JP2548415Y2 - 自励交流発電機の電圧調整装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本技術は、例えば小型のエンジンに駆動され工事現場
などの照明灯、電動工具などに電力を供給するようにし
た自励交流発電機の電圧調整装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の装置として第２図に示す装置が用いられ
ている。この図において、１は照明灯などの電気負荷、
２は自励交流発電機で、この発電機２は主発電コイル３
と、界磁コイル４と、主発電コイル３に対して電気的に
90度の位相差を有するように巻装された界磁コイル励磁
用の補発電コイル５と、全波整流回路６と、平滑用のコ
ンデンサ７と、フリーホイル用のダイオード８とよりな
っている。

つぎに、10は周知の電圧調整装置で、この電圧調整装
置10は電力トランジスタ11と、この電力トランジスタ11
にダーリントン接続した制御トランジスタ12と、電圧検
出トランジスタ13と、抵抗14乃至18と、コンデンサ19乃
至21と、ツェナーダイオード22と、前記主発電コイル３
の中間端子３−１とその他端３−２に接続された全波整
流回路23とよりなり、それぞれ図示のように接続されて
いる。

しかして、この第１図に示す従来装置は、下記のよう
に作動する。まず、発電機２がエンジン（図示せず）に
駆動されて回転を始めると、界磁コイル４が巻装されて
いる界磁鉄心（図示せず）の残留磁気により、僅かな電
圧が主および補の両発電コイル３、５に発生する。そし
て、その補発電コイル５に発生した電圧は全波整流回路
６により整流され、電圧調整装置10の抵抗15を介して制
御トランジスタ12のベースに印加され、この制御トラン
ジスタ12および電力トランジスタ11をオンさせる。

そこで、前記補発電コイル４の発生電圧が全波整流回
路６と、界磁コイル４と、電力トランジスタ11とよりな
る励磁回路に通電され、この界磁コイル４の励磁と、発
電機２の回転速度の上昇により主発電コイル３の発生電
圧は急速に立ち上がり照明灯などの電気負荷１に通電さ
れる。

つぎに、前記主発電コイル３の発生電圧が所定値以上
に上昇するときは、その主発電コイル３の中間端子３−
１とその他端３−２から、その主発電コイル３の発生電
圧と比例した電圧を電圧調整装置10の全波整流回路23を
介して分圧抵抗17、18に印加し、その分圧抵抗17、18の
接続点に接続されたツェナーダイオード22を導通させる
と共に、これにより電圧検出トランジスタ13をオンさ
せ、ついで、ダーリントン接続の制御サランジスタ12と
電力トランジスタ11をオフとし、前記界磁コイル４の励
磁電流が遮断される。そこで、前記主発電コイル３の発
生電圧が所定の電圧まで低下し、前記ツェナーダイオー
ド22が不導通に転じ、これにより電圧検出トランジスタ
13はオフに転じ、ダーリントン接続の制御トランジスタ
12および電力テランジスタ11がオンとなり、界磁コイル
４に励磁電流が流れるから、主発電コイル３の発生電圧
は再び上昇するようになる。

［考案が解決しようとする課題］ この第２図に示す従来の装置は、前述の動作を繰り返
すことにより、発電機２の界磁コイル４に流れる励磁電
流が前記電力トランジスタ11によりオン、オフ制御さ
れ、主発電コイル３の発生電圧が所定値以上に上昇しな
いように調整されるものである。

ところが、このように作動する従来の電圧調整装置10
においては、電力トランジスタ11が温度上昇して誤動作
し、主発電コイル３の主力電圧が所定値より大巾に上昇
して負荷１に印加され、その負荷１の照明灯または電気
計器などを破損し、使用不能とする重大な欠点があっ
た。

そこで、従来においては、上記欠点を解消するため、
その電力トランジスタ11の温度上昇を防止するため、大
形の放熱板を設けると共に、その電力トランジスタ自体
も容量が大で大型のものを用いたので、装置全体が大型
化し、発電機に装着するスペースを設けるのに苦慮する
と共に、製造コストが大巾に高価となるという不利な点
があった。

本考案は上記不利な点を解消することを目的として種
々の実験を行って、検討した結果、下記の事実を発見
し、これが本考案の手がかりとなったのである。

すなわち、第２図に示す従来の電圧調整装置10の電力
トランジスタ11のコレクタ電流I_cは、第３図に示すよう
に流れる。この第３図において、時間t₁、t₃は電力トラ
ンジスタ11のオン開始時間であり、時間t₂、t₄はオフ開
始時間であり、この図から明らかなように電力トランジ
スタ11が時間t₁、t₃でオンを開始したときにはコレクタ
電流I_cが急速に所定値i_c1まで立ち上がって流れるが、
時間t₂、t₄でオフを開始したときには急速にコレクタ電
流I_cが所定値i_c1よりより零にはならず、図示のように
時間Δｔの後に零になるように作動しており、この時間
Δｔをなるべく小にすると、この電力トランジスタ11の
温度上昇が大巾に低下することが判明した。

そこで、本考案においては、その電力トランジスタの
オフ動作スピードアップ用のダイオードを下記のように
接続するという構成きわめて簡単な改良により上記不利
な点を解消し得るようにした電圧調整装置を提供するこ
とを目的としている。

［課題を解消するための手段］ 上記課題を達成するため本考案は、界磁コイルの励磁
電流をオン・オフ制御する電力トランジスタを独立した
制御トランジスタにより駆動し、電力トランジスのベー
ス、コレクタ間に制御トランジスタのエミッタとコレク
タを接続するとともに、この制御トランジスタのベー
ス、エミッタ間に逆バイアスされた独立のダイオードを
接続する技術手段を採用した。

［作用］ 電力トランジスタのオン動作は、制御トランジスタに
ベース電流を与えることによりその電流を増幅したエミ
ッタ電流（コレクタ電流＋ベース電流）を電力トランジ
スタのベース電流として供給しオンさせる。その際制御
トランジスタのベース、エミッタ間に接続された独立ダ
イオードは逆バイアスされ独立ダイオードには電流は流
れず、電力トランジスタのオン動作には影響を与えな
い。

一方、電力トランジスタのオフ動作は、制御トランジ
スタのベース電流が遮断され制御トランジスタはオフに
至るが、オンからオフまでの期間は制御トランジスタの
増幅作用により残留した電力トランジスタのベース電流
を独立ダイオードにより電位の低い制御トランジスタの
ベースに側路させて、電力トランジスタのベース電流を
遮断して電力トランジスタをオフさせる。

［実施例］ 第１図は本考案一実施例自励交流発電機の電圧調整装
置を示す電気回路図であり、この第１図において、前述
の第２図の従来装置と同一符号で示すものは、その従来
装置と同一または等効のものを示しているので、その構
成の説明は省略し、異なるところのみを説明すると、本
考案における電圧調整装置10においてはその電力トラン
ジスタ11にダーリントン接続された制御トランジスタの
エミッタとベースとの間に前記電力トランジスタ11のオ
フ動作をスピードアップさせるためのダイオードＤを接
続した点にある。

しかして、第１図に示す本考案一実施例の電圧調整装
置10は上記のように制御トランジスタ12のベースとエミ
ッタの間に電力トランジスタ11のスピードアップ用のダ
イオードＤを接続したことにより電力トランジスタ11の
オフ動作は、著しく急速となり、第３図に示す時間Δｔ
をほぼ零に近づけることができる。

その理由は、電圧検出トランジスタ13がオンしたと
き、今まで流れていた電力トランジスタ11のベース電流
が、第２図に示す従来の装置より第１図に示す本考案の
装置の方がそのダイオードＤにより素早く側路されるか
らである。

そこで、本考案装置の使用中における電力トランジス
タ11の温度上昇は従来に比較して著しく小とすることが
できたのである。

しかして、本考案装置における上記以外の動作につい
ては第２図に示す従来装置の動作と同様であることは明
らかであるから、その説明を省略する。

［考案の効果］ 本考案においては、界磁コイルの励磁電流をオン・オ
フ制御する電力トランジスタを独立した制御トランジス
タにより駆動し、電力トランジスのベース、コレクタ間
に制御トランジスタのエミッタとコレクタを接続すると
ともに、この制御トランジスタのベース、エミッタ間に
逆バイアスされた独立のダイオードを接続したので、電
力トランジスタがオンからオフ動作に移行する期間にお
ける電力トランジスタのベース電流をダイオードで側路
させることができる。特に、ダイオードを独立に設ける
ことによってより大電流で側路することが可能である。
そして、電力トランジスタのコレクタ電流のオンからオ
フへの移行期間が短縮され、トランジスタのオン（飽和
領域）からオフ（遮断領域）への移行の過程で最も温度
上昇を発生させる能動領域の通過時間が著しく小さくな
るので、電力トランジスタをオン・オフ動作で使用する
際の平均温度上昇を自励交流発電機の出力電力等の能力
を落とすことなく抑制することができる。従って、電力
トランジスタの放熱板が小型化が可能になり、電力トラ
ンジスタの小型化をも図ることができる。また、本考案
により装置全体の小型化および軽量化が図れるととも
に、コストダウンにも寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案一実施例を示す自励交流発電機の電圧調
整装置の電気回路図、第２図は従来この種装置の電気回
路図、第３図は同装置に装着された電力トランジスタの
動作説明図である。 図中、２は自励交流発電機、３は主発電コイル、４は界
磁コイル、５は補発電コイル、６は全波整流回路、10は
電圧調整装置、11は電力トランジスタ、12は制御トラン
ジスタ、13は電圧検出トランジスタ、22はツェナーダイ
オード、Ｄは電力トランジスタのオフ動作スピードアッ
プ用ダイオードである。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主発電コイルと、界磁コイルと、この界磁
   コイル励磁用の補発電コイルと、この補発電コイルに発
   生した電圧を整流する整流回路と、前記界磁コイルの励
   磁電流を制御する電力トランジスタとを備え、該電力ト
   ランジスタのコレクタ、エミッタ間と前記界磁コイルと
   前記整流回路で閉回路を形成し、前記主発電コイルの電
   圧により電力トランジスタをオン、オフ作動させて前記
   界磁コイルの励磁電流を制御すべく構成した自励交流発
   電機の電圧調整装置において、前記電力トランジスタを
   駆動すべく該電力トランジスのベース、コレクタ間に独
   立した制御トランジスタのエミッタとコレクタを接続す
   るとともに、前記制御トランジスタのベース、エミッタ
   間に逆バイアスされた独立のダイオードを接続したこと
   を特徴とする自励交流発電機の電圧調整装置。