JP2530345B2 - 交流発電機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に農業用、建設用機械に多く用いられ
る簡易配線方式の充電発電機の制御装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第３図は従来交流発電機の制御装置の一例を示す回路
図であり、図において、１は機関などに駆動される交流
発電機であり、電機子コイル101と界磁コイル102で構成
されている。

２は上記交流発電機１の交流出力を全波整流する整流
器であり、出力端子201,202,203を有している。出力端
子201はメイン出力を出力する主整流出力端子（以下、
主整流出力端子という）であり、出力端子202は界磁コ
イル102の励磁と後述する電圧調整器３に交流発電機１
の整流出力電圧を印加する補助整流出力端子であり、以
下補助整流出力端子という。203は接地端子である。

３は交流発電機１の出力電圧を所定値に制御する電圧
調整器であり、次の各部により構成されている。すなわ
ち、301,302は交流発電機１の補助整流出力端子202の電
圧を分圧する分圧抵抗で、303はツエナーダイオードで
あり、これらによつて交流発電機１の出力電圧を検出す
るようにしている。

304はトランジスタであり、ツエナーダイオード303の
導通、不導通により断続される。

305は出力トランジスタであり、トランジスタ304によ
り断続制御され、界磁コイル102の界磁電流を制御す
る。306は出力トランジスタ305のベース抵抗、307は界
磁コイル102に並列に接続され、界磁コイル102に発生す
る断続サージを吸収するダイオードである。

４は交流発電機１の出力電圧により充電される蓄電池
であり、５はキースイツチ、６は表示ランプである。キ
ースイツチ５、表示ランプ６は蓄電池と補助整流出力端
子202との間に直列に挿入されている。

なお、Ａ、Ｂは蓄電池４側と接続する配線で、Ａは充
電線、Ｂは表示ランプ線である。

次に動作について説明する。機関の始動に際してキー
スイツチ５が閉じられると、蓄電池４からキースイツチ
５、表示ランプ６を通して界磁コイル102に初期励磁電
流が流れ、発電可能な状態となる。これと同時に表示ラ
ンプ６を通して初期励磁電流が流れるため、表示ランプ
６が点灯し非発電状態を表示する。

次に、機関が始動され、交流発電機１が発電を開始す
ると、整流器２の補助整流出力端子202の電圧が上昇
し、表示ランプ６の両端の電位差が減少し、ついには同
電位となり、表示ランプ６が消灯し、交流発電機１が正
常に発電したことを表示する。

一方、電圧調整器３は整流器２の補助整流出力端子20
2の出力電圧を分圧抵抗301,302で検出しており、補助整
流出力端子202の出力電圧が上記分圧抵抗301,302とツエ
ナーダイオード303とで設定した所定値を越えると、ツ
エナーダイオード303が導通し、トランジスタ304が導通
する。

逆に補助整流出力端子202の出力電圧が所定値以下と
なると、ツエナーダイオード303が不導通となり、トラ
ンジスタ304が不導通となる。以上のようにして、トラ
ンジスタ304の断続により出力トランジスタ305が断続さ
れ、界磁コイル102に流れる界磁電流を断続制御して、
交流発電機１の出力電圧を所定値に調整している。

ところで、このような従来交流発電機の制御装置にお
いては、表示ランプ６が機関の振動やランプ自身の寿命
などにより断芯した場合、運転中であれば別に支障はな
いが、運転を一度止めた後その後の始動の際キースイツ
チ５を閉じても表示ランプ６が断芯しているため、交流
発電機１の界磁コイル102に初期励磁電流が流れず、機
関が始動しても交流発電機１が発電を開始せず、蓄電池
４が充電不良となる問題点がある。

例えば、参考までに、表示ランプ６が正常な場合、交
流発電機１が発電を開始する回転速度は約1000rpm程度
であるのに対し、表示ランプ６が断芯した場合は、界磁
の残留磁束により発電開始となり、その回転速度は5000
rpm以上にも達し、機関を低速で運転する場合などは、
交流発電機１が発電していないことになり、蓄電池４の
充電不良となるわけである。

又、第４図は従来交流発電機の制御装置の他の例を示
す回路図であり、農業用、建設用機械に多く用いられる
もので、第３図の表示ランプ６、キースイツチ５などを
廃止し、配線を簡素にした単一配線方式と呼ばれるもの
である。

この場合、表示ランプによる初期励磁作用がないた
め、交流発電機１はやはり界磁の残留磁束による発電開
始となり、その回転速度が高いために、交流発電機１を
駆動する機関の回転速度も当然高速となり、装置として
高速タイプの使い方となり、したがつて、騒音面、振動
面、耐久面で不都合が生じるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の交流発電機の制御装置は以上のように構成され
ているので、表示ランプ断芯などによる交流発電機１の
初期励磁回路が構成されない場合、交流発電機１の発電
開始回転速度が高くなり、低速運転については蓄電池４
の充電不良を引き起し、高速運転型にすれば騒音面、振
動面、耐久面で不都合が生じるなどの問題点があつた。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、表示ランプの断芯などにより、交流発電
機の初期励磁回路が構成されなくなつた場合にも、交流
発電機の発電開始回転速度を低くすることができる交流
発電機の制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る交流発電機の制御装置は、界磁コイル
を有する交流発電機の交流出力を整流する主整流出力端
子および界磁コイルの一端に接続された補助整流出力端
子を有する整流器と、この整流器の主整流出力端子から
の整流出力により充電される蓄電池と、補助整流出力端
子の電圧を検出してこの電圧に応じて界磁コイルの励磁
電流を制御して交流発電機の出力電圧を調整するととも
に主整流出力端子と補助整流出力端子間に挿入されて交
流発電機の出力電圧により開閉して界磁電流を断続制御
する半導体スイッチング素子を含む電圧調整器とを備え
たものである。

〔作 用〕

この発明における主整流出力端子と補助整流出力端子
との間に設けた半導体スイッチング素子は、交流発電機
の電機子コイルの中性点、又は相電圧のわずかな交流出
力電圧により導通し、これによつて界磁コイルの励磁が
加速される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、構成の説明に際し、第３図と同一部分に
は同一符号を付してその重複説明を避け、第３図とは異
なる部分を主体に述べる。

この第１図を第３図と比較しても明らかなように、第
３図と異なる部分は電圧調整器３の構成が異なるもので
あり、この電圧調整器３内において、符号308〜312で示
す部分がこの第１図の実施例で新たに付加されたもので
ある。

すなわち、308は交流発電機１の電機子コイル101の相
電圧により導通するトランジスタ、309はトランジスタ3
08により制御され主整流出力端子201と補助整流出力端
子202との間に挿入された半導体スイッチング素子とし
てのトランジスタ、310はトランジスタ308のベース抵
抗,311はトランジスタ309のベース抵抗、312は逆流防止
ダイオードである。この逆流防止ダイオード312はトラ
ンジスタ309のコレクタと補助整流出力端子202との間に
挿入されている。その他の構成は第３図と同様である。

次に動作について説明する。機関の始動に際してキー
スイツチ５が閉じられると、従来の装置の場合と同様、
表示ランプ６を通して界磁コイル102に初期励磁電流が
流れ、表示ランプ６が点灯する。

機関が始動されると、交流発電機１の電機子コイル10
1に生じる1V程度のわずかな相電圧により、トランジス
タ308が導通し、トランジスタ309も導通する。したがつ
て、表示ランプ６を通して流れる初期励磁電流に代わつ
て、蓄電池４からトランジスタ309、逆流防止ダイオー
ド312を通して、直ちに界磁コイル102に励磁電流が流
れ、交流発電機１の発電開始が促進される。電圧調整器
３による電圧調整動作については、従来の装置と同一な
ので省略する。

又、表示ランプ６が振動や寿命により断芯した場合の
始動の際、キースイツチ５を閉じても交流発電機１の界
磁コイル102に初期励磁電流は流れないが、機関の始動
により回転上昇時、交流発電機１の界磁の残留磁束によ
り電機子コイル101に発生するわずかな相電圧でトラン
ジスタ308,309が導通し、蓄電池４からトランジスタ30
9,逆流防止ダイオード312を通して直ちに界磁コイル102
に励磁電流が流れ、交流発電機１は充分に発電を開始す
ることができる。

例えば、この発明により、表示ランプ断芯時の発電開
始回転速度が約1500rpm程度となり、従来の装置の場合
の5000rpmに比べずい分改善され、表示ランプ６が正常
な場合に対しても遜色のないレベルとなり、蓄電池４が
充電不良となることはない。

又、第２図はこの発明の他の例で単一配線方式の場合
であるが、この場合も電圧調整器３の構成は第１図と全
く同様であり、キースイツチ５、表示ランプ６が省略さ
れており、この第２図でも第１図の場合と全く同様であ
り、約1500rpm程度で発電開始に達するため、機関の回
転速度を高速にする必要もなく、装置として低速タイプ
の使い方が可能となり、騒音、振動、耐久に関して有利
となる。

さらに、機関の停止時においては、交流発電機１の電
機子コイル101に電圧が生じていないため、トランジス
タ308,309は遮断状態であり、回路電流が遮断され蓄電
池４が放電することはない。

なお、この発明の実施例では交流発電機１の電機子コ
イル101の相電圧により半導体スイッチング素子として
のトランジスタ309を開閉するようにしたが、中性点電
圧を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、界磁コイルを有す
る交流発電機の交流出力を整流する主整流出力端子およ
び界磁コイルの一端に接続された補助整流出力端子を有
する整流器と、この整流器の主整流出力端子からの整流
出力により充電される蓄電池と、補助整流出力端子の電
圧を検出してこの電圧に応じて界磁コイルの励磁電流を
制御して交流発電機の出力電圧を調整するとともに主整
流出力端子と補助整流出力端子間に挿入されて交流発電
機の出力電圧により開閉して界磁電流を断続制御する半
導体スイッチング素子を含む電圧調整器とを備えたの
で、初期励磁手段が無い場合の発電開始回転速度を低く
することができ、蓄電池の充電不良を防ぐことができ、
又装置の運転速度を低速タイプとすることができ、騒
音、振動、耐久面において有利な設計となる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による交流発電機の制御装
置の回路図、第２図はこの発明の交流発電機の制御装置
の他の実施例を示す回路図、第３図および第４図はそれ
ぞれ従来の交流発電機の制御装置を示す回路図である。 １……交流発電機、２……整流器、201……主整流出力
端子、202……補助整流出力端子、３……電圧調整器、3
09……トランジスタ（半導体スイッチング素子）、４…
…蓄電池、５……キースイツチ、304,305,308,309……
トランジスタ、６……表示ランプ、Ａ……充電線、Ｂ…
…表示ランプ線、 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】界磁コイルを有する交流発電機の交流出力
   を整流する主整流出力端子および前記界磁コイルの一端
   に接続された補助整流出力端子を有する整流器と、 この整流器の前記主整流出力端子からの整流出力により
   充電される蓄電池と、 前記補助整流出力端子の電圧を検出してこの電圧に応じ
   て前記界磁コイルの励磁電流を制御して前記交流発電機
   の出力電圧を調整するとともに前記主整流出力端子と前
   記補助整流出力端子間に挿入されて前記交流発電機の出
   力電圧により開閉して前記界磁電流を断続制御する半導
   体スイッチング素子を含む電圧調整器と を備えたことを特徴とする交流発電機の制御装置。