の一方の半サイクルの出力電圧とにより第
２のコンデンサを充電して、該第２のコンデンサ
の端子電圧が設定値以上になつた時に半導体スイ
ツチにトリガ信号を与えるようにしたので、発電
機の他方の半サイクルの出力電圧がピークを過ぎ
た時から第２のコンデンサを充電することがで
き、機関の高速回転時には発電機の出力の一方の
半サイクルの期間が開始する前に第２のコンデン
サの端子電圧を設定値以上にすることができる。
従つて高速回転時には発電機の一方の半サイクル
の出力が立上ると同時に半導体スイツチをトリガ
して導通させ、発電機の一方の半サイクルの出力
を完全に短絡することができる。従つて軽負荷高
速回転時に発電機の出力が過大になるのを防ぐこ
とができ、負荷の寿命が短くなるのを防止するこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す回路図、第２図
Ａ及びＢはそれぞれ同実施例について低速回転時
及び高速回転時の各部の動作波形を示した波形
図、第３図は同実施例により得られる負荷電圧対
回転数特性を示す線図、第４図は従来の装置によ
り得られる負荷電圧対回転数特性を示す線図、第
５図は従来の装置の構成を示す回路図、第６図Ａ
及びＢはそれぞれ同装置について低速回転時及び
高速回転時の各部の動作波形を示した波形図であ
る。 １１……磁石発電機の発電コイル、１２……負
荷、１３……電圧制御装置、１４……サイリスタ
（電圧制御用半導体スイツチ）、１５……トリガ回
路、２３……トリガ信号出力回路、１６……第１
のコンデンサ、１７……第２のコンデンサ、２２
……ツエナーダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 磁石発電機の出力端子間に並列接続されて該
   発電機の一方の半サイクルの出力電圧が両端に
   印加された時にのみトリガされ得る状態になる
   電圧制御用半導体スイツチと、前記磁石発電機
   の出力電圧が設定値以上になつた時に前記半導
   体スイツチをトリガするトリガ回路とを備えて
   なる磁石発電機用電圧制御装置において、 前記トリガ回路は、前記磁石発電機の他方の
   半サイクルの出力電圧で充電される第１のコン
   デンサと、前記第１のコンデンサの端子電圧と
   前記磁石発電機の一方の半サイクルの出力電圧
   とにより充電される第２のコンデンサと、前記
   第２のコンデンサを一定の時定数で放電させる
   放電回路と、前記第２のコンデンサの端子電圧
   が設定値以上になつた時に前記半導体スイツチ
   にトリガ信号を与えるトリガ信号出力回路とを
   具備したことを特徴とする磁石発電機用電圧制
   御装置。 (2) 前記電圧制御用半導体スイツチはサイリスタ
   からなつている実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の磁石発電機用電圧制御装置。 (3) 前記第１のコンデンサの一端は前記磁石発電
   機の他方の半サイクルの出力電圧が印加された
   時に順方向電流が流れる向きのダイオードを介
   して前記サイリスタのカソードに接続され、ま
   た前記第１のコンデンサの他端は前記サイリス
   タのアノードに抵抗を介して接続され、 前記第２のコンデンサの一端は前記サイリス
   タのカソードに、また他端はカソードを該第２
   のコンデンサ側に向けたダイオードを介して前
   記第１のコンデンサの正極側の端子にそれぞれ
   接続されている実用新案登録請求の範囲第２項
   に記載の磁石発電機用電圧制御装置。 (4) 前記トリガ信号出力回路は前記第２のコンデ
   ンサの一端とサイリスタのゲートとの間に設け
   られて前記第２のコンデンサの端子電圧が所定
   のレベルに達した時に導通するツエナーダイオ
   ードからなつている実用新案登録請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれか１つに記載の磁石
   発電機用電圧制御装置。 (5) 前記放電回路は前記第２のコンデンサの両端
   に並列に接続された抵抗からなつている実用新
   案登録請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   か１つに記載の磁石発電機用電圧制御装置。