[发明专利]发电机的短路保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及发电机的电压调节器技术领域，特别是指一种具有短路保护功能的短路保护装置。

背景技术

请参阅如图1所示一般车用交流发电机(alternator)1，发电机转子(rotor)的激磁线圈(field coil)10经由集电环(slip ring)及碳刷(brush)使线圈两端得以与电压调节器(Voltage Regulator，VR)20及由蓄电池所供应的直流电源30电性连接，当调节器20内部电路为正常状态下，激磁线圈10得以形成激磁电流(field current)并对应转子的转动于发电机定子(stator)产生感应磁场，定子线圈11经感应后产生的交流电流则经整流器12作直流整流后对蓄电池充电并对汽车电器供电；因此只要发电机1于正常运作下，即可由调节器20监控蓄电池的电位以调节转子线圈10的操作，再透过定子线圈11及整流器12对蓄电池充电，使蓄电池维持有相当的电量提供车用电器的正常运作。

请参阅如图2所示的调节器20，蓄电池的直流电源30经功率晶体管(Power Transistor，PTR)21的基极输入端而导通功率晶体管21，可导通转子线圈10的激磁电流使蓄电池得以进行充电，当蓄电池的电量充过一定的饱和电位后，分压电位对应形成于积纳二极管22的跨电压则可达到积纳崩溃的阈值电压因而导通后级的开关晶体管23，并将功率晶体管21的控制基极下拉至电路的电位低点使功率晶体管21截止运作，进而不再形成激磁电流对蓄电池充电，直至蓄电池的电量消耗至不足以导通积纳二极管22的电位才再度使功率晶体管21导通运作并使蓄电池充电，故此调节器20可避免发电机1对蓄电池过渡充电而减少蓄电池寿命，具有稳定蓄电池正常运作的功能。

然而，车体启动后的震动环境配合转子不断转动时，转子上所紧密缠绕的漆包线则容易发生表面绝缘漆料磨损而使金属芯外露，一旦碳刷磨损掉落的石墨屑、线路焊接部位掉落的锡渣或其它任何导电物质掉落则致使转子线圈10发生局部短路或完全短路的现象，纵使上述调节器20会因短路的激磁电流增加使发电机过度发电，再因蓄电池电位上升后造成积纳二极管22获得导通电压，故而使短路电流断开，然只要蓄电池电位降低至功率晶体管21需导通时，短路电流会再次流经功率晶体管21，如此在短路状况未排除前，功率晶体管21不断处于过大电流的导通与截止间切换而使调节器20发生短路振荡，致使功率晶体管21的内部pn结结构承受不住此突波短路电流而烧毁，或者使转子线圈10电流过大，超出功率晶体管21的负荷，造成功率晶体管21的损毁，进而使发电机过度发电，造成供给过高电压至汽车上的电器产品以导致损坏。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种发电机的短路保护装置，可稳定的控制短路保护且具有极低的电路功率消耗。

为达成上述目的，本发明所提供的一种发电机的短路保护装置，与发电机的激磁线圈相耦接，具有可控制导通或截止的一触发开关，使上述激磁线圈形成的激磁电流对应导通或截止发电机的发电运作，更包含有一检测元件、一升压电路及一截止元件，该检测元件具有极低的电阻值，可降低激磁线圈能量的消耗，该升压电路的输入、输出端分别电性连接该检测元件及截止元件，导通该触发开关则上述激磁电流流经该检测元件，当发电机因为激磁线圈短路等情况而造成激磁电流瞬间增大时，该检测元件检测到升压信号并由升压电路的输入端输入，于该升压电路中稳定快速的储存此升压的电位能及驱动该截止元件使强制关闭该触发开关，并保持该升压电路输出端的电位一段时间使该截止元件能确保完全导通而触发开关持续关闭，维持该发电机不继续发电运作，直到短路状态排除再复位电路状态。

附图说明

图1是习用电压调节器装设于发电机的电路装置示意图；

图2是上述习用发电机与电压调节器的电路结构示意图；

图3是本发明最佳实施例所提供短路保护装置装设于发电机的电路装置示意图；

图4是上述最佳实施例所提供短路保护装置的电路结构示意图。

【主要元件符号说明】

1发电机          10激磁线圈

2短路保护装置    201电源端组

30直流电位       40触发电路

41触发开关       42触发电阻

50检测元件       60升压电路

601输入端        602输出端

603感应端        61、62升压电阻

63充电电路       631二极管

632电容          633电阻