[发明专利]自行车用发电机的过电压防止装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及过电压防止装置，特别是，涉及防止过电压作用到由自行车发电机的发电电压进行供电的负载上的自行车用发电机的过电压防止装置。

【背景技术】

最近，在自行车中，也提供自动变速装置。在这种自行车中，采用电动变速器，为了驱动装置电动变速器，设置发电机和将用发电机的发电电压充电用的充电系统。同时，在这种系统中的发电机，一般地，其发电电压与自行车的速度(车轮的旋转)成正比地增大，在高速度时，发电电压有时会超过100V。从而，对于构成充电系统的元件以及其它由发电机的发电电压驱动的元件，其规格必须是能够耐受高电压的。但是，能够耐受高电压的元件通用性差，而且成本高。

这里，对于前述自行车用的发电机所存在的问题，进行以下的详细描述。

通常，如图1所示，发电机产生的电压随着发电机负载的电阻值及车速的增加而增大。同时，例如，在高速行驶时，在将发电机与发电机的负载的连接断开的情况下，会产生非常高的电压，在构成发电机负载侧的元件的耐电压低时，有将元件破坏的危险。

此外，在对使发电机旋转用的转矩(下面简单地称之为转矩)进行研究时发现，通常，该转矩具有伴随着发电机的负载的电阻值的变化而增减的特性。即，如图2所示，在发电机负载的电阻值非常高的情况下(在与发电机的连接断开或者接近于断开的情况下)，转矩有与发电机的旋转速度成正比地增加的倾向，在发电机的负载电阻值非常低的情况下(与发电机的连接短路或者接近于短路的情况下)，转矩有与发电机的旋转速度成反比地减少的倾向。出现这种倾向的原因，主要在于发电机内部产生的涡流耗损。

如可以从图2看出的，例如，在发电机与发电机的负载的连接断开、发电机的负载电阻值非常高的状态下以高速行驶时，由于发电机产生高电压，不仅在将发电机和发电机负载断开的回路等中需要能够耐高电压的元件，而且，骑车人蹬自行车的负荷也随着速度的增加而加大。

【发明内容】

本发明的目的是，防止由自行车用发电机发电产生的高电压作用到负载侧的元件等上。

本发明的另外一个目的是，在备有自行车用发电机的自行车中，在高速行驶时，减轻使发电机旋转所需的转矩。

根据方案1所述的一种用于防止过电压作用到由自行车发电机驱动的负载上的装置，其中该装置包括：检测由所述发电机得到的操作信号的检测电路，其中所述操作信号相当于由所述发电机产生的电压；其中在检测出来的所述操作信号超过规定的阈值时，所述检测电路输出控制信号；以及与所述检测电路操作耦合的控制电路，耦合在所述发电机与所述负载之间，根据所述控制信号，控制输送给所述负载的电流。

在该装置中，当车速增加，发电机的发电电压超过规定阈值时，将从发电机供应给负载的电流旁路，控制向负载侧供应的电流。从而，可以抑制外加到负载侧的过电压，对于负载侧的元件等无需使用高耐压用的元件，可以降低成本。此外，在车速增加将电流在发电机的两个输出端之间旁路之后，转矩特性变成图2中的“发电机的负载的电阻值非常低的情况”的特性，从而，在高速行驶中，也可以减轻发电机的转矩。

根据方案2所述的自行车用发电机过电压防止装置，在方案1所述的装置中，电压检测机构利用发电机的输出频率检测发电电压。

由于发电机的发电电压与发电机的输出频率成比例，所以，通过检测出该发电机的输出频率，可以检测出发电电压。

根据方案3所述的自行车用发电机过电压防止装置，在方案1或2所述的装置中，电压检测机构包含连接在发电机的两个输出端之间的齐纳二极管。

在该装置中，当发电机发电电压超过齐纳二极管的击穿电压时，电流流过齐纳二极管。从而，令齐纳二极管的击穿电压为阈值，可以检测出发电机的发电电压是否超过阈值。

在这种情况下，利用廉价的元件而且不伴随着发热，就可以检测出发电电压。

根据方案4所述的自行车用发电机过电压防止装置，在方案3所述的装置中，电流旁路回路包括将通过连接到发电机的两个输出端之间的齐纳二极管的电流输入到闸极(gate)的闸流晶体管(thyristor)。

在该装置中，当发电机的发电电压超过齐纳二极管的击穿电压时，电流经由齐纳二极管流过，该电流被输入到闸流晶体管的闸极。这样，在此之前处于阻塞状态(断开)的闸流晶体管变成导通状态(接通)，借此，使发电机的两个输出端短路。从而，如前面所述，可以防止将过电压外加到发电机的负载侧，并且可以防止在高速行驶时的转矩的增大。

这里，可以用廉价的元件构成电流旁路回路，并且可以不伴随着发热将电流旁路。