JP3533920B2 - Power supply unit using magnet type alternator - Google Patents
Power supply unit using magnet type alternatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁石式交流発電機
の出力で負荷に直流電力を供給する電源装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for supplying DC power to a load by the output of a magnet type AC generator.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関により駆動される乗物などに用
いる電源装置として、内燃機関により駆動される磁石式
交流発電機の出力を整流回路を通して直流に変換するよ
うにしたものが多く採用されている。2. Description of the Related Art As a power supply device used for a vehicle or the like driven by an internal combustion engine, a power supply device adapted to convert the output of a magnet type AC generator driven by the internal combustion engine into a direct current through a rectifying circuit is widely adopted. .
【0003】周知のように、磁石式交流発電機(以下単
に磁石発電機ともいう。)は、磁石界磁を有する回転子
と、電機子コイルを有する固定子とからなっていて、回
転子が内燃機関などの原動機に取り付けられ、回転子の
回転に伴って生じる磁束の変化により、電機子コイルに
交流電圧が誘起させられる。As is well known, a magnet type AC generator (hereinafter also simply referred to as a magnet generator) is composed of a rotor having a magnet field and a stator having an armature coil. An AC voltage is induced in an armature coil due to a change in magnetic flux that accompanies a prime mover such as an internal combustion engine and that occurs as the rotor rotates.
【0004】発電機を電源とする電源装置においては、
負荷を保護するために、発電機の出力を抑制したり、発
電機から負荷を切り離したりすることが必要とされるこ
とがある。特に車両などに搭載される内燃機関により駆
動される磁石発電機を電源とする場合には、機関の回転
数の変化に伴って該発電機の回転数が大幅に変化し、発
電機の出力は回転数の上昇に伴って増大していくため、
負荷を保護するために、発電機の出力を設定値以下に保
つように制御することが必要とされる。In a power supply device using a generator as a power source,
In order to protect the load, it may be necessary to throttle the output of the generator or disconnect the load from the generator. In particular, when a magneto generator driven by an internal combustion engine mounted on a vehicle is used as a power source, the revolution speed of the generator significantly changes as the revolution speed of the engine changes, and the output of the generator is Since it increases as the rotation speed increases,
In order to protect the load, it is necessary to control the generator output so as to keep it below the set value.
【0005】また磁石発電機が一定の回転数で運転され
る場合でも、負荷の状態によって、負荷の両端の電圧が
過大になったり、負荷電流が過大になったり、負荷の温
度が許容値を超えたりした場合には、発電機の出力を抑
制することが必要になる。Even when the magneto generator is operated at a constant rotational speed, the voltage across the load becomes excessive, the load current becomes excessive, and the temperature of the load exceeds an allowable value depending on the load condition. If it exceeds, it is necessary to suppress the output of the generator.
【0006】従来、磁石発電機の出力を制御する方法と
しては、負荷側の状態が発電機の出力を抑制する必要が
ある状態になったことが検出されたときに電機子コイル
の出力端子間を短絡する方法が多く採用されている。Conventionally, as a method of controlling the output of the magneto generator, when it is detected that the state on the load side needs to suppress the output of the generator, the output terminals of the armature coils are Many methods of short-circuiting are used.
【0007】図12は、このような方法により磁石発電
機の出力を制御するようにした従来の電源装置を示した
ものである。同図において、1は内燃機関により駆動さ
れる磁石発電機で、この磁石発電機は、星形結線された
3相の電機子コイル1u〜1wを有している。2はカソ
ードが共通接続されたダイオードDu ,Dv ,Dw と、
アノードが共通接続されてカソードがダイオードDu ,
Dv ,Dw のアノードにそれぞれ接続されたダイオード
Dx ,Dy ,Dz とからなるダイオードブリッジ全波整
流回路で、その交流入力端子(ダイオードDu ,Dv ,
Dw のアノード)に3相の電機子コイル1u,1v,1
wの出力端子(非中性点側の端子)が接続されている。
この全波整流回路2においては、ブリッジの上辺を構成
するダイオードDu 〜Dw のカソードの共通接続点及び
ブリッジの下辺を構成するダイオードDx 〜Dz のアノ
ードの共通接続点がそれぞれ正極性側直流出力端子及び
負極性側直流出力端子となっていて、これらの直流出力
端子間にバッテリ3が負荷として接続されている。FIG. 12 shows a conventional power supply device which controls the output of a magnet generator by such a method. In the figure, reference numeral 1 is a magnet generator driven by an internal combustion engine, and this magnet generator has star-connected three-phase armature coils 1u to 1w. Reference numeral 2 denotes diodes Du, Dv, Dw whose cathodes are commonly connected,
The anodes are commonly connected and the cathode is a diode Du,
A diode bridge full-wave rectification circuit consisting of diodes Dx, Dy, Dz connected to the anodes of Dv, Dw, respectively, at its AC input terminals (diodes Du, Dv,
Anode of Dw) and three-phase armature coils 1u, 1v, 1
The output terminal of w (the terminal on the non-neutral point side) is connected.
In this full-wave rectifier circuit 2, the common connection point of the cathodes of the diodes Du to Dw forming the upper side of the bridge and the common connection point of the anodes of the diodes Dx to Dz forming the lower side of the bridge are positive side DC output terminals, respectively. And a negative polarity side DC output terminal, and the battery 3 is connected as a load between these DC output terminals.
【0008】3相の電機子コイル1u〜1wの出力端子
にはそれぞれ出力短絡用スイッチを構成する出力短絡用
サイリスタThu〜Thwのアノードが接続され、これらの
サイリスタのカソードは共通接続されて整流回路2のブ
リッジの下辺を構成するダイオードDx 〜Dz のアノー
ドの共通接続点に接続されている。The output terminals of the three-phase armature coils 1u to 1w are respectively connected to the anodes of the output short-circuiting thyristors Thu to Thw which form the output short-circuiting switches, and the cathodes of these thyristors are commonly connected to form a rectifier circuit. It is connected to the common connection point of the anodes of the diodes Dx to Dz forming the lower side of the second bridge.
【0009】サイリスタThu〜Thwのゲートはそれぞ
れ、バッテリ3の両端の電圧が設定値を超えたときに制
御信号を発生するスイッチ制御回路4の出力端子に抵抗
R1u〜R1wを通して接続されている。The gates of the thyristors Thu to Thw are respectively connected through resistors R1u to R1w to output terminals of a switch control circuit 4 which generates a control signal when the voltage across the battery 3 exceeds a set value.
【0010】図12に示した電源装置においては、サイ
リスタThu〜Thwと整流回路2のブリッジの下辺を構成
するダイオードDx 〜Dz とにより、磁石発電機の電機
子コイル1u〜1wの出力を実質的に短絡して該サイリ
スタThu〜Thw(出力短絡用スイッチ)を通して直流短
絡電流を流す出力短絡回路が構成されている。In the power supply device shown in FIG. 12, the thyristors Thu to Thw and the diodes Dx to Dz forming the lower side of the bridge of the rectifier circuit 2 substantially output the armature coils 1u to 1w of the magnet generator. An output short circuit is formed by short-circuiting with the thyristors Thu to Thw (switches for output short-circuiting) to allow a DC short-circuit current to flow.
【0011】図12に示した電源装置において磁石発電
機1が回転駆動されると、電機子コイル1u〜1wに3
相交流出力電圧が発生する。この交流電圧は整流回路2
により直流電圧に変換され、該直流電圧によりバッテリ
3が充電される。When the magneto-generator 1 is rotationally driven in the power supply device shown in FIG. 12, the armature coils 1u to 1w receive 3 coils.
Phase AC output voltage is generated. This AC voltage is applied to the rectifier circuit 2
Is converted into a DC voltage by means of which the battery 3 is charged.
【0012】バッテリ3の両端の電圧が設定値以下のと
きにはスイッチ制御回路4が制御信号を発生しないた
め、出力短絡用スイッチを構成するサイリスタThu〜T
hwは導通せず、発電機1の出力は全波整流回路2を通し
て支障なくバッテリ3に供給される。バッテリ3の両端
の電圧が設定値を超えると、スイッチ制御回路4からサ
イリスタThu〜Thwに制御信号が与えられるため、サイ
リスタThu〜Thwのうち、アノードがカソードに対して
正電位になっているサイリスタが導通し、導通したサイ
リスタと整流回路2のブリッジの下辺を構成するダイオ
ードDx 〜Dz のいずれかとを通して直流短絡電流が流
れる。これにより電機子コイル1u〜1wの出力端子に
得られる磁石発電機の出力電圧が低下し、バッテリ3の
両端の電圧が低下させられる。バッテリ3の両端の電圧
が設定値以下になると、スイッチ制御回路4が制御信号
の出力を停止するため、サイリスタThu〜Thwはそのア
ノード電流が保持電流未満になったときに遮断状態にな
り、磁石発電機の出力の短絡が解除される。これにより
磁石発電機の出力が上昇する。これらの動作の繰り返し
により、バッテリ3に印加される電圧が設定値付近に保
たれる。When the voltage across the battery 3 is less than the set value, the switch control circuit 4 does not generate a control signal, so that the thyristors Thu to T constituting the output short-circuiting switch are formed.
The hw does not conduct, and the output of the generator 1 is supplied to the battery 3 through the full-wave rectifier circuit 2 without any trouble. When the voltage across the battery 3 exceeds the set value, a control signal is given from the switch control circuit 4 to the thyristors Thu to Thw, so that of the thyristors Thu to Thw, the anode has a positive potential with respect to the cathode. Is conducted, and a DC short-circuit current flows through the conducted thyristor and one of the diodes Dx to Dz forming the lower side of the bridge of the rectifier circuit 2. As a result, the output voltage of the magneto-generator obtained at the output terminals of the armature coils 1u to 1w decreases, and the voltage across the battery 3 decreases. When the voltage across the battery 3 becomes less than or equal to the set value, the switch control circuit 4 stops outputting the control signal, so that the thyristors Thu to Thw enter the cutoff state when the anode current becomes less than the holding current, and the magnets The output short circuit of the generator is released. This increases the output of the magnet generator. By repeating these operations, the voltage applied to the battery 3 is maintained near the set value.
【0013】また負荷を保護するために、磁石発電機の
出力を整流する整流回路として制御整流回路を用いて、
負荷の端子電圧が設定値を超えたときや負荷電流が設定
値を超えたときに該制御整流回路を構成するサイリスタ
をオフ状態にすることにより負荷の端子電圧や負荷電流
を設定値以下に保つように制御する場合もある。図13
はその一例を示したもので、同図において図12に示し
た電源装置の各部と同等の部分には同一の符号を付して
ある。In order to protect the load, a control rectifier circuit is used as a rectifier circuit that rectifies the output of the magnet generator.
When the terminal voltage of the load exceeds the set value or when the load current exceeds the set value, the thyristor that composes the controlled rectifier circuit is turned off to keep the terminal voltage and load current of the load below the set value. In some cases, it is controlled as follows. FIG.
Shows an example thereof, and in the figure, parts that are the same as the parts of the power supply device shown in FIG. 12 are given the same reference numerals.
【0014】図13に示した電源装置においては、ブリ
ッジの上辺をサイリスタThu´〜Thw´により構成し、
ブリッジの下辺をダイオードDx 〜Dz により構成した
ブリッジ形の制御整流回路2´が設けられて、磁石発電
機1の出力が制御整流回路2´を通して負荷としてのバ
ッテリ3に印加されている。サイリスタThu´〜Thw´
のゲートは、バッテリ3の両端の電圧が設定値以下のと
きに制御信号を発生するスイッチ制御回路4の出力端子
に接続されている。In the power supply device shown in FIG. 13, the upper side of the bridge is composed of thyristors Thu 'to Thw',
A bridge-type control rectifier circuit 2'having diodes Dx to Dz on the lower side of the bridge is provided, and the output of the magneto-generator 1 is applied to the battery 3 as a load through the control rectifier circuit 2 '. Thyristor Thu '~ Thw'
The gate of is connected to the output terminal of the switch control circuit 4 which generates a control signal when the voltage across the battery 3 is below a set value.
【0015】図13に示した電源装置においては、バッ
テリ3の両端の電圧が設定値以下のときにスイッチ制御
回路4からサイリスタThu´〜Thw´のゲートに制御信
号が与えられている。そのため、バッテリ3の両端の電
圧が設定値以下のときには、制御整流回路2´のサイリ
スタThu´〜Thw´のうちアノードがカソードに対して
正電位にされたサイリスタが導通して磁石発電機1の出
力を整流し、その整流出力をバッテリ3に供給して該バ
ッテリを充電する。発電機の回転数が上昇してバッテリ
3の両端の電圧が設定値を超えると、スイッチ制御回路
4が制御信号の出力を停止するため、サイリスタThu´
〜Thw´は、それぞれのアノード電流が保持電流以下に
なった時点で遮断状態になり、制御整流回路2´が出力
を停止して、バッテリに設定値を超える電圧が印加され
るのを防止する。In the power supply device shown in FIG. 13, a control signal is applied from the switch control circuit 4 to the gates of the thyristors Thu 'to Thw' when the voltage across the battery 3 is below a set value. Therefore, when the voltage across the battery 3 is less than or equal to the set value, among the thyristors Thu 'to Thw' of the control rectifier circuit 2 ', the thyristor whose anode is set to a positive potential with respect to the cathode is brought into conduction and the magnet generator 1 of The output is rectified, and the rectified output is supplied to the battery 3 to charge the battery. When the rotation speed of the generator rises and the voltage across the battery 3 exceeds the set value, the switch control circuit 4 stops outputting the control signal. Therefore, the thyristor Thu ′
~ Thw 'is in a cutoff state when each anode current becomes equal to or less than the holding current, and the controlled rectifier circuit 2'stops the output, and prevents a voltage exceeding the set value from being applied to the battery. .
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】図12に示した電源装
置では、磁石発電機1が高い電圧を発生しているときに
出力短絡用スイッチを構成するサイリスタThu〜Thwを
導通させて短絡電流を流すため、サイリスタThu〜Thw
として電流容量が大きい高価なものを用いる必要があ
り、装置のコストが高くなるのを避けられなかった。ま
た出力電圧を調整する際にサイリスタThu〜Thwを流れ
る短絡電流が大きいため、これらのサイリスタからの発
熱が多くなり、サイリスタThu〜Thwに対して大形のヒ
ートシンクを設けることが必要になって、装置が大形化
するという問題もあった。In the power supply device shown in FIG. 12, when the magneto-generator 1 is generating a high voltage, the thyristors Thu to Thw constituting the output short-circuiting switch are made conductive to reduce the short-circuit current. Thyristor Thu ~ Thw
As a result, it is necessary to use an expensive one having a large current capacity, which inevitably increases the cost of the device. Further, since the short-circuit current flowing through the thyristors Thu to Thw is large when adjusting the output voltage, heat generation from these thyristors increases, and it becomes necessary to provide a large heat sink for the thyristors Thu to Thw. There was also the problem that the device became larger.
【0017】また図13に示した電源装置では、磁石発
電機の無負荷出力電圧が高くなる高回転時にサイリスタ
Thu´〜Thw´が遮断状態になるため、磁石発電機の高
い無負荷電圧がサイリスタThu´〜Thw´に印加され
る。そのため、サイリスタThu´〜Thw´として耐圧が
高い高価なものを用いる必要があり、装置のコストが高
くなるのを避けられなかった。Further, in the power supply device shown in FIG. 13, since the thyristors Thu 'to Thw' are shut off at the time of high rotation in which the no-load output voltage of the magnet generator is high, the high no-load voltage of the magnet generator is high. It is applied to Thu 'to Thw'. Therefore, it is necessary to use expensive thyristors Thu 'to Thw' having high withstand voltage, which inevitably increases the cost of the device.
【0018】本発明の目的は、界磁調整用励磁コイルを
固定子側に備えた磁石発電機を電源として用いて、出力
短絡用スイッチに過大な電流を流すことなく、負荷の端
子電圧を設定値以下に保つ機能を持たせることができる
ようにした電源装置を提供することにある。An object of the present invention is to set a terminal voltage of a load by using a magnet generator equipped with a field adjusting exciting coil on the stator side as a power source without causing an excessive current to flow through an output short-circuiting switch. An object is to provide a power supply device capable of having a function of keeping the value or less.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、磁石式交流発
電機の出力を整流して負荷に直流電力を供給する電源装
置に適用される。The present invention is applied to a power supply device that rectifies the output of a magnet type AC generator and supplies DC power to a load.
【0020】本発明に係わる電源装置は、磁石界磁及び
電機子コイルをそれぞれ回転子側及び固定子側に備え、
励磁された際に回転子側の磁極と固定子側の磁極とを通
して界磁調整用磁束を流す界磁調整用励磁コイルを固定
子側に備えた磁石式交流発電機と、該磁石式交流発電機
の出力を整流して負荷に供給する整流回路と、制御信号
が与えられたときに導通する出力短絡用スイッチを通し
て磁石式交流発電機の電機子コイルの出力を実質的に短
絡して該出力短絡用スイッチを通して直流短絡電流を流
す出力短絡回路と、負荷側の状態が発電機の出力を抑制
する必要がある状態になったことが検出されたときに出
力短絡用スイッチに制御信号を与えるスイッチ制御回路
とを備えている。The power supply device according to the present invention comprises a magnet field and an armature coil on the rotor side and the stator side, respectively.
A magnet type AC generator having a stator side with a field adjusting exciting coil for flowing a field adjusting magnetic flux through the rotor side magnetic pole and the stator side magnetic pole when excited, and the magnet type AC generator The output of the armature coil of the magnet type AC generator is substantially short-circuited through a rectifier circuit that rectifies the output of the electric machine and supplies it to the load, and an output short-circuiting switch that conducts when a control signal is given. An output short-circuit circuit that sends a DC short-circuit current through the short-circuit switch, and a switch that gives a control signal to the output short-circuit switch when it is detected that the condition on the load side needs to suppress the output of the generator. And a control circuit.
【0021】本発明においては、上記界磁調整用励磁コ
イルを出力短絡回路の途中に挿入して、該界磁調整用励
磁コイルが出力短絡回路の出力短絡用スイッチを通して
流れる直流短絡電流により励磁されるようにする。また
回転子の磁石界磁は、界磁調整用励磁コイルが上記直流
短絡電流により励磁されて界磁調整用磁束が発生したと
きに減磁されるように構成しておく。In the present invention, the field adjusting exciting coil is inserted in the middle of the output short circuit, and the field adjusting exciting coil is excited by the DC short circuit current flowing through the output short circuit switch of the output short circuit. To do so. Further, the magnet field of the rotor is configured to be demagnetized when the field adjusting exciting coil is excited by the DC short-circuit current to generate the field adjusting magnetic flux.
【0022】上記のように、界磁調整用励磁コイルが励
磁されたときに回転子の磁石界磁が減磁されるように構
成するとともに、負荷側で発電機の出力を抑制する必要
がある状態が生じたときに発電機の出力を短絡する出力
短絡回路の途中に界磁調整用励磁コイルを挿入して該出
力短絡回路を流れる直流短絡電流により界磁調整用励磁
コイルを励磁するように構成すると、負荷側で発電機の
出力を抑制する必要がある状態が生じて発電機の出力が
短絡されたときに、界磁調整用励磁コイルを励磁して回
転子の磁石界磁を減磁することができるため、出力短絡
回路を通して大きな短絡電流を流すことなく発電機の出
力を抑制することができる。従って、出力短絡回路に設
ける出力短絡用スイッチとして電流容量が小さい安価な
ものを用いることができ、装置のコストの低減を図るこ
とができる。また出力短絡用スイッチを流れる電流を制
限することができるため、該出力短絡用スイッチからの
発熱を少なくすることができ、出力短絡用スイッチに対
して設けるヒートシンクを小形にして装置の小形化を図
ることができる。As described above, it is necessary to demagnetize the magnet field of the rotor when the field adjusting exciting coil is excited and to suppress the output of the generator on the load side. When a state occurs, the output of the generator is short-circuited.A field adjusting exciting coil is inserted in the middle of the output short circuit, and the field adjusting exciting coil is excited by the DC short-circuit current flowing through the output short circuit. With this configuration, when the output of the generator needs to be suppressed on the load side and the output of the generator is short-circuited, the field adjustment exciting coil is excited to demagnetize the magnet field of the rotor. Therefore, the output of the generator can be suppressed without causing a large short circuit current to flow through the output short circuit. Therefore, an inexpensive switch having a small current capacity can be used as the output short-circuiting switch provided in the output short-circuiting circuit, and the cost of the device can be reduced. Further, since the current flowing through the output short-circuiting switch can be limited, heat generation from the output short-circuiting switch can be reduced, and the heat sink provided for the output short-circuiting switch can be downsized to downsize the device. be able to.
【0023】界磁調整用励磁コイルの励磁による磁石界
磁の調整を容易にするため、上記の磁石発電機は、周壁
部と底壁部とを有するほぼカップ状の形状に形成されて
底壁部の中央に回転軸取付け用のボス部が設けられた回
転子ヨークと該回転子ヨークの周方向に並べられた状態
で該回転子ヨークの周壁部の内周に固定されて径方向に
同極性で着磁された複数の円弧状の永久磁石と該複数の
永久磁石相互間に配置されて前記回転子ヨークの周壁部
の内周に固定された円弧状の強磁性体ブロックとを備え
て各永久磁石及び強磁性体ブロックの内周面が回転子側
磁極を構成している回転子と、前記回転子側磁極に対向
する固定子側磁極を有する電機子鉄心と該電機子鉄心に
巻装された電機子コイルと励磁された際に前記回転子側
磁極及び固定子側磁極を通して界磁調整用磁束を流す界
磁調整用励磁コイルとを有する固定子とにより構成する
のが好ましい。In order to facilitate the adjustment of the magnet field by exciting the field adjusting exciting coil, the magneto-generator described above is formed into a substantially cup-like shape having a peripheral wall portion and a bottom wall portion. The rotor yoke is provided with a boss portion for mounting the rotary shaft in the center of the rotor yoke, and is fixed in the inner circumference of the peripheral wall portion of the rotor yoke in the state of being aligned in the circumferential direction of the rotor yoke, and the same in the radial direction. A plurality of arc-shaped permanent magnets magnetized with polarities, and an arc-shaped ferromagnetic block disposed between the plurality of permanent magnets and fixed to the inner circumference of the peripheral wall portion of the rotor yoke. An inner core of each permanent magnet and a ferromagnetic block constitutes a rotor side magnetic pole, an armature core having a stator side magnetic pole facing the rotor side magnetic pole, and the armature iron core. The armature coil mounted and the rotor side magnetic pole and stator side when excited Preferably constituted by a stator having a field adjusting excitation coil to flow a field adjusting magnetic flux through the poles.
【0024】上記のように、磁石発電機の回転子ヨーク
の底壁部に回転軸取付け用のボス部が設けられている場
合、上記界磁調整用励磁コイルは、回転子ヨークのボス
部を同心的に取り囲むように巻回されたコイルにより構
成することができる。As described above, when the rotor yoke of the magneto-generator is provided with the boss portion for mounting the rotary shaft on the bottom wall portion, the field adjusting exciting coil is provided with the boss portion of the rotor yoke. It can be constituted by a coil wound so as to concentrically surround it.
【0025】上記整流回路としては、通常、磁石式交流
発電機の出力を整流して負荷に供給するダイオードブリ
ッジ全波整流回路を用いる。この場合出力短絡回路は、
制御信号が与えられたときに導通する出力短絡用スイッ
チとダイオードブリッジ全波整流回路のブリッジの下辺
を構成するダイオード(負の直流出力端子側に設けられ
るダイオード)を通して磁石式交流発電機の出力を実質
的に短絡して、出力短絡用スイッチと該整流回路のブリ
ッジの下辺を構成するダイオードとを通して直流短絡電
流を流すように構成することができる。As the rectifying circuit, a diode bridge full-wave rectifying circuit which rectifies the output of the magnet type AC generator and supplies it to the load is usually used. In this case, the output short circuit
The output of the magnet type AC generator is passed through the output short-circuiting switch that conducts when a control signal is applied and the diode (diode provided on the negative DC output terminal side) that forms the lower side of the bridge of the diode bridge full-wave rectifier circuit. It can be configured to be substantially short-circuited so that a DC short-circuit current flows through the output short-circuiting switch and the diode forming the lower side of the bridge of the rectifier circuit.
【0026】本発明においてはまた、上記界磁調整用励
磁コイルを、減磁用励磁コイルと増磁用励磁コイルとに
より構成してもよい。この場合、減磁用励磁コイルは、
出力短絡用スイッチを通して流れる直流短絡電流により
励磁されるように出力短絡回路の途中に挿入する。また
増磁用励磁コイルは、整流回路から負荷を通して流れる
直流負荷電流により励磁されるように負荷電流の通路の
途中に挿入する。このように構成する場合、磁石界磁
は、減磁用励磁コイルが励磁されて界磁調整用磁束が発
生したときに減磁され、増磁用励磁コイルが励磁されて
界磁調整用磁束が発生したときに増磁されるように構成
しておく。In the present invention, the field adjusting exciting coil may be composed of a demagnetizing exciting coil and an increasing exciting coil. In this case, the demagnetization exciting coil is
Insert it in the middle of the output short circuit so that it will be excited by the DC short-circuit current flowing through the output short-circuit switch. The magnetizing exciting coil is inserted in the middle of the load current path so as to be excited by the DC load current flowing from the rectifier circuit through the load. In such a configuration, the magnet field is demagnetized when the demagnetizing excitation coil is excited and the field adjusting magnetic flux is generated, and the magnetizing exciting coil is excited to generate the field adjusting magnetic flux. It is configured to be magnetized when it occurs.
【0027】上記減磁用励磁コイル及び増磁用励磁コイ
ルはそれぞれ個別に巻回されたコイルであってもよい
が、界磁調整用コイルを構成するコイルの中間部からタ
ップを引き出して、該コイルの一端とタップとの間の部
分及び該コイルの他端とタップとの間の部分をそれぞれ
減磁用励磁コイル及び増磁用励磁コイルとすることもで
きる。The demagnetizing exciting coil and the increasing magnetizing exciting coil may be individually wound coils, but a tap is pulled out from an intermediate portion of the coil which constitutes the field adjusting coil, A portion between one end of the coil and the tap and a portion between the other end of the coil and the tap can be used as the demagnetizing exciting coil and the increasing magnetizing exciting coil, respectively.
【0028】上記のように、界磁調整用励磁コイルを減
磁用励磁コイルと増磁用励磁コイルとにより構成して、
負荷側で発電機の出力を抑制する状態が生じていないと
きに負荷電流を増磁用励磁コイルに流し、負荷側で発電
機の出力を抑制する状態が生じたときには、出力短絡回
路を流れる直流短絡電流を減磁用励磁コイルを通して流
すようにすると、発電機の出力を抑制する必要がないと
きには磁石界磁を増磁して発電機の出力を増大させるこ
とができる。また負荷側で発電機の出力を抑制する必要
がある状態が生じたときには、出力短絡用スイッチを通
して流れる直流短絡電流により減磁用励磁コイルを励磁
して発電機の出力を抑制できるため、出力短絡用スイッ
チを通して流れる短絡電流を小さくすることができる。As described above, the field adjusting exciting coil is composed of the demagnetizing exciting coil and the increasing magnetizing exciting coil.
When a state in which the output of the generator is suppressed on the load side does not occur, a load current is passed through the exciting coil for magnetization, and when a state in which the output of the generator is suppressed on the load side occurs, a direct current that flows through the output short circuit When the short-circuit current is made to flow through the demagnetization exciting coil, the magnet field can be increased to increase the output of the generator when it is not necessary to suppress the output of the generator. In addition, when it is necessary to suppress the output of the generator on the load side, the output of the generator can be suppressed by exciting the demagnetizing exciting coil with the DC short-circuit current flowing through the output short-circuiting switch. The short-circuit current flowing through the power switch can be reduced.
【0029】発電機の出力を抑制する必要がある負荷側
の状態とは、例えば、負荷の両端の電圧が許容値を超え
る状態、負荷電流が制限値を超える状態、或いは負荷の
温度が許容値を超える状態などである。The state on the load side where it is necessary to suppress the output of the generator is, for example, a state in which the voltage across the load exceeds an allowable value, a state in which the load current exceeds a limit value, or a temperature in the load is an allowable value. It is in a state of exceeding.
【0030】負荷の両端の電圧が許容値を超えたときに
発電機の出力を抑制する場合には、上記スイッチ制御回
路を、負荷の両端の電圧を検出する電圧検出回路と、該
電圧検出回路により検出された電圧が設定値を超えたと
きに制御信号を発生する制御信号発生回路とにより構成
すればよい。When the output of the generator is suppressed when the voltage across the load exceeds the allowable value, the switch control circuit includes a voltage detection circuit for detecting the voltage across the load and the voltage detection circuit. The control signal generating circuit may generate a control signal when the voltage detected by exceeds the set value.
【0031】また負荷電流が制限値を超えたときに発電
機の出力を抑制する場合には、上記スイッチ制御回路
を、負荷電流を検出する負荷電流検出回路と、該負荷電
流検出回路により検出された負荷電流が設定値を超えた
ときに制御信号を発生する制御信号発生回路とにより構
成すればよい。When the output of the generator is suppressed when the load current exceeds the limit value, the switch control circuit detects the load current by the load current detection circuit and the load current detection circuit. And a control signal generation circuit that generates a control signal when the load current exceeds the set value.
【0032】また負荷の温度が許容値を超えたときに発
電機の出力を抑制する場合には、上記スイッチ制御回路
を、負荷の温度を検出する温度センサの出力を入力とし
て負荷の温度の情報を含む検出信号を出力する温度検出
回路と、該温度検出回路から得られる検出信号が設定値
を超えたときに制御信号を発生する制御信号発生回路と
により構成すればよい。Further, when the output of the generator is suppressed when the temperature of the load exceeds the allowable value, the switch control circuit receives the output of the temperature sensor for detecting the temperature of the load as an input, and information of the temperature of the load. A temperature detection circuit that outputs a detection signal including the temperature detection circuit and a control signal generation circuit that generates a control signal when the detection signal obtained from the temperature detection circuit exceeds a set value.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】図1は本発明に係わる電源装置の
構成例を示したもので、同図において図12の各部と同
等の部分にはそれぞれ図12に示した符号と同一の符号
を付してある。図1に示した電源装置において、1は磁
石式交流発電機、2はダイオードブリッジ全波整流回路
からなる整流回路、3はバッテリであり、これらは図1
2に示した従来の電源装置と同様に構成されている。図
示してないが、バッテリ3にはランプや、内燃機関用点
火装置などの負荷が接続されている。1 shows an example of the configuration of a power supply device according to the present invention. In FIG. 1, parts that are the same as the parts shown in FIG. 12 are given the same reference numerals as those shown in FIG. It is attached. In the power supply device shown in FIG. 1, 1 is a magnet type AC generator, 2 is a rectifier circuit composed of a diode bridge full-wave rectifier circuit, and 3 is a battery.
It is configured similarly to the conventional power supply device shown in FIG. Although not shown, a load such as a lamp or an internal combustion engine ignition device is connected to the battery 3.
【0034】磁石発電機1の固定子側には界磁調整用励
磁コイル5が設けられ、該励磁コイル5が励磁された際
に回転子側の磁極と固定子側の磁極とを通して界磁調整
用磁束が流れるようになっている。A field adjusting excitation coil 5 is provided on the stator side of the magnet generator 1, and when the excitation coil 5 is excited, the field adjustment is performed through the rotor side magnetic pole and the stator side magnetic pole. Magnetic flux for use flows.
【0035】また図1に示した電源装置においても、図
12に示した電源装置と同様に、磁石発電機1の電機子
コイル1u〜1wの非中性点側の端子にそれぞれ出力短
絡用スイッチを構成する出力短絡用サイリスタThu〜T
hwのアノードが接続され、これらのサイリスタのカソー
ドは界磁調整用励磁コイル5の一端に共通接続されてい
る。界磁調整用励磁コイル5の他端は整流回路2の負極
側の出力端子(整流回路2のブリッジの下辺を構成する
ダイオードDx 〜Dz のアノードの共通接続点)に接続
され、出力短絡用サイリスタThu〜Thwと、界磁調整用
励磁コイル5とダイオードDx 〜Dz とにより、磁石発
電機の電機子コイル1u〜1wの出力を実質的に短絡し
てサイリスタThu〜Thw(出力短絡用スイッチ)と界磁
調整用励磁コイルとを通して直流短絡電流を流す出力短
絡回路が構成されている。Also in the power supply device shown in FIG. 1, similarly to the power supply device shown in FIG. 12, output short-circuiting switches are provided at the non-neutral side terminals of the armature coils 1u to 1w of the magnet generator 1. Short circuit thyristors Thu to T
The hw anodes are connected, and the cathodes of these thyristors are commonly connected to one end of the field adjusting exciting coil 5. The other end of the field adjusting exciting coil 5 is connected to the output terminal on the negative side of the rectifier circuit 2 (a common connection point of the anodes of the diodes Dx to Dz forming the lower side of the bridge of the rectifier circuit 2), and the output shorting thyristor is connected. The outputs of the armature coils 1u to 1w of the magnet generator are substantially short-circuited by Thu to Thw, the field adjusting excitation coil 5 and the diodes Dx to Dz to form thyristors Thu to Thw (output short-circuiting switches). An output short circuit is configured to flow a DC short circuit current through the field adjusting exciting coil.
【0036】すなわち、図1の電源装置では、界磁調整
用励磁コイル5が出力短絡用スイッチを通して流れる直
流短絡電流により励磁されるように出力短絡回路の途中
に挿入されている。That is, in the power supply device shown in FIG. 1, the field adjusting exciting coil 5 is inserted in the middle of the output short circuit so as to be excited by the DC short-circuit current flowing through the output short-circuiting switch.
【0037】この例では、出力短絡回路に直流短絡電流
が流れて界磁調整用励磁コイル5が励磁されたときに、
磁石発電機1の回転子に設けられた磁石界磁が減磁され
るように該磁石界磁が構成されている。In this example, when a DC short circuit current flows in the output short circuit and the field adjusting exciting coil 5 is excited,
The magnet field is configured so that the magnet field provided in the rotor of the magneto generator 1 is demagnetized.
【0038】また出力短絡用サイリスタThu〜Thwを制
御するスイッチ制御回路4は、発光ダイオードPD1 と
フォトトランジスタPTr1とからなるフォトカプラと、
発光ダイオードPD1 のアノードとバッテリ3の正極端
子との間にカソードをバッテリの正極端子側に向けて接
続されたツェナーダイオードZD1 と、フォトトランジ
スタPTr1のコレクタとバッテリの正極端子との間に接
続された抵抗R2 とからなり、フォトトランジスタPT
r1のエミッタが抵抗R1u〜R1wを通して出力短絡用サイ
リスタThu〜Thwのゲートにそれぞれ接続されている。The switch control circuit 4 for controlling the output short-circuiting thyristors Thu to Thw includes a photocoupler including a light emitting diode PD1 and a phototransistor PTr1.
A Zener diode ZD1 having a cathode connected between the anode of the light emitting diode PD1 and the positive terminal of the battery 3 with the cathode facing the positive terminal of the battery, and a Zener diode ZD1 connected between the collector of the phototransistor PTr1 and the positive terminal of the battery. It consists of a resistor R2 and a phototransistor PT
The emitter of r1 is connected to the gates of the output shorting thyristors Thu to Thw through resistors R1u to R1w, respectively.
【0039】この例では、バッテリ3の正極端子側にカ
ソードを向けたツェナーダイオードZD1 と発光ダイオ
ードPD1 との直列回路により、バッテリ3の両端の電
圧を検出する電圧検出回路4aが構成され、発光ダイオ
ードPD1 が発生する光を検出して導通するフォトトラ
ンジスタPTr1と、該フォトトランジスタPTr1のコレ
クタをバッテリ3の正極端子に接続する抵抗R2 とによ
り、制御信号発生回路4cが構成されている。In this example, a series circuit of a Zener diode ZD1 and a light emitting diode PD1 whose cathode is directed to the positive terminal side of the battery 3 constitutes a voltage detection circuit 4a for detecting the voltage across the battery 3 and the light emitting diode PD1. The phototransistor PTr1 that detects the light generated by the PD1 and conducts it, and the resistor R2 that connects the collector of the phototransistor PTr1 to the positive terminal of the battery 3 constitute a control signal generation circuit 4c.
【0040】図1に示した電源装置で用いる磁石発電機
は、例えば図6及び図7に示すように構成される。図6
及び図7に示した磁石発電機は、回転子側を2n極(図
示の例ではn=6)、固定子側を3n極に構成して、隣
り合う2個の回転子側磁極に周方向に連続して並ぶ3つ
の固定子側磁極を対向せることにより、3相交流出力を
得るようにしたもので、図6及び図7において10は回
転子、11は固定子である。The magnet generator used in the power supply device shown in FIG. 1 is constructed as shown in FIGS. 6 and 7, for example. Figure 6
In the magneto generator shown in FIG. 7, the rotor side is configured to have 2n poles (n = 6 in the illustrated example) and the stator side is configured to have 3n poles, and two adjacent rotor side magnetic poles are circumferentially arranged. A three-phase AC output is obtained by opposing three magnetic poles on the side of the stator that are continuously arranged in line with each other. In FIGS. 6 and 7, 10 is a rotor and 11 is a stator.
【0041】回転子10は、周壁部12aと底壁部12
bとを有するほぼカップ状の形状に形成されて底壁部1
2bの中央に回転軸取付け用のボス部12c1が設けられ
た鉄製の回転子ヨーク12と、回転子ヨーク12の周方
向に等角度間隔で並べられた状態で該回転子ヨークの周
壁部の内周に固定されて径方向に同極性で着磁されたn
個(図示の例ではn=6)の円弧状の永久磁石M1 ,M
2 ,…,M6 と、該複数の永久磁石相互間に配置されて
回転子ヨーク12の周壁部の内周に固定された円弧状の
強磁性体ブロックm1 ,m2 ,…,m6 とからなってい
る。この回転子においては、永久磁石M1 〜M6 と強磁
性体ブロックm1 〜m6 とが12極の磁石界磁を構成し
ており、永久磁石M1 〜M6 の内周面及び強磁性体ブロ
ックm1〜m6 の内周面が回転子側磁極を構成してい
る。The rotor 10 includes a peripheral wall portion 12a and a bottom wall portion 12
a bottom wall portion 1 formed in a substantially cup-like shape having
An iron rotor yoke 12 provided with a boss portion 12c1 for mounting a rotary shaft at the center of 2b and an inner peripheral wall portion of the rotor yoke 12 in a state of being arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the rotor yoke 12. N fixed to the circumference and magnetized with the same polarity in the radial direction
(N = 6 in the illustrated example) arc-shaped permanent magnets M1 and M
, ..., M6 and arc-shaped ferromagnetic blocks m1, m2, ..., M6 arranged between the plurality of permanent magnets and fixed to the inner circumference of the peripheral wall of the rotor yoke 12. There is. In this rotor, the permanent magnets M1 to M6 and the ferromagnetic material blocks m1 to m6 form a magnetic field having 12 poles, and the inner peripheral surfaces of the permanent magnets M1 to M6 and the ferromagnetic material blocks m1 to m6. The inner peripheral surface of the rotor constitutes the rotor-side magnetic pole.
【0042】図示の回転子ヨーク12は、周壁部12a
及び底壁部12bからなるヨーク本体と、該ヨーク本体
の底壁部に取り付けられボス部材12cとからなってい
る。ヨーク本体は、鉄板をカップ状に絞り加工したもの
からなっていて、底壁部12bの中央部に孔12b1が形
成されている。ボス部材12cは、円筒状のボス部12
c1と、該ボス部の軸線方向の一端側に設けられたフラン
ジ部12c2とからなっていて、ボス部12c1が回転子ヨ
ーク12の底壁部12bの中央に設けられた孔12b1を
通して周壁部12aの内側に挿入されて該周壁部と同心
的に配置され、フランジ部12c2が回転子ヨークの底壁
部12bにリベット止めされている。ボス部12c1の内
側にはテーパが付けられた軸嵌合孔が形成され、該軸嵌
合孔に図示しない内燃機関の回転軸の先端に設けられた
テーパ部を嵌合させることにより、回転子ヨーク12を
機関の回転軸に取り付けるようになっている。図示の例
では、回転子ヨーク12が、その開口部を機関のケース
と反対側に向けた状態で機関の回転軸に取り付けられる
ように、ボス部12c1の内側の軸嵌合孔のテーパの向き
が設定されている。The illustrated rotor yoke 12 has a peripheral wall portion 12a.
And a bottom wall portion 12b, and a boss member 12c attached to the bottom wall portion of the yoke body. The yoke main body is formed by drawing an iron plate into a cup shape, and has a hole 12b1 formed in the center of the bottom wall 12b. The boss member 12c has a cylindrical boss portion 12
c1 and a flange portion 12c2 provided on one end side in the axial direction of the boss portion, and the boss portion 12c1 passes through a hole 12b1 provided at the center of the bottom wall portion 12b of the rotor yoke 12 and the peripheral wall portion 12a. And is arranged concentrically with the peripheral wall portion, and the flange portion 12c2 is riveted to the bottom wall portion 12b of the rotor yoke. A tapered shaft fitting hole is formed inside the boss portion 12c1, and a tapered portion provided at the tip of a rotary shaft of an internal combustion engine (not shown) is fitted into the shaft fitting hole to thereby form a rotor. The yoke 12 is attached to the rotary shaft of the engine. In the illustrated example, the direction of the taper of the shaft fitting hole inside the boss portion 12c1 is such that the rotor yoke 12 can be attached to the rotating shaft of the engine with its opening facing the case of the engine. Is set.
【0043】永久磁石M1 〜M6 は、円弧状に形成され
て回転子ヨーク12の周壁部12aの内周に等角度間隔
で配置されて接着により周壁部12aに固定されてい
る。図示の例では、各永久磁石の外周面及び内周面にそ
れぞれN極及びS極が現れるように各永久磁石が回転子
ヨーク12の径方向に同極性で着磁されている。The permanent magnets M1 to M6 are formed in an arc shape and are arranged at equal angular intervals on the inner periphery of the peripheral wall portion 12a of the rotor yoke 12 and fixed to the peripheral wall portion 12a by adhesion. In the illustrated example, the permanent magnets are magnetized in the radial direction of the rotor yoke 12 with the same polarity so that the N pole and the S pole appear on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of each permanent magnet, respectively.
【0044】強磁性体ブロックm1 〜m6 は、円弧状に
形成された鉄片からなっていて、永久磁石M1 〜M6 と
同様に接着などにより回転子ヨーク12の周壁部12a
に固定され、各強磁性体ブロックの内周面に隣接の永久
磁石の内周側の磁極(図示の例ではS極)と反対極性の
磁極(N極)が現れるようになっている。The ferromagnetic blocks m1 to m6 are made of iron pieces formed in an arc shape, and like the permanent magnets M1 to M6, the peripheral wall portion 12a of the rotor yoke 12 is adhered or the like.
The magnetic pole (N pole) opposite in polarity to the magnetic pole (S pole in the illustrated example) on the inner circumferential side of the adjacent permanent magnet appears on the inner circumferential surface of each ferromagnetic block.
【0045】固定子11は、電機子鉄心15と、該電機
子鉄心に巻装された電機子コイル1u〜1wと、電機子
鉄心15に対して固定された界磁調整用励磁コイル5と
からなっている。The stator 11 includes an armature core 15, armature coils 1u to 1w wound around the armature core, and a field adjusting excitation coil 5 fixed to the armature core 15. Has become.
【0046】電機子鉄心15は、環状に形成された継鉄
部15aの外周部から3n個(図示の例では18個)の
歯部T1 ,T2 ,…,T18を放射状に突出させた構造を
有する星形環状鉄心で、この例では、連続して並ぶ3つ
の歯部を1組の歯部群として、合計6組の歯部群(T1
〜T3 ),(T4 〜T6 ),…,(T16〜T18)が構成
され、各歯部群を構成する3つの歯部にそれぞれU相な
いしW相の単位電機子コイル1u´〜1w´が集中巻き
されている。そして、発電機の使用目的に応じて各相の
単位電機子コイルが直列、並列または直並列に接続され
て各相の電機子コイルが構成され、3相の単位電機子コ
イルが星形結線または三角結線(図示の例では星形結
線)されて、3相の電機子コイルから出力端子が導出さ
れる。The armature core 15 has a structure in which 3n (18 in the illustrated example) tooth portions T1, T2, ..., T18 are radially projected from the outer peripheral portion of the yoke portion 15a formed in an annular shape. In this example, the star-shaped annular core has three tooth portions arranged in a row, and a total of six tooth portion groups (T1
.About.T3), (T4 to T6), ..., (T16 to T18), and U-phase to W-phase unit armature coils 1u 'to 1w' are respectively formed on the three tooth portions constituting each tooth group. Concentrated winding. Then, the unit armature coils of each phase are connected in series, parallel or series-parallel according to the purpose of use of the generator to form the armature coils of each phase, and the unit armature coils of three phases are star-connected or Triangular connection (star connection in the illustrated example) is performed, and the output terminal is derived from the three-phase armature coil.
【0047】図示の固定子11は、機関の回転軸の導出
部側を覆う図示しないカバーの内側に取り付けられて、
回転子10の内側に該回転子と同心的に配置され、電機
子鉄心15の各歯部の先端に形成された固定子側磁極部
が回転子10側の磁極に所定のギャップを介して対向さ
せられる。The stator 11 shown in the drawing is attached to the inside of a cover (not shown) that covers the outlet side of the rotary shaft of the engine.
A stator-side magnetic pole portion, which is arranged concentrically with the rotor inside the rotor 10 and is formed at a tip of each tooth portion of the armature core 15, faces a magnetic pole on the rotor 10 side with a predetermined gap. To be made.
【0048】界磁調整用励磁コイル5はボス部12c1の
外周をギャップを介して取り囲むように形成された環状
のボビン17に巻回されている。励磁コイル5が巻回さ
れたボビン17は、電機子鉄心15の継鉄部15aの軸
線方向の一端側に形成された環状の凹部15cに嵌合さ
れた状態で電機子鉄心に対して固定されて、ボス部12
c1の外周を同心的に取り囲むように配置される。The field adjusting exciting coil 5 is wound around an annular bobbin 17 formed so as to surround the outer periphery of the boss portion 12c1 via a gap. The bobbin 17 around which the exciting coil 5 is wound is fixed to the armature core in a state of being fitted in an annular recess 15c formed at one end side in the axial direction of the yoke portion 15a of the armature core 15. The boss 12
It is arranged so as to concentrically surround the outer circumference of c1.
【0049】図6及び図7に示した磁石発電機におい
て、回転子10が回転すると、固定子11の電機子コイ
ル1u〜1wをそれぞれ構成する単位電機子コイルに鎖
交する磁束が交番するため、電機子コイル1u〜1wに
3相の交流電圧が誘起する。In the magneto-generator shown in FIGS. 6 and 7, when the rotor 10 rotates, magnetic fluxes interlinking with the unit armature coils constituting the armature coils 1u to 1w of the stator 11 alternate. , Three-phase AC voltages are induced in the armature coils 1u to 1w.
【0050】電機子コイル1u〜1wに誘起する交流電
圧は整流回路2により整流されてバッテリ3に供給さ
れ、これによりバッテリ3が充電される。バッテリ3の
両端の電圧がツェナーダイオードZD1 のツェナー電圧
により決まる設定値以下のときには、ツェナーダイオー
ドZD1 が導通しないため、フォトトランジスタPTr1
は導通せず、制御信号発生回路4bは制御信号を発生し
ない。この状態では、出力短絡用サイリスタThu〜Thw
にトリガ信号が与えられず、これらのサイリスタは導通
しないため、発電機1の出力はそのまま整流回路2を通
してバッテリ3(負荷)に与えられる。The AC voltage induced in the armature coils 1u to 1w is rectified by the rectifier circuit 2 and supplied to the battery 3, which charges the battery 3. When the voltage across the battery 3 is less than or equal to the set value determined by the Zener voltage of the Zener diode ZD1, the Zener diode ZD1 does not conduct, so the phototransistor PTr1
Does not conduct, and the control signal generation circuit 4b does not generate a control signal. In this state, the output short circuit thyristors Thu to Thw
Since no trigger signal is given to the thyristors and these thyristors do not conduct, the output of the generator 1 is given as it is to the battery 3 (load) through the rectifier circuit 2.
【0051】バッテリ3の充電が進むか、または発電機
の回転数が上昇するかしてバッテリ3の両端の電圧が設
定値を超えると、ツェナーダイオードZD1 が導通する
ため、発光ダイオードPD1 が発光し、フォトトランジ
スタPTr1が導通する。そのためバッテリ3から抵抗R
2 とフォトトランジスタPTr1とを通して制御信号が出
力され、サイリスタThu〜Thwのゲートにトリガ信号が
与えられる。従って、サイリスタThu〜Thwのうち、ア
ノードがカソードに対して正電位になっているサイリス
タが導通し、導通したサイリスタと、界磁調整用励磁コ
イル5と、整流回路2のブリッジの下辺を構成するダイ
オードDx 〜Dz のいずれかとを通して直流短絡電流が
流れる。これにより電機子コイル1u〜1wの出力端子
に得られる磁石発電機の出力電圧が低下し、バッテリ3
の両端の電圧が低下させられる。バッテリ3の両端の電
圧が設定値以下になると、スイッチ制御回路4が制御信
号の出力を停止するため、サイリスタThu〜Thwはその
アノード電流が保持電流未満になったときに遮断状態に
なり、磁石発電機の出力の短絡が解除される。これによ
り磁石発電機の出力が上昇する。これらの動作の繰り返
しにより、バッテリ3に印加される電圧が設定値付近に
保たれる。When the voltage across the battery 3 exceeds the set value due to the progress of the charging of the battery 3 or the rotation speed of the generator, the Zener diode ZD1 becomes conductive and the light emitting diode PD1 emits light. , The phototransistor PTr1 becomes conductive. Therefore, the resistance R from the battery 3
A control signal is output through 2 and the phototransistor PTr1 and a trigger signal is applied to the gates of the thyristors Thu to Thw. Therefore, among the thyristors Thu to Thw, the thyristor whose anode has a positive potential with respect to the cathode is conductive, and the thyristor is conductive, the field adjusting excitation coil 5, and the lower side of the bridge of the rectifier circuit 2 are formed. A DC short circuit current flows through any of the diodes Dx to Dz. As a result, the output voltage of the magneto-generator obtained at the output terminals of the armature coils 1u to 1w is reduced, and the battery 3
The voltage across it is reduced. When the voltage across the battery 3 becomes less than or equal to the set value, the switch control circuit 4 stops outputting the control signal, so that the thyristors Thu to Thw enter the cutoff state when the anode current becomes less than the holding current, and the magnets The output short circuit of the generator is released. This increases the output of the magnet generator. By repeating these operations, the voltage applied to the battery 3 is maintained near the set value.
【0052】界磁調整用励磁コイル5が出力短絡用サイ
リスタThu〜Thwを通して流れる直流電流により励磁さ
れると、図7に示したように、該励磁コイル5から生じ
る界磁調整用磁束Φが、ボス部12c1−電機子鉄心15
の突極部15b(固定子側磁極)−強磁性体ブロック1
4(回転子側磁極)−回転子ヨークの周壁部12a−底
壁部12b−ボス部12c1の経路で流れる。図1に示し
た電源装置では、この界磁調整用磁束Φが、各永久磁石
13から隣接する強磁性体ブロック14を通して流れる
磁束と反対方向に流れるように(磁石界磁を減磁するよ
うに)界磁調整用励磁コイル5の巻方向が設定されてい
るため、界磁調整用励磁コイル5が励磁されると、各電
機子コイルに鎖交する磁束の量が減少して発電機の出力
が低下させられる。When the field adjusting exciting coil 5 is excited by the direct current flowing through the output short-circuiting thyristors Thu to Thw, the field adjusting magnetic flux Φ generated from the exciting coil 5 becomes as shown in FIG. Boss portion 12c1-armature core 15
Salient pole portion 15b (stator side magnetic pole) -ferromagnetic material block 1
4 (rotor-side magnetic pole) -the rotor yoke peripheral wall portion 12a-bottom wall portion 12b-boss portion 12c1. In the power supply device shown in FIG. 1, the field adjusting magnetic flux Φ flows so as to flow in the direction opposite to the magnetic flux flowing from each permanent magnet 13 through the adjacent ferromagnetic block 14 (to demagnetize the magnet field). ) Since the winding direction of the field adjusting exciting coil 5 is set, when the field adjusting exciting coil 5 is excited, the amount of magnetic flux interlinking with each armature coil decreases, and the output of the generator is reduced. Is lowered.
【0053】今界磁調整用励磁コイル5が励磁されてい
ない状態での磁石発電機の出力電圧E対出力電流I特性
が図11の曲線Aの通りであったとすると、端子電圧が
14[V]のバッテリ3に流れる充電電流はIA とな
り、出力短絡用サイリスタThu〜Thwが導通したときに
流れる短絡電流はIS となる。これに対し、界磁調整用
励磁コイル5が励磁されたときの磁石発電機の出力電圧
E対出力電流I特性は図11の曲線Cのようになり、出
力短絡用サイリスタThu〜Thwが導通したときに流れる
短絡電流はIC となる。この短絡電流IC は、界磁調整
用励磁コイル5が励磁されていない状態で流れる短絡電
流IS に比べて大幅に制限されたものとなる。Assuming that the output voltage E vs. output current I characteristic of the magnet generator in the state where the field adjusting exciting coil 5 is not excited is as shown by the curve A in FIG. 11, the terminal voltage is 14 [V ], The charging current flowing through the battery 3 becomes IA, and the short-circuit current flowing when the output short-circuit thyristors Thu to Thw become conductive becomes IS. On the other hand, the output voltage E vs. output current I characteristic of the magneto-generator when the field adjusting excitation coil 5 is excited is as shown by the curve C in FIG. 11, and the output short circuit thyristors Thu to Thw are conducted. The short-circuit current that sometimes flows is IC. This short-circuit current IC is significantly limited as compared with the short-circuit current IS that flows when the field adjusting exciting coil 5 is not excited.
【0054】このように、出力短絡用サイリスタThu〜
Thwが導通したと聞きに流れる短絡電流は小さい値に制
限されるため、これらのサイリスタとしては従来よりも
電流容量が小さいものを用いることができる。また、こ
れらのサイリスタからの発熱を抑制することができるた
め、サイリスタThu〜Thwに取り付けるヒートシンクの
小形化を図ることができ、電源装置を従来よりも小形化
に構成することができる。In this way, the output short circuit thyristor Thu ~
Since the short-circuit current that flows when the Thw is conducted is limited to a small value, those thyristors having a smaller current capacity than the conventional one can be used. Further, since the heat generation from these thyristors can be suppressed, the heat sinks attached to the thyristors Thu to Thw can be downsized, and the power supply device can be downsized as compared with the conventional one.
【0055】図6及び図7に示した磁石発電機では、回
転子側を2n極(n=1,2,…)、固定子側を3n極
に構成して、固定子側の各突極部に単位電機子コイルを
集中巻きしているが、本発明は必ずしもこのような構成
に限られるものではない。In the magneto-generator shown in FIGS. 6 and 7, the rotor side has 2n poles (n = 1, 2, ...) And the stator side has 3n poles. Although unit armature coils are concentratedly wound around the portion, the present invention is not necessarily limited to such a configuration.
【0056】図8及び図9は本発明で用いることができ
る他の磁石発電機の構成例を示したもので、図8及び図
9において10は回転子、11は固定子である。この例
では、回転子10が4つの永久磁石M1 〜M4 と4つの
強磁性体ブロックm1 〜m4とにより8極に構成されて
いる。また電機子鉄心15として外周部に24個の歯部
(固定子側磁極)T1 ,T2 ,…,T24とスロットSL
1 ,SL2 ,…,SL24とを有する環状鉄心が用いられ
ている。U,V,W相の3相の電機子コイルを構成する
単位電機子コイルはそれぞれ3つの歯部に跨って巻回さ
れた第1の単位コイル1u1´,1v1´,1w1´と、該第
1の単位コイルが跨る3つの歯部に隣接する他の3つの
歯部に跨るように巻回された第2の単位コイル1u2´,
1v2´,1w2´とを直列に接続したものからなってい
る。ここで第1の単位コイルと第2の単位コイルとはそ
れぞれの巻方向を異ならせて巻回されており、隣接相の
単位電機子コイルもそれぞれの巻方向を異ならせて巻回
されている。8 and 9 show an example of the construction of another magnet generator which can be used in the present invention. In FIGS. 8 and 9, 10 is a rotor and 11 is a stator. In this example, the rotor 10 is composed of four permanent magnets M1 to M4 and four ferromagnetic material blocks m1 to m4 so as to have eight poles. Further, the armature core 15 has 24 teeth (stator-side magnetic poles) T1, T2, ..., T24 and slots SL on the outer periphery.
An annular core having 1, SL2, ..., SL24 is used. The unit armature coils constituting the U-, V-, and W-phase armature coils are first unit coils 1u1 ', 1v1', and 1w1 'wound over three tooth portions, respectively, and The second unit coil 1u2 ′ wound so as to straddle the other three tooth portions adjacent to the three tooth portions which the one unit coil straddles,
It consists of 1v2 'and 1w2' connected in series. Here, the first unit coil and the second unit coil are wound in different winding directions, and the unit armature coils of adjacent phases are also wound in different winding directions. .
【0057】図10はU相の単位電機子コイル1u´を
例にとって、図8及び図9の磁石発電機の巻線構成を示
したもので、この例では、3つの歯部T1 〜T3 に跨る
ようにスロットSL1 とSL4 とを通して第1の単位コ
イル1u1´が巻回され、3つの歯部T1 〜T3 の片側
(回転子の回転方向に対して遅れ側)に隣接する3つの
歯部T4 〜T6 に跨るようにスロットSL4 とSL7 と
を通して第2の単位コイル1u2´が、その巻方向を第1
の単位コイル1u1´と異ならせて巻回されている。第1
の単位コイル1u1´と第2の単位コイル1u2´とは渡り
線を介して直列に接続され、これら第1及び第2の単位
コイル1u1´及び1u2´によりU相の単位電機子コイル
1u´が構成されている。FIG. 10 shows the winding structure of the magneto-generator of FIGS. 8 and 9 by taking the U-phase unit armature coil 1u 'as an example. In this example, three tooth portions T1 to T3 are provided. The first unit coil 1u1 'is wound through the slots SL1 and SL4 so as to straddle, and the three tooth portions T4 adjacent to one side (the delay side with respect to the rotation direction of the rotor) of the three tooth portions T1 to T3. The second unit coil 1u2 'passes through the slots SL4 and SL7 so as to extend from the first position to the first position in the winding direction.
It is wound differently from the unit coil 1u1 '. First
The unit coil 1u1 'and the second unit coil 1u2' are connected in series via a connecting wire, and the unit armature coil 1u 'of U phase is formed by these first and second unit coils 1u1' and 1u2 '. It is configured.
【0058】図10には図示してないが、V相の単位電
機子コイルは、歯部T2 〜T4 に跨るようにスロットS
L2 とSL5 とを通してU相の第1の単位コイル1u1´
と逆方向に巻回された第1の単位コイル1v1´と、歯部
T5 〜T7 に跨るようにスロットSL5 とSL8 とを通
して第1の単位コイル1v1´と逆方向に巻回された第2
の単位コイル1v2´とを直列に接続することにより構成
される。Although not shown in FIG. 10, the V-phase unit armature coil has a slot S extending over the teeth T2 to T4.
U-phase first unit coil 1u1 'through L2 and SL5
The first unit coil 1v1 'wound in the opposite direction to the first unit coil 1v1' and the second unit coil 1v1 'wound in the opposite direction through the slots SL5 and SL8 so as to straddle the tooth portions T5 to T7.
The unit coil 1v2 'is connected in series.
【0059】またW相の単位電機子コイルは、歯部T3
〜T5 に跨るようにスロットSL3とSL6 とを通して
V相の第1の単位コイル1v1´と逆方向に巻回された第
1の単位コイル1w1´と、歯部T6 〜T8 に跨るように
スロットSL6 とSL9 とを通して第1の単位コイル1
w1´と逆方向に巻回された第2の単位コイル1w2´とを
直列に接続することにより構成される。The W-phase unit armature coil has a tooth portion T3.
The first unit coil 1w1 'wound in the opposite direction to the V-phase first unit coil 1v1' through the slots SL3 and SL6 so as to straddle the slots T6 to T5, and the slot SL6 so as to straddle the teeth T6 to T8. And 1st unit coil 1 through SL9
It is configured by connecting w1 ′ and a second unit coil 1w2 ′ wound in the opposite direction in series.
【0060】図8及び図9に示した磁石発電機におい
て、界磁調整用励磁コイル5は、図6及び図7に示した
磁石発電機と同様に、環状のボビン17に巻回されて、
電機子鉄心15に設けられた凹部15c内に嵌合保持さ
れている。In the magnet generator shown in FIGS. 8 and 9, the field adjusting exciting coil 5 is wound around the annular bobbin 17 as in the magnet generator shown in FIGS. 6 and 7.
The armature core 15 is fitted and held in a recess 15c provided in the core 15.
【0061】なお、図8に放射状に示された24個の一
点鎖線は、それぞれ電機子鉄心15に設けられた歯部の
中心位置を示しており、これらの一点鎖線のうち、回転
子10の外周よりも外側に突出するように長く表示され
た8個の一点鎖線はそれぞれ回転子の磁極の中心を示し
ている。The 24 dash-dotted lines radially shown in FIG. 8 indicate the center positions of the tooth portions provided on the armature core 15, and among these dash-dotted lines, the rotor 10 is shown. The eight long and short dash-dotted lines displayed so as to project outward from the outer circumference respectively indicate the centers of the magnetic poles of the rotor.
【0062】図1に示した例では、バッテリ3を負荷と
して該バッテリに充電電流を供給する場合を例にとった
が、バッテリ以外の直流負荷に電力を供給する場合にも
本発明を適用できるのはもちろんである。In the example shown in FIG. 1, the battery 3 is used as a load to supply the charging current to the battery, but the present invention can also be applied to the case where power is supplied to a DC load other than the battery. Of course.
【0063】また図1に示した例では、スイッチ制御回
路4がバッテリ3(負荷)の両端の電圧を検出して、検
出された電圧が設定値を超えたときに制御信号を発生し
て出力短絡用サイリスタThu〜Thwを導通させるように
構成したが、負荷電流を検出して該負荷電流が設定値を
超えたときに制御信号を発生するようにスイッチ制御回
路を構成することもできる。In the example shown in FIG. 1, the switch control circuit 4 detects the voltage across the battery 3 (load), and when the detected voltage exceeds a set value, generates a control signal and outputs it. Although the short-circuit thyristors Thu to Thw are configured to be conductive, the switch control circuit may be configured to detect a load current and generate a control signal when the load current exceeds a set value.
【0064】図2は整流回路2の出力端子間に抵抗負荷
RL を接続して、該抵抗負荷RL を通して流れる負荷電
流が設定値を超えたときに制御信号を発生するようにス
イッチ制御回路4を構成する場合の構成を示している。
この例では、負荷電流を検出する検出器として変流器C
Tが設けられて、該変流器CTの出力がスイッチ制御回
路4に入力されている。スイッチ制御回路4は、変流器
CTの出力から負荷電流の情報を含む検出信号を出力す
る負荷電流検出回路と、該負荷電流検出回路の出力信号
が設定値を超えたときに制御信号を発生する制御信号発
生回路とにより構成できる。In FIG. 2, a resistor load RL is connected between the output terminals of the rectifier circuit 2, and a switch control circuit 4 is provided so as to generate a control signal when the load current flowing through the resistor load RL exceeds a set value. The configuration when configured is shown.
In this example, the current transformer C is used as a detector for detecting the load current.
T is provided and the output of the current transformer CT is input to the switch control circuit 4. The switch control circuit 4 generates a control signal when a load current detection circuit that outputs a detection signal including load current information from the output of the current transformer CT and an output signal of the load current detection circuit exceeds a set value. And a control signal generating circuit.
【0065】また本発明は、負荷の端子電圧または負荷
電流が設定値を超えたときに発電機の出力を短絡して負
荷の保護を図る場合だけでなく、負荷側の状態が発電機
の出力を抑制する必要がある状態になったときに発電機
の出力を短絡して負荷を保護する場合に広く適用するこ
とができる。例えば、図3に示すように、負荷Lの温度
を検出する温度センサ20を設けて、該温度センサによ
り検出された負荷の温度が許容値を超えたときに発電機
の出力を短絡して負荷の保護を図る場合にも本発明を適
用することができる。この場合スイッチ制御回路4は、
温度センサ20の出力から負荷Lの温度の情報を含む検
出信号を出力する温度検出回路と、該温度検出回路から
出力される検出信号が設定値を超えたときに制御信号を
発生する制御信号発生回路とにより構成できる。The present invention is not limited to the case where the output of the generator is short-circuited to protect the load when the terminal voltage or the load current of the load exceeds the set value. It can be widely applied to the case where the output of the generator is short-circuited to protect the load when it becomes necessary to suppress the load. For example, as shown in FIG. 3, a temperature sensor 20 that detects the temperature of the load L is provided, and when the temperature of the load detected by the temperature sensor exceeds an allowable value, the output of the generator is short-circuited to load the load. The present invention can be applied to the case of protecting In this case, the switch control circuit 4
A temperature detection circuit that outputs a detection signal including the temperature information of the load L from the output of the temperature sensor 20, and a control signal generation that generates a control signal when the detection signal output from the temperature detection circuit exceeds a set value. And a circuit.
【0066】上記の例では、界磁調整用励磁コイル5が
励磁されたときに回転子10の磁石界磁を減磁するよう
に構成したが、界磁調整用励磁コイル5を減磁用励磁コ
イルと増磁用励磁コイルとにより構成して、減磁用励磁
コイルは、上記の例と同様に出力短絡用スイッチを通し
て流れる直流短絡電流により励磁されるように出力短絡
回路の途中に挿入し、増磁用励磁コイルは整流回路2か
ら負荷を通して流れる直流負荷電流により励磁されるよ
うに負荷電流の通路の途中に挿入する構成をとることも
できる。この場合、減磁用励磁コイルが励磁されたとき
に磁石界磁の磁極と固定子側の磁極とを通して流れる磁
束が減少し、増磁用励磁コイルが励磁されたときに磁石
界磁の磁極と固定子側の磁極とを通して流れる磁束が増
加するように、減磁用励磁コイル及び増磁用励磁コイル
の巻き方向を設定しておく。In the above example, the magnetic field of the rotor 10 is demagnetized when the field adjusting exciting coil 5 is excited. However, the field adjusting exciting coil 5 is demagnetized. The coil and the exciting coil for increasing magnetization, the exciting coil for demagnetizing is inserted in the middle of the output short-circuit circuit so as to be excited by the DC short-circuit current flowing through the output short-circuiting switch as in the above example, The exciting coil for magnetizing may be inserted in the middle of the path of the load current so as to be excited by the DC load current flowing from the rectifier circuit 2 through the load. In this case, when the demagnetizing excitation coil is excited, the magnetic flux flowing through the magnetic field magnetic pole and the stator side magnetic pole is reduced, and when the increasing magnetic excitation coil is excited, the magnetic field magnetic pole The winding directions of the demagnetizing exciting coil and the increasing magnetic exciting coil are set so that the magnetic flux flowing through the magnetic poles on the stator side increases.
【0067】図4は上記のように減磁用励磁コイルと増
磁用励磁コイルとを設ける場合の電源装置の構成例を示
したもので、この例では、界磁調整用励磁コイル5の中
間部からタップtが引き出されて、該タップtとコイル
5の一端との間の部分を減磁用励磁コイル5Aとして用
い、タップtとコイル5の他端との間の部分を減磁用励
磁コイル5Bとして用いるようにしている。減磁用励磁
コイル5Aは図1に示した例と同様に出力短絡回路の途
中に挿入されて直流短絡電流により励磁されるようにな
っており、増磁用励磁コイル5Bはバッテリ3の負極端
子と整流回路2の負極側出力端子との間に挿入されて、
バッテリ3の充電電流(負荷電流)により充電されるよ
うになっている。その他の点は図1に示した例と全く同
様に構成されている。FIG. 4 shows a constitutional example of a power supply device in the case where the demagnetizing exciting coil and the increasing magnetizing exciting coil are provided as described above. In this example, the intermediate of the field adjusting exciting coil 5 is shown. A tap t is pulled out from the portion, the portion between the tap t and one end of the coil 5 is used as the demagnetization excitation coil 5A, and the portion between the tap t and the other end of the coil 5 is used for the demagnetization excitation. It is used as the coil 5B. As in the example shown in FIG. 1, the demagnetizing exciting coil 5A is inserted in the middle of the output short circuit and is excited by the DC short-circuit current. The increasing exciting coil 5B is the negative terminal of the battery 3. Between the negative side output terminal of the rectifier circuit 2 and
The battery 3 is charged by the charging current (load current) of the battery 3. The other points are configured in exactly the same manner as the example shown in FIG.
【0068】図4に示した電源装置では、バッテリ3の
両端の電圧が設定値以下のときに増磁用励磁コイル5B
がバッテリ3の充電電流により充電される。増磁用励磁
コイル5Bが励磁されると、図7に示した界磁調整用磁
束Φと逆方向の界磁調整用磁束が流れて回転子の磁石界
磁が増磁される。このとき、発電機の出力電圧E対出力
電流I特性は図11の曲線Aから曲線Bのように変化
し、磁石発電機1の出力電流がIB まで増加させられ
て、バッテリ3に供給される充電電流が増大させられ
る。バッテリ3の充電が進み(または発電機の回転数が
上昇して)バッテリ3の両端の電圧が設定値を超える
と、スイッチ制御回路4が出力短絡用サイリスタThu〜
Thwにトリガ信号を与えるため、これらのサイリスタが
導通して発電機の出力を短絡し、減磁用励磁コイル5A
に励磁電流を流す。サイリスタThu〜Thwの導通により
磁石発電機の出力が短絡されるとバッテリ3(負荷)側
には電流が供給されなくなるため、増磁用励磁コイル5
Bは非励磁となる。そのため回転子10の磁石界磁が減
磁され、磁石発電機の出力が抑制される。In the power supply device shown in FIG. 4, when the voltage across the battery 3 is below the set value, the exciting coil 5B for magnetizing is increased.
Are charged by the charging current of the battery 3. When the exciting coil 5B for magnetization is excited, a magnetic flux for field adjustment in a direction opposite to the magnetic flux Φ for field adjustment shown in FIG. 7 flows, and the magnet field of the rotor is increased. At this time, the output voltage E vs. output current I characteristic of the generator changes from curve A to curve B in FIG. 11, and the output current of the magneto generator 1 is increased to IB and supplied to the battery 3. The charging current is increased. When the charging of the battery 3 progresses (or the rotation speed of the generator increases) and the voltage across the battery 3 exceeds the set value, the switch control circuit 4 causes the output short circuit thyristor Thu ~.
Since a trigger signal is given to Thw, these thyristors conduct and short-circuit the output of the generator, and the demagnetization exciting coil 5A
Excitation current is applied to. When the output of the magneto-generator is short-circuited due to conduction of the thyristors Thu to Thw, current is no longer supplied to the battery 3 (load) side, so the magnetizing excitation coil 5
B is not excited. Therefore, the magnet field of the rotor 10 is demagnetized, and the output of the magnet generator is suppressed.
【0069】図5は、磁石発電機1から整流回路2を通
して抵抗負荷RL に電力を供給する場合に、減磁用励磁
コイル5Aと増磁用励磁コイル5Bとを設けた例を示し
たもので、減磁用励磁コイル5A及び増磁用励磁コイル
5Bにより界磁調整用励磁コイル5が構成されている点
を除き、図2に示した例と同様に構成されている。FIG. 5 shows an example in which the demagnetizing exciting coil 5A and the increasing magnetizing exciting coil 5B are provided when power is supplied from the magnet generator 1 to the resistance load RL through the rectifier circuit 2. The configuration is the same as that of the example shown in FIG. 2 except that the demagnetization exciting coil 5A and the increasing magnetization exciting coil 5B constitute the field adjusting exciting coil 5.
【0070】図6ないし図9に示したように、磁石発電
機の回転子10の磁石界磁を、複数の永久磁石と複数の
永久磁石相互間に配置された強磁性体とにより構成する
と、界磁調整用励磁コイルから強磁性体を通して増磁用
磁束及び減磁用磁束を流すことができるため、磁石界磁
の増磁及び減磁を容易に行わせることができる。As shown in FIGS. 6 to 9, when the magnet field of the rotor 10 of the magneto generator is composed of a plurality of permanent magnets and a ferromagnetic material arranged between the plurality of permanent magnets, Since the magnetic flux for magnetizing and the magnetic flux for demagnetizing can be made to flow from the field adjusting exciting coil through the ferromagnetic material, the magnet field can be easily magnetized and demagnetized.
【0071】しかしながら本発明においては、界磁調整
用励磁コイルから磁石界磁の磁路に界磁調整用磁束を流
すことにより磁石界磁を増磁または減磁することができ
ればよく、上記の例のように、複数の永久磁石相互間に
強磁性体からなる未着磁の磁極を設ける場合に限定され
るものではない。However, in the present invention, it suffices if the magnet field can be magnetized or demagnetized by flowing the field adjusting magnetic flux from the field adjusting exciting coil to the magnetic field of the magnet field. As described above, the present invention is not limited to the case where a non-magnetized magnetic pole made of a ferromagnetic material is provided between a plurality of permanent magnets.
【0072】例えば、磁石界磁のすべての磁極を永久磁
石により構成する場合に、すべての永久磁石の着磁量が
同じであれば、界磁調整用励磁コイルを励磁したときに
隣り合う永久磁石の一方が減磁され、他方が増磁される
ため、全体として見ると磁石界磁は減磁も増磁もされな
いことになるが、磁石界磁のすべての磁極を永久磁石に
より構成する場合(例えば図6及び図7の例において強
磁性体m1 〜m6 を永久磁石M1 〜M6 と逆極性に着磁
された永久磁石で置き換えた場合)でも、強磁性体m1
〜m6 と置き換えた永久磁石の容積を永久磁石M1 〜M
6 の容積よりも小さくしておいて、容積が大きい方の永
久磁石M1 〜M6 を流れる磁束を打ち消す極性(強磁性
体m1 〜m6 と置き換えた永久磁石を通して流れる磁束
を増加させる極性)の磁束を界磁調整用励磁コイル5か
ら発生させることにより、磁石界磁を減磁して発電機の
出力を抑制することができる。すなわち、強磁性体m1
〜m6 と置き換えた永久磁石の容積を永久磁石M1 〜M
6 の容積よりも小さくしておいて、永久磁石M1 〜M6
を流れる磁束を打ち消す極性の磁束を界磁調整用励磁コ
イル5から発生させると、強磁性体m1 〜m6 と置き換
えた永久磁石を磁気飽和させた状態で永久磁石M1 〜M
6 を流れる磁束を減少させることができるため、磁石界
磁を減磁することができる。For example, when all the magnetic poles of the magnet field are composed of permanent magnets, if all the permanent magnets have the same amount of magnetization, the permanent magnets adjacent to each other when the field adjusting exciting coils are excited. Since one side is demagnetized and the other side is increased, the magnet field is neither demagnetized nor magnetized as a whole, but when all the magnetic poles of the magnet field are composed of permanent magnets ( For example, when the ferromagnetic materials m1 to m6 in the example of FIGS. 6 and 7 are replaced with permanent magnets magnetized to the opposite polarities to the permanent magnets M1 to M6), the ferromagnetic material m1
The volume of the permanent magnet replaced with ~ m6 is the permanent magnet M1 ~ M
A magnetic flux having a polarity that cancels out the magnetic flux flowing through the permanent magnets M1 to M6 having a larger volume by making the volume smaller than that of 6 (a polarity that increases the magnetic flux flowing through the permanent magnets replaced with the ferromagnetic bodies m1 to m6). By generating from the field adjustment exciting coil 5, the magnet field can be demagnetized and the output of the generator can be suppressed. That is, the ferromagnetic material m1
The volume of the permanent magnet replaced with ~ m6 is the permanent magnet M1 ~ M
Permanent magnets M1 to M6 are kept smaller than the volume of 6
When a magnetic flux having a polarity that cancels the magnetic flux flowing through the field-exciting coil 5 is generated, the permanent magnets M1 to M6 replaced with the permanent magnets M1 to m6 are magnetically saturated and the permanent magnets M1 to M are magnetically saturated.
Since the magnetic flux flowing through 6 can be reduced, the magnet field can be demagnetized.
【0073】上記の例では、出力短絡用スイッチとして
サイリスタThu〜Thwを用いたが、これらのサイリスタ
に代えてバイポーサトランジスタやFETを用いること
もできる。In the above example, the thyristors Thu to Thw are used as the output short-circuiting switches, but a bypasser transistor or FET can be used instead of these thyristors.
【0074】また上記の例では、出力短絡用スイッチと
整流回路2のブリッジの下辺を構成するダイオードDx
〜Dz とを通して発電機の出力を短絡するようにした
が、電機子コイル1u〜1wが星形結線されている場合
には、各相の電機子コイルの両端に出力短絡用スイッチ
を並列に接続するようにしてもよい。但し、各相の電機
子コイルの両端に出力短絡用スイッチを並列接続する構
成をとる場合には、該出力短絡用スイッチとしてサイリ
スタのような単方向性を有するスイッチ素子を用いる
か、またはFETのような双方向性のスイッチ素子にダ
イオードを直列に接続したものを出力短絡用スイッチと
して用いる必要がある。In the above example, the diode Dx forming the lower side of the output short-circuiting switch and the bridge of the rectifier circuit 2 is used.
Although the output of the generator is short-circuited through ~ Dz, if the armature coils 1u to 1w are star-connected, output short-circuit switches are connected in parallel at both ends of each phase armature coil. You may do it. However, when the output shorting switch is connected in parallel to both ends of the armature coil of each phase, a unidirectional switch element such as a thyristor is used as the output shorting switch, or It is necessary to use such a bidirectional switch element in which a diode is connected in series as an output short-circuit switch.
【0075】[0075]
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載した発明
によれば、界磁調整用励磁コイルが励磁されたときに回
転子の磁石界磁が減磁されるように構成するとともに、
負荷側で発電機の出力を抑制する必要がある状態が生じ
たときに発電機の出力を短絡する出力短絡回路の途中に
界磁調整用励磁コイルを挿入して該出力短絡回路を流れ
る直流短絡電流により界磁調整用励磁コイルを励磁する
ように構成したので、負荷側で発電機の出力を抑制する
必要がある状態が生じて発電機の出力が短絡されたとき
に、界磁調整用励磁コイルを励磁して回転子の磁石界磁
を減磁して出力短絡回路を通して大きな短絡電流を流す
ことなく発電機の出力を抑制することができる。従っ
て、出力短絡回路に設ける出力短絡用スイッチとして電
流容量が小さい安価なものを用いることができ、装置の
コストの低減を図ることができる。また出力短絡用スイ
ッチを流れる電流を制限することができるため、該出力
短絡用スイッチの発熱を少なくすることができ、出力短
絡用スイッチに対して設けるヒートシンクを小形にして
装置の小形化を図ることができる利点がある。As described above, the invention described in claim 1
According to this, while the field adjusting exciting coil is excited, the magnet field of the rotor is demagnetized , and
DC short-circuit that flows through the output short-circuit by inserting a field adjusting excitation coil in the middle of the output short-circuit that short-circuits the output of the generator when a condition in which it is necessary to suppress the output of the generator on the load side occurs Since the field adjustment excitation coil is configured to be excited by the current, when the output of the generator is short-circuited due to the condition that the output of the generator needs to be suppressed on the load side, the excitation for field adjustment is excited. It is possible to suppress the output of the generator by exciting the coil and demagnetizing the magnet field of the rotor to prevent a large short circuit current from flowing through the output short circuit. Therefore, an inexpensive switch having a small current capacity can be used as the output short-circuiting switch provided in the output short-circuiting circuit, and the cost of the device can be reduced. Further, since the current flowing through the output short-circuiting switch can be limited, the heat generation of the output short-circuiting switch can be reduced, and the heat sink provided for the output short-circuiting switch can be downsized to downsize the device. There is an advantage that can be.
【0076】また請求項2に記載した発明によれば、界
磁調整用励磁コイルを減磁用励磁コイルと増磁用励磁コ
イルとにより構成して、負荷側で発電機の出力を抑制す
る状態が生じていないときに負荷電流を増磁用励磁コイ
ルに流し、負荷側で発電機の出力を抑制する状態が生じ
たときには、出力短絡回路を流れる直流短絡電流を減磁
用励磁コイルを通して流すようにしたので、発電機の出
力を抑制する必要がないときには磁石界磁を増磁して発
電機の出力を増大させることができ、また負荷側で発電
機の出力を抑制する必要がある状態が生じたときには、
大きな短絡電流を流すことなく発電機の出力を短絡して
負荷の保護を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the field adjusting exciting coil is composed of the demagnetizing exciting coil and the increasing exciting coil, and the output of the generator is suppressed on the load side. If the load current flows to the exciting coil for demagnetization when there is no occurrence, and if the output of the generator is suppressed on the load side, the DC short-circuit current flowing through the output short-circuit circuit should flow through the exciting coil for demagnetization. Therefore, when it is not necessary to suppress the output of the generator, it is possible to increase the output of the generator by magnetizing the magnet field, and it is necessary to suppress the output of the generator on the load side. When it happens,
The output of the generator can be short-circuited without passing a large short-circuit current to protect the load.
【図1】本発明に係わる電源装置の構成例を示した回路
図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a power supply device according to the present invention.
【図2】本発明に係わる電源装置の他の構成例を示した
回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing another configuration example of the power supply device according to the present invention.
【図3】本発明に係わる電源装置の更に他の構成例を示
した回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing still another configuration example of the power supply device according to the present invention.
【図4】本発明に係わる電源装置の更に他の構成例を示
した回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing still another configuration example of the power supply device according to the present invention.
【図5】本発明に係わる電源装置の更に他の構成例を示
した回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing still another configuration example of the power supply device according to the present invention.
【図6】本発明で用いる磁石発電機の好ましい構成例を
示した構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a preferred configuration example of a magnet generator used in the present invention.
【図7】図6に示した磁石発電機の縦断面図である。7 is a vertical cross-sectional view of the magnet generator shown in FIG.
【図8】本発明で用いる磁石発電機の他の好ましい構成
例を示した構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing another preferred configuration example of the magnet generator used in the present invention.
【図9】図8に示した磁石発電機の縦断面図である。9 is a vertical cross-sectional view of the magneto generator shown in FIG.
【図10】図8及び図9に示した磁石発電機の巻線構成
を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a winding configuration of the magneto generator shown in FIGS. 8 and 9.
【図11】本発明で用いる磁石発電機の出力電圧対出力
電流特性の一例を示した線図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of output voltage vs. output current characteristics of the magnet generator used in the present invention.
【図12】従来の電源装置の構成例を示した回路図であ
る。FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional power supply device.
【図13】従来の電源装置の他の構成例を示した回路図
である。FIG. 13 is a circuit diagram showing another configuration example of a conventional power supply device.
1 磁石式交流発電機
2 整流回路
3 バッテリ(負荷)
4 スイッチ制御回路
5 界磁調整用励磁コイル
Thu〜Thw 出力短絡用サイリスタ(出力短絡用スイッ
チ)
RL 抵抗負荷
L 負荷
CT 変流器1 Magnet type AC generator 2 Rectifier circuit 3 Battery (load) 4 Switch control circuit 5 Field adjusting exciting coil Thu to Thw Output short circuit thyristor (Output short circuit switch) RL Resistive load L load CT Current transformer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/00 H02J 7/14 H02K 21/22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 9/00 H02J 7/14 H02K 21/22
Claims (2)
転子側及び固定子側に備え、励磁された際に回転子側の
磁極と固定子側の磁極とを通して界磁調整用磁束を流す
界磁調整用励磁コイルを固定子側に備えた磁石式交流発
電機と、 前記磁石式交流発電機の出力を整流して負荷に供給する
整流回路と、 制御信号が与えられたときに導通する出力短絡用スイッ
チを通して前記磁石式交流発電機の電機子コイルの出力
を実質的に短絡して該出力短絡用スイッチを通して直流
短絡電流を流す出力短絡回路と、 前記負荷側の状態が前記発電機の出力を抑制する必要が
ある状態になったことが検出されたときに前記出力短絡
用スイッチに制御信号を与えるスイッチ制御回路とを具
備し、 前記界磁調整用励磁コイルは、前記出力短絡用スイッチ
を通して流れる直流短絡電流により励磁されるように前
記出力短絡回路の途中に挿入され、 前記磁石式交流発電機の回転子の磁石界磁は、前記界磁
調整用励磁コイルが励磁されて界磁調整用磁束が発生し
たときに減磁されるように構成されていることを特徴と
する磁石式交流発電機を用いた電源装置。1. A magnetic field and an armature coil are respectively provided on a rotor side and a stator side, and a field adjusting magnetic flux flows through the rotor side magnetic pole and the stator side magnetic pole when excited. Magnet-type AC generator equipped with a magnetizing excitation coil on the stator side, a rectifier circuit that rectifies the output of the magnet-type AC generator and supplies it to a load, and an output that conducts when a control signal is applied. An output short circuit that substantially short-circuits the output of the armature coil of the magnet type AC generator through a short-circuiting switch and causes a DC short-circuit current to flow through the output short-circuiting switch, and the state of the load side is the output of the generator. And a switch control circuit that gives a control signal to the output short-circuiting switch when it is detected that a state in which it is necessary to suppress the field adjustment exciting coil is provided through the output short-circuiting switch. Is inserted in the middle of the output short circuit so as to be excited by the DC short-circuit current, and the magnetic field of the rotor of the magnet type AC generator is adjusted by exciting the field adjusting excitation coil. A power supply device using a magnet type AC generator, which is configured to be demagnetized when a magnetic flux is generated.
転子側及び固定子側に備え、励磁された際に回転子側の
磁極と固定子側の磁極とを通して界磁調整用磁束を流す
界磁調整用励磁コイルを固定子側に備えた磁石式交流発
電機と、 前記磁石式交流発電機の出力を整流して負荷に供給する
整流回路と、 制御信号が与えられたときに導通する出力短絡用スイッ
チを通して前記磁石式交流発電機の電機子コイルの出力
を実質的に短絡して該出力短絡用スイッチを通して直流
短絡電流を流す出力短絡回路と、 前記負荷側の状態が前記発電機の出力を抑制する必要が
ある状態になったことが検出されたときに前記出力短絡
用スイッチに制御信号を与えるスイッチ制御回路とを具
備し、 前記界磁調整用励磁コイルは、減磁用励磁コイルと増磁
用励磁コイルとからなり、 前記減磁用励磁コイルは、前記出力短絡用スイッチを通
して流れる直流短絡電流により励磁されるように前記出
力短絡回路の途中に挿入され、 前記増磁用励磁コイルは前記整流回路から前記負荷を通
して流れる直流負荷電流により励磁されるように負荷電
流の通路の途中に挿入され、 前記磁石式交流発電機の回転子の磁石界磁は、前記減磁
用励磁コイルが励磁されて界磁調整用磁束が発生したと
きに減磁され、前記増磁用励磁コイルが励磁されて界磁
調整用磁束が発生したときに増磁されるように構成され
ていることを特徴とする磁石式交流発電機を用いた電源
装置。2. A magnetic field and an armature coil are respectively provided on a rotor side and a stator side, and when excited, a field adjusting magnetic flux flows through the rotor side magnetic pole and the stator side magnetic pole. Magnet-type AC generator equipped with a magnetic adjustment excitation coil on the stator side, a rectifier circuit that rectifies the output of the magnet-type AC generator and supplies it to a load, and an output that conducts when a control signal is applied. An output short circuit that substantially short-circuits the output of the armature coil of the magnet type AC generator through a short-circuiting switch and causes a DC short-circuit current to flow through the output short-circuiting switch, and the state of the load side is the output of the generator. And a switch control circuit that gives a control signal to the output short-circuiting switch when it is detected that a state in which it is necessary to suppress the field adjustment exciting coil is a demagnetizing exciting coil. Excitation coil for increasing magnetization The demagnetization exciting coil is inserted in the middle of the output short-circuit circuit so as to be excited by the DC short-circuit current flowing through the output short-circuiting switch, and the increasing magnetization exciting coil is connected from the rectifying circuit. The magnet field of the rotor of the magnet type AC generator is inserted in the middle of the path of the load current so as to be excited by the DC load current flowing through the load. A magnet type alternating current, characterized in that it is demagnetized when an adjusting magnetic flux is generated, and is increased when the field exciting magnetic flux is excited to generate a field adjusting magnetic flux. Power supply device using a generator.
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