JP3305731B2

JP3305731B2 - 電源回路

Info

Publication number: JP3305731B2
Application number: JP10002491A
Authority: JP
Inventors: 昌利大石
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1991-05-01
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: JPH04331420A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源回路に係り、特に電
気粘性流体を用いた振動減衰装置及び動力伝達装置等の
電極部のような容量性負荷に接続され、この容量性負荷
に電圧を印加すると共に印加されている電圧を遮断した
り、印加されている電圧を連続的または段階的に変化さ
せるために使用される電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電極間に電気粘性流体を介在
させ、この電気粘性流体に電圧を印加して電気粘性流体
の粘性を利用する振動減衰装置や動力伝達装置等の電気
粘性流体応用装置が知られている。この装置の電源回路
としては、トランスと、トランスの２次巻線に接続され
かつコンデンサ及びダイオードを備えた整流回路とから
なる電源回路が使用されている。電気粘性流体自体の応
答性（電圧を印加してから分子の配向が完了し、粘度が
一定になるまでの時間）は数msec以下と言われており、
この特性を最大限利用するためには電源回路の応答性を
数msec以下、好ましくは５００μsec 以下程度の高速応
答性にする必要がある。

【０００３】また、この電気粘性流体応用装置を車両に
搭載する場合には、車載バッテリーの電圧（１２Ｖ）か
ら数Ｋ〜十数ＫＶ程度に昇圧する必要があるため、高昇
圧比の電源回路が必要になる。昇圧比を向上するための
従来技術には、トランスの巻数比（２次巻線数／１次巻
線数）を大きくすると共に、整流回路の倍圧度を上昇さ
せる技術がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術ではトランス及び整流回路を構成する部品の高
耐圧化が必要になると共に、整流回路の高倍圧化が必要
になるため、高コスト化、低応答速度化を招くと共に、
効率が低下するという問題が発生する。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、耐圧が低く応答速度が速い、すなわち低損
失の部品を使用することを可能とすることにより、同一
昇圧比に対しては、電源の応答性を高速にし、効率をア
ップし、低コスト化を実現でき、また同一コストに対し
ては電源の応答性を高速にし効率をアップし昇圧比を上
昇することができる電源回路を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、車両に搭載される電気粘性流体
応用装置の単一の容量性負荷に接続される電源回路であ
って、１次巻線と相互接続されていないｎ個の２次巻線
とを備えたトランスと、トランスの２次巻線の各々に接
続されると共に前記容量性負荷に印加された電圧を遮断
したときに放電に寄与する１個のコンデンサを各々含み
且つ該コンデンサがｎ個直列接続されるように接続され
たｎ個の３倍圧整流回路と、を備え、接続されたｎ個の
３倍圧整流回路の出力端に前記容量性負荷が接続され、
前記放電に寄与するｎ個のコンデンサと前記容量性負荷
とから成る回路の放電時定数が下記式（１）を満たすよ
うに、該ｎ個のコンデンサの静電容量を定めたことを特
徴とする。

【０００７】

【数３】

【０００８】ただし、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_nは放
電に寄与するｎ個のコンデンサ各々の静電容量、Ｃ２は
容量性負荷の容量成分の静電容量、Ｒは抵抗成分の抵抗
値を表している。また、Ｋは５００μｓｅｃ以下の定数
である。

【０００９】請求項２の発明は、車両に搭載される電気
粘性流体応用装置の単一の容量性負荷に接続される電源
回路であって、１次巻線と相互接続されていないｎ個の
２次巻線とを備えたトランスと、トランスの２次巻線の
各々に接続されると共に前記容量性負荷に印加された電
圧を遮断したときに放電に寄与する直列接続された２個
のコンデンサからなる直列回路を各々含み、且つ該直列
回路がｎ個直列接続されるように接続されたｎ個の２倍
圧整流回路と、を備え、接続されたｎ個の２倍圧整流回
路の出力端に前記容量性負荷が接続され、前記放電に寄
与するｎ個の直列回路と前記容量性負荷とから成る回路
の放電時定数が下記式（２）を満たすように、該ｎ個の
直列回路を構成するコンデンサの静電容量を定めたこと
を特徴とする。

【００１０】

【数４】

【００１１】ただし、Ｃ₁、Ｃ₁´、Ｃ₂、Ｃ₂´、Ｃ₃、
Ｃ₃´、・・・、Ｃ_n、Ｃ_n´は放電に寄与するｎ個の直
列回路を構成するコンデンサ各々の静電容量、Ｃ２は容
量性負荷の容量成分の静電容量、Ｒは抵抗成分の抵抗値
を表している。また、Ｋは５００μｓｅｃ以下の定数で
ある。

【００１２】

【作用】本発明のトランスは、相互接続されていない複
数の２次巻線を備えている。従って、１次巻線に交流ま
たは脈動電圧が印加されると、２次巻線の各々に誘導電
圧が発生する。２次巻線の各々には、整流回路が接続さ
れているため、２次巻線に誘導された電圧は整流回路に
よって直流に変換される。また、整流回路は、相互に直
列接続されているため、この直列回路の両端には、整流
回路の各々から出力された直流電圧を積算した電圧が発
生する。すなわち２次巻線（整流回路）の個数に応じた
大きさの電圧が発生する。従って、１次巻線と１つの２
次巻線との巻数比を小さくし、整流回路の倍圧を小さく
しても、直列回路の両端からは、２次巻線の数、すなわ
ち整流回路の数に比例した電圧が発生されることにな
り、トランスの巻数比及び整流回路の倍圧比を小さくし
て昇圧比を上昇させることができる。これによって、整
流回路を構成するダイオード、コンデンサ等の部品を耐
圧の低い部品、すなわち応答速度の速い部品、低損失の
部品で構成することができるため、車両に搭載される電
気粘性流体応用装置の単一の容量性負荷に接続される電
源回路においても、電源の応答性を改善し、効率アップ
し、低コスト化を図ることができる。そして、整流回路
を３倍圧整流回路とした場合には、容量性負荷に印加さ
れた電圧を遮断したときに放電に寄与するｎ個のコンデ
ンサと容量性負荷とから成る回路の放電時定数が５００
μｓｅｃ以下となるように、整流回路の放電に寄与する
ｎ個のコンデンサの容量を定め、整流回路を２倍圧整流
回路とした場合には、容量性負荷に印加された電圧を遮
断したときに放電に寄与するｎ個の直列回路と容量性負
荷とから成る回路の放電時定数が５００μｓｅｃ以下と
なるように、該ｎ個の直列回路を構成するコンデンサの
静電容量を定めたので、放電応答性を高速にすることが
でき、車両に搭載される電気粘性流体応用装置の単一の
容量性負荷に接続される電源回路において、応答性が数
ｍｓｅｃ以下と言われる電気粘性流体自体の特性を最大
限利用することができる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本実施例を示すものであり、本実施例
の昇圧トランス１０は１つの１次巻線１２と相互に接続
されていないｎ個の２次巻線１４₁、１４₂、１４₃、・
・・、１４_nとを備えている。昇圧トランス１０の１次
巻線１２にはインバータ等で構成された交流変換器１６
が接続されている。この交流変換器１６には直流電源１
８が接続されている。昇圧トランス１０の２次巻線１４
₁、１４₂、１４₃、・・・、１４_nの各々には、整流回路
２０₁、２０₂、２０₃、・・・、２０_nがそれぞれ接続さ
れている。整流回路２０₁の一方の出力端は容量性負荷
２２に接続され、他方の出力端は整流回路２０₂の一方
の出力端に接続されている。整流回路２０₂の他方の出
力端は整流回路２０₃の一方の入力端に接続され、整流
回路２０₃の他方の出力端は整流回路２０₄の一方の出力
端に接続され、以下同様に接続されて整流回路２０₁、
２０₂、２０₃、・・・、２０_nは相互に直列に接続され
ている。そして、整流回路２０_nの他方の出力端は容量
性負荷２２に接続され、整流回路２０₁の一方の出力端
と、整流回路２０_nの他方の出力端との間に電圧検出器
２４が接続されている。この容量性負荷２２は、容量成
分４２と抵抗成分４４とを備えている。電圧検出器２４
の出力端は出力電圧設定値が設定される比較器２６に接
続されている。そして、比較器２６の出力端はパルス幅
変調などによって電圧を制御する電圧制御回路２８を介
して交流変換器１６に接続されている。

【００１４】整流回路２０₁は、図２に示すように、３
倍圧整流回路で構成されている。この３倍圧整流回路
は、ダイオード３０₁、３２₁、３４₁及びコンデンサ３
６₁、３８₁、４０₁によって構成されている。なお、整
流回路２０₂、２０₃、・・・、２０_nも同一の構成であ
るので同一部分に対応する符号を付して説明を省略す
る。

【００１５】本実施例によれば、１次巻線１２に交流変
換器１６から交流を印加すると、２次巻線１４₁、１
４₂、１４₃、・・・、１４_nの各々に電圧が誘導され、
整流回路２０₁、２０₂、２０₃、・・・、２０_nの各々に
よって整流され容量性負荷２２に印加される。また、整
流回路２０₁、２０₂、２０₃、・・・２０_nから成る直列
回路から出力された電圧は、電圧検出器２４、比較器２
６、電圧制御回路２８によって出力電圧設定値になるよ
うにフィードバック制御される。

【００１６】本実施例では、相互に接続されていないｎ
個の２次巻線を使用して各２次巻線に整流回路を接続
し、整流回路を相互に直列に接続している。従って、こ
の直列回路の両端に発生する電圧は、各整流回路から出
力された電圧を積算した値になる。各整流回路出力が同
電圧であるとすると、従来と同じ昇圧比を得るために
は、１つの２次巻線の巻線比を１／ｎとすればよい。ま
た整流回路の倍圧比も使用する整流回路の個数に応じて
低下させることができる。従って、整流回路を構成する
ダイオード、コンデンサを耐圧の低いもので構成するこ
とができ、これによって応答性を向上し、効率をアップ
し、低コスト化、小型化を実現することができる。

【００１７】容量性負荷２２に印加されている電圧が遮
断されると、コンデンサ４０₁、４０₂、４０₃、・・
・、４０_n、容量成分４２に充電されていた電荷が抵抗
成分４４を介して放電されることになる。本実施例では
この放電応答性を高速にするためにコンデンサ４０₁、
４０₂、４０₃、・・・、４０_nの静電容量Ｃ₁、Ｃ₂、
Ｃ₃、・・・、Ｃ_nは次の式（１）を満足するように定め
られている。

【００１８】

【数５】なお、静電容量を全て等しい値Ｃ_cにしたときには次の
ようになる。

【００１９】

【数６】ただし、Ｃ２は容量性負荷２２の容量成分４２の静電性
容量、Ｒは抵抗成分４４の抵抗値であり、（Ｃ１＋Ｃ
２）Ｒは放電時定数を表している。このＫは数ｍｓｅｃ
以下、好ましくは５００μｓｅｃ以下であり、Ｃ２は１
５０ＰＦ、Ｒは２ＭΩ程度である。以上説明したように
本実施例によれば放電時定数が所定値以下となるように
整流回路の放電に寄与するコンデンサの静電容量を定め
たので、放電応答性を高速にすることができる。

【００２０】図３に整流回路２０₁、２０₂、２０₃、・
・・、２０_nの他の例を示す。これらの整流回路は、２
倍圧整流回路で構成されている。この２倍圧整流回路
は、ダイオード４６₁、４８₁及びコンデンサ５０₁、５
２₁によって構成されている。なお、整流回路２０₂、２
０₃、・・・、２０_nも同一構成であるため同一部分に対
応する符号を付して説明を省略する。

【００２１】また、２倍圧整流回路を使用したときには
コンデンサ５０₁、５２₁、５０₂、５２₂、・・・、５０
_n、５２_nの静電容量Ｃ₁、Ｃ₁´、Ｃ₂、Ｃ₂´、Ｃ₃、Ｃ₃
´、・・・、Ｃ_n、Ｃ_n´は次の式（２）を満足するよう
に定めればよい。

【００２２】

【数７】なお、静電容量を全て等しい値Ｃ₀にしたときには次の
ようになる。

【００２３】

【数８】本実施例は、耐圧の低い部品を使用して昇圧比を高くす
ることができるため、１２Ｖから数Ｋ〜十数ＫＶ程度に
昇圧する車載型の電気粘性流体応用装置に適している。

【００２４】なお、上記では直流を交流に変換してトラ
ンスの１次巻線に印加する例について説明したが、１次
巻線に直接交流を印加してもよくまた脈流電圧を印加す
るようにしてもよい。

【００２５】次に上記容量性負荷の具体例を図４を参照
して説明する。この具体例は、振動減衰装置６０と空気
ばね６２とを組合せた車両用サスペンションに関するも
のである。振動減衰装置６０は、筒状可撓膜体６４、６
６を備えている。この筒状可撓膜体６４、６６の各一端
部には、ピストン６８の端部が各々挿入されて液密にさ
れ、筒状可撓膜体６４、６６がピストン６８によって連
結されている。筒状可撓膜体６４、６６の各他端部には
各々金属製の面板７０、７２によって液密にされ、これ
によって筒状可撓膜体６４、６６内に密閉室７４が形成
されている。面板７０、７２は、面板７０、７２を貫通
する棒状の正電極８０と正電極８０との間に絞り通路８
２を形成する筒状の負電極７８とによって構成されると
共に、ピストン６０を貫通してガイド部材６５によって
ガイドされる連結部材７６によって連結されている。連
結部材７６の面板７２を貫通した部分は、弾性体から成
るストッパ８８によって被覆されている。正電極８０と
負荷極７８との間、正電極８０と面板７０、７２との間
は、それらの間に介在された、合成樹脂、セラミックス
等で形成された絶縁材料８４によって絶縁されている。
また、負電極７８の両端部近傍には孔８６が各々穿設さ
れており、この孔８６によって密閉室７４と絞り通路８
２とが連通されている。そして、密閉室７４及び絞り通
路８２内には電気粘性流体が封入されている。

【００２６】ピストン６０の中間部外周には、フランジ
が形成され、このフランジに有底円筒状の内筒９０が取
付けられている。内筒９０の底面には車両の取付部位に
この装置を取付けるためのアイフック９２が設けられて
いる。

【００２７】面板７０には、外筒９４の一端が取付けら
れている。この外筒９４の他端には可撓性スリーブ９６
の一端が気密に取付けられ、また可撓性スリーブ９６の
他端は円筒の外周に気密に取付けられている。従って、
外筒９４の内部と内筒９０の内部とによって空気室９８
が構成されることになる。外筒９４の内部と内筒９０の
内部とはフランジに形成された貫通孔１００によって連
通されている。そして、空気室９８に空気を封入するこ
とによって空気ばねが構成される。

【００２８】上記のように構成された車両用サスペンシ
ョンの振動減衰装置の電極は、上記で説明した電源回路
に接続される。このとき車載バッテリの電圧は１２Ｖで
あるため、電源回路出力を１０ＫＶ程度にする。

【００２９】かかる振動減衰装置は、電極間に電場が存
在しないときには、振動減衰機能を発揮することがで
き、また、電極間に電場を発生させたときには、電気粘
性流体の粘性が、その電場の強さに応じて高まることか
ら、電場の強さを選択することによって、所期した通り
の大きさの振動減衰力を発揮することができる。

【００３０】上記の振動減衰装置において、連結部材７
６は、それを密閉室７４の外側に配設することも可能で
あるが、装置の小型化のためには、図に示すように、ピ
ストン６０に貫通させて密閉室７４の内側に配設するこ
とが好ましく、この場合には、ピストン６０の上下の端
部分に取付けたそれぞれのガイド部材６５によって、連
結部材７６の、ピストン６０に対する摺動運動をガイド
することが、その運動を円滑にさせ、また、連結部材７
のピストン３への接触を防止する上で好ましい。

【００３１】なおここで、各ガイド部材６５は、それと
連結部材７６との間を液密にシールすることが不要であ
って、それら両者の緊密な嵌合を回避できることから、
小さな力による連結部材７６の作動を可能にすることが
できる。

【００３２】ところで、この例では、連結部材内の絞り
通路８２を、所要の断面積をもたらすべく円筒形状とし
ているが、その形状は、各筒形状、適宜輪郭の柱状形状
その他に所要に応じて変更することができ、このように
して形成される絞り通路８２を、連結部材７６の各端部
分に設けた孔８６によってそれぞれの可撓膜体６４、６
６の内側に開口させることにより、それぞれの可撓膜体
１の内側に位置する電気粘性流体の、絞り通路８２への
流通を担保する。

【００３３】以上のように構成した振動減衰装置によれ
ば、絞り通路８２の長さを長くできることに加え、その
通路断面積を所要に応じた小ささとしてもなお、部品相
互の接触のおそれを完全に取除くことができるので、装
置の振動減衰機能を、何の不都合もなしに、所期した通
りに向上させることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本実施例によれば、
車両に搭載される電気粘性流体応用装置の容量性負荷に
接続される電源回路において、相互に接続されていない
複数の２次巻線に各々整流回路を接続し、これらの整流
回路を直列接続したので、耐圧の低い部品を用いて昇圧
比を上昇させることができ、これによって低コストかつ
高効率でかつ高速応答性の電源回路を提供することがで
きる共に、放電時定数が所定範囲となるように整流回路
の放電に寄与するコンデンサの容量を定めたので、放電
応答性を高速にすることができ、応答性が数ｍｓｅｃ以
下と言われる電気粘性流体自体の特性を最大限利用する
ことができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】図１の整流回路の回路図である。

【図３】図１の整流回路の回路図である。

【図４】上記実施例に使用される負荷の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

６０振動減衰装置６２空気ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 1/00 - 1/16 H02M 7/06 H02M 7/10 F16F 9/53

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載される電気粘性流体応用装置の
単一の容量性負荷に接続される電源回路であって、１次巻線と相互接続されていないｎ個の２次巻線とを備
えたトランスと、トランスの２次巻線の各々に接続され
ると共に前記容量性負荷に印加された電圧を遮断したと
きに放電に寄与する１個のコンデンサを各々含み且つ該
コンデンサがｎ個直列接続されるように接続されたｎ個
の３倍圧整流回路と、を備え、接続されたｎ個の３倍圧整流回路の出力端に前記容量性
負荷が接続され、前記放電に寄与するｎ個のコンデンサと前記容量性負荷
とから成る回路の放電時定数が下記式（１）を満たすよ
うに、該ｎ個のコンデンサの静電容量を定めたことを特
徴とする電源回路。【数１】ただし、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、・・・、Ｃ_nは放電に寄与する
ｎ個のコンデンサ各々の静電容量、Ｃ２は容量性負荷の
容量成分の静電容量、Ｒは抵抗成分の抵抗値を表し、Ｋ
は５００μｓｅｃ以下の定数である。
【請求項２】車両に搭載される電気粘性流体応用装置の
単一の容量性負荷に接続される電源回路であって、１次巻線と相互接続されていないｎ個の２次巻線とを備
えたトランスと、トランスの２次巻線の各々に接続され
ると共に前記容量性負荷に印加された電圧を遮断したと
きに放電に寄与する直列接続された２個のコンデンサか
らなる直列回路を各々含み、且つ該直列回路がｎ個直列
接続されるように接続されたｎ個の２倍圧整流回路と、
を備え、接続されたｎ個の２倍圧整流回路の出力端に前記容量性
負荷が接続され、前記放電に寄与するｎ個の直列回路と前記容量性負荷と
から成る回路の放電時定数が下記式（２）を満たすよう
に、該ｎ個の直列回路を構成するコンデンサの静電容量
を定めたことを特徴とする電源回路。【数２】ただし、Ｃ₁、Ｃ₁´、Ｃ₂、Ｃ₂´、Ｃ₃、Ｃ₃´、・・
・、Ｃ_n、Ｃ_n´は放電に寄与するｎ個の直列回路を構成
するコンデンサ各々の静電容量、Ｃ２は容量性負荷の容
量成分の静電容量、Ｒは抵抗成分の抵抗値を表し、Ｋは
５００μｓｅｃ以下の定数である。