專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，特別是涉及適合于使流入磁場(chǎng) 線(xiàn)圈的電流恒定來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓波形的進(jìn)一步改善的發(fā)電機(jī)的輸出控制 裝置。
背景技術(shù)：
在具有發(fā)電線(xiàn)圈、勵(lì)磁線(xiàn)圈和磁場(chǎng)線(xiàn)圈、并對(duì)勵(lì)磁線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電 流進(jìn)行整流來(lái)提供給磁場(chǎng)線(xiàn)圈的交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電控制裝置中，通過(guò)控 制提供給勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流來(lái)將從發(fā)電線(xiàn)圈輸出的電壓保持為預(yù)先設(shè)定的 電壓的自動(dòng)電壓調(diào)整器是公知的。
圖6是具有現(xiàn)有的自動(dòng)電壓調(diào)整器的交流發(fā)電機(jī)的要部結(jié)構(gòu)圖。圖 6中，發(fā)電機(jī)100具有磁場(chǎng)線(xiàn)圈102、發(fā)電線(xiàn)圈103以及勵(lì)磁線(xiàn)圈104。 在巻繞有磁場(chǎng)線(xiàn)圈102的轉(zhuǎn)子105上設(shè)置有永久磁鐵106。在自動(dòng)電壓調(diào) 整器(AVR)107上設(shè)置有整流器108、電壓檢測(cè)電路109以及晶體管110。 整流器108的輸出側(cè)通過(guò)電刷111與磁場(chǎng)線(xiàn)圈102連接，續(xù)流二極管112 和電容器113與磁場(chǎng)線(xiàn)圈102并聯(lián)連接。勵(lì)磁線(xiàn)圈104與整流器108的 輸入側(cè)連接。轉(zhuǎn)子105利用未作圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)源而旋轉(zhuǎn)。
圖6中，當(dāng)轉(zhuǎn)子105通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)等而旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)永久磁鐵106在 勵(lì)磁線(xiàn)圈104中產(chǎn)生電流。該電流由整流器108整流并作為直流勵(lì)磁電 流被提供給磁場(chǎng)線(xiàn)圈102。電壓檢測(cè)電路109將發(fā)電線(xiàn)圈103的輸出電壓 與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，根據(jù)輸出電壓相對(duì)于設(shè)定電壓的大小來(lái)對(duì)晶體管 IIO進(jìn)行導(dǎo)通截止控制。當(dāng)晶體管110導(dǎo)通時(shí)，電流流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈102， 發(fā)電線(xiàn)圈103的輸出增大，當(dāng)晶體管110截止時(shí)，電流不流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈 102，發(fā)電線(xiàn)圈103的輸出減小。通過(guò)該晶體管的導(dǎo)通截止控制將發(fā)電機(jī) 100的輸出保持恒定。這種具有自動(dòng)電壓調(diào)整器的交流發(fā)電機(jī)的例子在日本特幵平8 — 140400號(hào)公報(bào)中作了記載。
在上述發(fā)電機(jī)中，當(dāng)電流流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈102并在發(fā)電線(xiàn)圈103中感 應(yīng)出電流時(shí)，由于由該電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)而在磁場(chǎng)線(xiàn)圈102中感應(yīng)出反 電動(dòng)勢(shì)。由于該反電動(dòng)勢(shì)而使流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈102的電流增減，因而引起 發(fā)電線(xiàn)圈103的輸出變動(dòng)。然而，由于現(xiàn)有的自動(dòng)電壓調(diào)整器107采用 通過(guò)晶體管110使一定方向的電流增加停止的結(jié)構(gòu)，因而不能減小流經(jīng) 與磁場(chǎng)線(xiàn)圈102并聯(lián)連接的續(xù)流二極管112的電流。在根據(jù)電壓檢測(cè)電 路109中的電壓檢測(cè)對(duì)磁場(chǎng)電流進(jìn)行PWM控制的情況下，為了吸收在 通電停止時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓并使磁場(chǎng)電流平滑化，續(xù)流二極管112是不 可欠缺的。
因此，在具有續(xù)流二極管112的控制裝置中，不容易將流入磁場(chǎng)線(xiàn) 圈102的電流保持為恒定值。當(dāng)不能使流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈102的電流恒定時(shí)， 發(fā)電線(xiàn)圈103的輸出電壓相對(duì)于正弦波具有失真。因此，期望進(jìn)一步改 善輸出電壓波形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述期望而作成的，本發(fā)明的目的是提供一種具有可 改善交流發(fā)電機(jī)的輸出波形的自動(dòng)電壓調(diào)整器的發(fā)電機(jī)的輸出控制裝 置。
本發(fā)明的第1特征在于 一種發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，該發(fā)電機(jī)具 有巻繞在定子側(cè)的發(fā)電線(xiàn)圈和勵(lì)磁線(xiàn)圈；巻繞在通過(guò)驅(qū)動(dòng)源而旋轉(zhuǎn)的 轉(zhuǎn)子上的磁場(chǎng)線(xiàn)圈；以及對(duì)在所述勵(lì)磁線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流并提 供給所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的整流器，該發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置具有電流檢測(cè) 單元，其檢測(cè)流入所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)電流；以及阻抗調(diào)整單元，其與 所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈串聯(lián)地配置，所述阻抗調(diào)整單元調(diào)整包含磁場(chǎng)線(xiàn)圈在內(nèi)的 電路的阻抗，以使由所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流收斂于預(yù)先決 定的目標(biāo)電流。
并且，本發(fā)明的第2特征在于所述目標(biāo)電流在所述發(fā)電線(xiàn)圈的輸 出電壓大于設(shè)定電壓時(shí)減小，在所述輸出電壓小于設(shè)定電壓時(shí)增大。
4并且，本發(fā)明的第3特征在于所述阻抗調(diào)整單元具有晶體管， 其與包含所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電路連接；以及比較器，其輸出與由所述電流 檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流和所述目標(biāo)電流之差對(duì)應(yīng)的電壓，所述阻抗 調(diào)整單元通過(guò)將所述比較器的輸出輸入到所述晶體管的基極并使所述晶 體管的發(fā)射極 一 集電極間電阻增減來(lái)調(diào)整阻抗。
并且，本發(fā)明的第4特征在于所述阻抗調(diào)整單元具有設(shè)置在包含 所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電路上、且電阻值互不相同的多個(gè)線(xiàn)路，所述阻抗調(diào)整 單元通過(guò)根據(jù)所述發(fā)電線(xiàn)圈的輸出電壓來(lái)選擇所述多個(gè)線(xiàn)路中的任一 方、使包含所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電路的電阻增減，來(lái)調(diào)整阻抗。
根據(jù)具有第1 4特征的本發(fā)明，由于可利用電流檢測(cè)單元來(lái)檢測(cè)流 入磁場(chǎng)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)電流，因而可直接檢測(cè)由磁場(chǎng)線(xiàn)圈與發(fā)電線(xiàn)圈之間的 相互作用引起的磁場(chǎng)電流的變化。并且，通過(guò)利用阻抗調(diào)整單元來(lái)調(diào)整 包含磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電路的阻抗，可使檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流收斂于適當(dāng)?shù)哪繕?biāo) 電流值。因此，與利用開(kāi)關(guān)元件來(lái)使磁場(chǎng)電流導(dǎo)通截止的現(xiàn)有技術(shù)不同， 不需要用于吸收在通電停止時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓的續(xù)流二極管。結(jié)果，不 會(huì)受到流經(jīng)續(xù)流二極管的電流的影響，可將磁場(chǎng)電流的變化準(zhǔn)確地反映 在控制上，因而可使磁場(chǎng)電流穩(wěn)定，可改善發(fā)電線(xiàn)圈的輸出即發(fā)電機(jī)輸 出的波形。


圖1是包含本發(fā)明的一實(shí)施方式的輸出控制裝置的發(fā)電機(jī)的要部結(jié) 構(gòu)圖。
圖2是示出阻抗調(diào)整電路的具體例的電路圖。
圖3是示出阻抗調(diào)整電路的變形例的電路圖。 圖4是示出阻抗調(diào)整電路的線(xiàn)路選擇部的要部功能的框圖。 圖5A是表示使用現(xiàn)有的自動(dòng)電壓控制裝置的發(fā)電機(jī)的輸出電壓波 形的圖。
圖5B是表示使用本發(fā)明的自動(dòng)電壓控制裝置的發(fā)電機(jī)的輸出電壓 波形的改善結(jié)果的圖。
5圖6是具有現(xiàn)有的自動(dòng)電壓調(diào)整器的交流發(fā)電機(jī)的要部結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。圖1是包含本發(fā)明的一實(shí)施方式 的輸出控制裝置的發(fā)電機(jī)的要部結(jié)構(gòu)圖。發(fā)電機(jī)1是公知的交流發(fā)電機(jī),
并具有設(shè)置在定子側(cè)的發(fā)電線(xiàn)圈2和勵(lì)磁線(xiàn)圈3，以及巻繞在轉(zhuǎn)子4上 的磁場(chǎng)線(xiàn)圈5。在轉(zhuǎn)子4上安裝有用于在勵(lì)磁線(xiàn)圈3上產(chǎn)生勵(lì)磁電流的永 久磁鐵6。轉(zhuǎn)子4利用發(fā)動(dòng)機(jī)等未作圖示的驅(qū)動(dòng)源而旋轉(zhuǎn)。
自動(dòng)電壓調(diào)整器7具有整流器8和電流控制部9。整流器8的輸入 側(cè)與勵(lì)磁線(xiàn)圈3的兩端連接。電流控制部9具有目標(biāo)電流值決定部10、 電流檢測(cè)器11以及阻抗調(diào)整電路12。磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的一端與整流器8的輸 出側(cè)連接，磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的另一端與阻抗調(diào)整電路12連接。磁場(chǎng)線(xiàn)圈5與 自動(dòng)電壓調(diào)整器7之間通過(guò)電刷13連接。在整流器8與接地之間設(shè)置有 用于使整流器8的輸出電壓平滑化的電容器14。
說(shuō)明圖1所示的自動(dòng)電壓調(diào)整器7的動(dòng)作。當(dāng)轉(zhuǎn)子4利用發(fā)動(dòng)機(jī)等 而旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于永久磁鐵6的磁場(chǎng)而在勵(lì)磁線(xiàn)圈3中感應(yīng)出電流。該電 流由整流器8整流并作為直流勵(lì)磁電流被提供給磁場(chǎng)線(xiàn)圈5。在發(fā)電線(xiàn)圈 2中產(chǎn)生的電壓即發(fā)電機(jī)1的輸出電壓是根據(jù)流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的電流來(lái)決 定的。因此，在本實(shí)施方式中，為了將發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓保持為預(yù) 先設(shè)定的電壓，根據(jù)發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓與設(shè)定電壓之間的偏差來(lái)控 制流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的電流。
目標(biāo)電流值決定部10將從發(fā)電線(xiàn)圈2輸入的輸出電壓值(代表輸出 電壓值的電壓值)與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，檢測(cè)兩者的偏差。然后，根據(jù) 偏差輸出預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)電流值。目標(biāo)電流值被輸入到阻抗調(diào)整電路12。
電流檢測(cè)器11檢測(cè)流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的電流的值，并將檢測(cè)出的電流 值輸入到阻抗調(diào)整電路12。阻抗調(diào)整電路12將從電流檢測(cè)器11輸入的 檢測(cè)電流值與從目標(biāo)電流值決定部IO輸入的目標(biāo)電流值進(jìn)行比較，調(diào)整 磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的阻抗以使檢測(cè)電流值收斂于目標(biāo)電流值。
由于流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的電流全部流經(jīng)阻抗調(diào)整電路12，因而可根據(jù)
6阻抗調(diào)整電路12的阻抗增減自由控制流入磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的電流。因此，可 控制流過(guò)磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的電流，將發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓保持恒定。
下面示出阻抗調(diào)整電路12的具體例。圖2中，阻抗調(diào)整電路12由 以下構(gòu)成，即設(shè)置在磁場(chǎng)電流路徑上的晶體管15,以及將作為比較結(jié) 果的電壓與晶體管15的基極連接的比較器16。設(shè)置在晶體管15與接地 之間的分流電阻器17是電流檢測(cè)器11。代表從目標(biāo)電流值決定部10輸 入的目標(biāo)電流值Iref的電壓值被輸入到比較器16的正側(cè)輸入端子。代表 由分流電阻器17檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流If的電壓值被輸入到比較器16的負(fù) 側(cè)輸入端子。比較器16將與磁場(chǎng)電流If相對(duì)于目標(biāo)電流值Iref的偏差對(duì) 應(yīng)的電壓輸入到晶體管15的基極。流經(jīng)晶體管15的集電極一發(fā)射極之 間的電流被控制為與施加給晶體管15的基極的電壓對(duì)應(yīng)的值。g]l，當(dāng)由 分流電阻器17檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流If大于目標(biāo)電流值Iref時(shí)，施加給晶體 管15的基極的電壓減小。另一方面，當(dāng)磁場(chǎng)電流If小于目標(biāo)電流值Iref 時(shí)，施加給晶體管15的基極的電壓增大。
可以取代比較器16而使用微型計(jì)算機(jī)。例如，將檢測(cè)電流輸入到微 型計(jì)算機(jī)，在該微型計(jì)算機(jī)內(nèi)使用預(yù)定函數(shù)來(lái)計(jì)算與檢測(cè)電流對(duì)應(yīng)的電 壓值。然后，對(duì)該計(jì)算結(jié)果進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并輸入到晶體管14的基極。
上述阻抗調(diào)整電路12連續(xù)地調(diào)整阻抗，然而也可以階段性地調(diào)整阻 抗。圖3是示出階段性地調(diào)整阻抗的電流控制部9的變形例的電路圖。 圖3中，阻抗調(diào)整電路12由以下構(gòu)成，即設(shè)置在磁場(chǎng)電流路徑上的8 根并行線(xiàn)，分別設(shè)置在該8根線(xiàn)上的8個(gè)電阻R1、 R2、 ...、 R8，以及與 各電阻串聯(lián)連接的晶體管18-1、 18—2、 ...、 18 — 8。電阻R1 R8各自 的電阻值不同。另外，具有該電阻和晶體管的線(xiàn)不限于8根。
線(xiàn)路選擇部19是選擇晶體管18 — 1 18—8中的任一方的單元，并 具有將發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較的功能。線(xiàn)路選擇部 19計(jì)算基于發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓相對(duì)于設(shè)定電壓的偏差的目標(biāo)電流值， 將選擇信號(hào)輸出到8根線(xiàn)中根據(jù)所述偏差而預(yù)先設(shè)定的線(xiàn)，以使磁場(chǎng)電 流接近目標(biāo)電流值。晶體管18 — 1 18 — 8中基極被輸入選擇信號(hào)的晶體 管導(dǎo)通，磁場(chǎng)電流If流經(jīng)連接了該晶體管的電阻。由于電阻器R1 R8各自的電阻值不同，因而通過(guò)被輸入了選擇信號(hào)的晶體管來(lái)使磁場(chǎng)電流 If變化。
圖4是示出線(xiàn)路選擇部19的要部功能的框圖。該功能可由微型計(jì)算 機(jī)構(gòu)成。發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓Vout被輸入到目標(biāo)電流值決定部20，決 定與輸出電壓Vout相對(duì)于設(shè)定電壓Vref的偏差對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電流值Itgt。 電流比較部21計(jì)算由電壓電流檢測(cè)器11檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流If相對(duì)于目 標(biāo)電流值Itgt的偏差(電流偏差)AI，將計(jì)算結(jié)果輸入到切換部22。切 換部22選擇與輸入的電流偏差A(yù)I對(duì)應(yīng)的端口 P1 P8來(lái)輸出切換信號(hào)。 即激活所選擇的端口。端口 P1 P8分別與晶體管18 — 1 18—8連接， 與激活的端口連接的晶體管導(dǎo)通。
圖5A和圖5B將使用本實(shí)施方式的自動(dòng)電壓控制裝置的發(fā)電機(jī)1的 輸出電壓波形的改善結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較來(lái)圖示。圖5A示出現(xiàn)有技 術(shù)的發(fā)電線(xiàn)圈的輸出電壓波形(上段)和磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電流波形(下段)。 圖5B示出本實(shí)施方式的發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓波形(上段)和磁場(chǎng)線(xiàn)圈 5的電流波形(下段)。
如圖5A所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于磁場(chǎng)電流波形變動(dòng)大，因而發(fā)電 線(xiàn)圈的輸出電壓波形的正弦波內(nèi)包含失真。另一方面，在本實(shí)施方式的 發(fā)電機(jī)1中，從圖5B的磁場(chǎng)電流波形可以看出，利用自動(dòng)電壓調(diào)整器來(lái) 調(diào)整包含磁場(chǎng)線(xiàn)圈5的磁場(chǎng)電流路徑的阻抗，磁場(chǎng)電流穩(wěn)定。因此，作 為發(fā)電線(xiàn)圈2的輸出電壓波形可得到失真少的良好的正弦波。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，該發(fā)電機(jī)具有卷繞在定子側(cè)的發(fā)電線(xiàn)圈和勵(lì)磁線(xiàn)圈；卷繞在通過(guò)驅(qū)動(dòng)源而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的磁場(chǎng)線(xiàn)圈；以及對(duì)在所述勵(lì)磁線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流并提供給所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的整流器，該發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置的特征在于，具有電流檢測(cè)單元，其檢測(cè)流入所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)電流；以及阻抗調(diào)整單元，其與所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈串聯(lián)地配置，所述阻抗調(diào)整單元調(diào)整包含磁場(chǎng)線(xiàn)圈在內(nèi)的電路的阻抗，以使由所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流收斂于預(yù)先決定的目標(biāo)電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，所述目標(biāo)電流在所述發(fā)電線(xiàn)圈的輸出電壓大于設(shè)定電壓時(shí)減小，在所述輸出電壓小于設(shè)定電壓時(shí)增大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，所述阻抗調(diào)整單元具有晶體管，其與包含所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電路連接；以及比較器，其輸出與由所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流和所述目標(biāo)電流之差對(duì)應(yīng)的電壓，所述阻抗調(diào)整單元通過(guò)將所述比較器的輸出輸入到所述晶體管的基極并使所述晶體管的發(fā)射極一集電極間電阻增減來(lái)調(diào)整阻抗。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，所述阻抗調(diào)整單元具有設(shè)置在包含所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電路上、且電阻值互不相同的多個(gè)線(xiàn)路，所述阻抗調(diào)整單元通過(guò)根據(jù)所述發(fā)電線(xiàn)圈的輸出電壓來(lái)選擇所述多個(gè)線(xiàn)路中的任一方、使包含所述磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電路的電阻增減，來(lái)調(diào)整阻抗。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置。通過(guò)去除自動(dòng)電壓調(diào)整裝置所需要的續(xù)流二極管來(lái)使磁場(chǎng)電流穩(wěn)定，改善發(fā)電機(jī)的輸出波形。勵(lì)磁線(xiàn)圈(3)的輸出電流由整流器(8)整流，并被提供給轉(zhuǎn)子(4)的磁場(chǎng)線(xiàn)圈(5)。在磁場(chǎng)電流流入的電路內(nèi)設(shè)置有阻抗調(diào)整電路(12)。目標(biāo)電流值決定部(10)決定用于將發(fā)電線(xiàn)圈(2)的輸出電壓控制為設(shè)定電壓的目標(biāo)電流(目標(biāo)磁場(chǎng)電流)。阻抗調(diào)整電路(12)使磁場(chǎng)電流電路的阻抗增減，以使由電流檢測(cè)器(11)檢測(cè)出的磁場(chǎng)電流收斂于目標(biāo)電流。
文檔編號(hào)H02P9/30GK101499765SQ20081017068
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者中田泰弘, 井上智夫 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社