CN101510748A - 发电装置及电动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使当流体的流速变化时也能维持发电机旋转的技术。接受流体进行发电的发电装置(1000)具有：接受流体进行旋转的旋转部件(190)；机械地连接在旋转部件(190)上，作为发电机和电动机进行动作的发电电动机(100)；测定发电电动机(100)的旋转速度的旋转速度测定部(206)；以及控制发电电动机(100)的控制部(200)。控制部(200)控制发电电动机(100)，使得即使流体的流速发生变化也维持旋转部件(190)的旋转。

Description

发电装置及电动装置

技术领域

本发明涉及接受流体进行发电的发电装置以及具有电力再生功能的电动装置。

背景技术

近年来，出于减少二氧化碳排放量的观点，利用风力、水力以及太阳能等自然能进行发电已备受瞩目。提高它们的发电效率成为解决环境问题的重要课题。

利用流体的发电装置能利用例如无刷电机构造来实现。作为无刷电机公知有例如下述专利文献1所记载的装置。

【专利文献1】日本特开2001—298982号公报

作为利用流体的发电装置例如有风力发电装置。在现有的风力发电装置中，为了不会因风力降低而停止旋转，并且为了不会因风力改变而改变转速导致发电效率下降，通过增大叶片的重量来提高旋转的惯性力，维持发电机的旋转。

但是，在上述现有技术中存在下述问题，即为了支撑重量较大的叶片，需要增大发电机整体的结构，并且需要增大支撑发电机叶片的部件的强度。此外，上述问题不限于风力发电机，是所有接受流体进行发电的发电装置共有的问题。此外，还存在希望在电动装置中高效率地再生电力的期望。

发明内容

本发明正是为了解决上述现有课题而完成的，其目的在于，提供一种即使当流体的流速变化时也能维持发电机旋转的技术。并且，本发明的目的在于，提供一种能够通过与现有不同的方法来再生电力的电动装置。

本发明为了解决上述课题的至少一部分，可以采用以下形式或应用例。

(应用例1)

一种接受流体进行发电的发电装置，该发电装置具有：

接受所述流体进行旋转的旋转部件；

机械地连接在所述旋转部件上，作为发电机和电动机进行动作的发电电动机；

测定所述发电电动机的旋转速度的旋转速度测定部；以及

控制所述发电电动机的控制部，

所述控制部控制所述发电电动机，使得即使所述流体的流速发生变化也维持所述旋转部件的旋转。

在应用例1的发电装置中，控制作为发电机和电动机动作的发电电动机，所以即使当流体的流速变化时也能维持发电装置的旋转。

(应用例2)

根据应用例1所述的发电装置，其中，

所述发电电动机能够以包含

(1)并行地执行驱动动作和发电动作的混合模式

(2)只执行驱动动作的驱动模式

中的至少一方、以及

(3)只执行发电动作的发电模式

在内的多个动作模式进行动作，

所述控制部选择所述动作模式来执行所述发电电动机的控制，使得即使所述流体的流速发生变化也维持所述旋转部件的旋转。

根据应用例2的发电装置，选择发电电动机的动作模式而执行控制，所以即使当流体的流速变化时也能维持发电装置的旋转。

(应用例3)

根据应用例1或2所述的发电装置，其中，

所述控制部执行所述发电电动机的控制，使得所述旋转部件的旋转速度在预定范围内。

根据应用例3的发电装置，旋转部件的旋转速度在预定范围内，所以能抑制因旋转速度以较广范围变化而产生的发电效率低下。

(应用例4)

根据应用例1～3中的任意一项所述的发电装置，其中，

所述发电电动机具有多个相的线圈列，

所述控制部按照所述各线圈列的每个相来应用发电动作和驱动动作的任意一个，使得即使所述流体的流速发生变化也维持所述旋转部件的旋转。

根据应用例4的发电装置，按照各线圈列的每个相来应用发电动作和驱动动作的任意一个，所以能提高发电电动机的旋转速度的控制精度。

(应用例5)

根据应用例1～4中的任意一项所述的发电装置，其中，

所述控制部控制所述发电电动机，使得当所述旋转速度超过预定旋转速度阈值时，在与所述旋转部件的旋转方向相反的方向上驱动所述发电电动机。

根据应用例5的发电装置，当发电电动机的旋转速度超过预定旋转速度时使发电电动机制动，所以能防止发电电动机的旋转速度成为异常大的旋转速度。因此，能防止发电电动机的内部结构等破损的情况。

(应用例6)

根据应用例1～5中的任意一项所述的发电装置，其中，

当表示所述流速小于等于预定流速阈值的期间超过预定阈值期间时，所述控制部停止用于维持所述旋转部件的旋转的控制。

(应用例7)

根据应用例1～6中的任意一项所述的发电装置，其中，

当从在预定期间由所述发电装置发电的电量减去在所述预定期间由所述发电装置消耗的电量而得到的值小于预定阈值电量时，所述控制部停止用于维持所述旋转部件的旋转的控制。

根据应用例6或应用例7的发电装置，当满足预定条件时，中止用于维持旋转部件的旋转的控制，所以能防止在驱动中消耗电力这样的状态下发电装置的运转被长时间持续的情况。

(应用例8)

根据应用例2～7中的任意一项所述的发电装置，其中，

所述混合模式是如下的模式：通过使驱动期间周期性产生而使所述发电电动机作为发电机动作，通过使非驱动期间的期间中的至少一部分期间为发电期间而使所述发电电动机作为发电机动作。

根据应用例8的发电装置，能驱动发电电动机，与此同时发电电动机在未被用于驱动的期间进行发电。

(应用例9)

一种具有电力再生功能的电动装置，该电动装置具有：

位置信号生成部，其生成表示所述电动装置的电磁线圈和永久磁铁的相对位置的位置信号；

驱动信号生成部，其基于所述位置信号来生成用于决定所述电磁线圈的电压施加期间的驱动信号；以及

再生信号生成部，其基于所述位置信号来生成用于决定所述电磁线圈的电力再生期间的再生信号，

所述电压施加期间是按照所述位置信号的半周期而周期性设定的；

所述电力再生期间是针对所述电压施加期间以外的期间而设定的。

根据应用例9，能驱动电动装置，与此同时在电磁线圈上未施加电压的期间再生电力。

(应用例10)

根据应用例9所述的电动装置，其中，

所述再生信号生成部能够将所述电力再生期间设定成以所述位置信号的最大点和最小点为中心的大致对称的期间。

根据应用例10的电动装置，能在能量转换效率高的期间有效地再生电力。

(应用例11)

根据应用例9或10所述的电动装置，其中，

所述驱动信号生成部能够任意改变所述电压施加期间相对于所述位置信号的时间位置和所述电压施加期间的期间长度，

所述再生信号生成部能够任意改变所述电力再生期间相对于所述位置信号的时间位置和所述电力再生期间的期间长度。

根据应用例11的电动装置，能够任意改变电压施加期间和电力再生期间，所以能精密控制在驱动时发生的转矩和旋转速度以及再生的电力。

(应用例12)

根据应用例9～11中的任意一项所述的电动装置，其中，

该电动装置还具有蓄电部，该蓄电部蓄积在所述电力再生期间再生的电力。

根据应用例12的电动装置，能够蓄积再生的电力。

另外，本发明能够通过各种形式来实现。例如，能通过发电方法、发电系统及电动装置、用于实现上述方法或系统的功能的集成电路、计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质等形式来实现。

附图说明

图1是示出作为本发明的一个实施例的发电装置的整体结构的框图。

图2是示出发电电动机的主体结构的说明图。

图3是示出发电装置的控制方法的一个例子的流程图。

图4是示出驱动/发电信号生成部的内部结构的说明图。

图5是示出由驱动/发电信号生成部生成的各种信号的时序图的一个例子。

图6是示出由驱动/发电信号生成部生成的各种信号的时序图的另一个例子。

图7是示出在A相线圈列中使用的驱动电路部和发电电路部的内部结构的电路图。

图8是示出第2实施例的电动装置1000b的整体结构的框图。

图9是示出由驱动/再生信号生成部生成的各种信号的时序图的一个例子。

图10是示出由驱动/再生信号生成部生成的各种信号的时序图的一个例子。

标号说明

10、定子部；14A、A相线圈列；16A、A相旋转传感器；24B、B相线圈列；26B、B相旋转传感器；30、转子部；34M、磁铁列；100、发电电动机；112、旋转轴；190、叶片；200、控制部；202、CPU；203、风速测定部；204、基准旋转速度存储部；205、旋转速度比较部；206、旋转速度测定部；300、驱动/发电信号生成部；302、信号控制部；304、占空比设定部；306、基础信号生成部；308、滞后电平设定部；310、中间电压值输出部；312、A相驱动信号生成电路；314、A相发电信号生成电路；316、B相驱动信号生成电路；318、B相发电信号生成电路；320、电阻器；322、电子可变电阻器；324、电阻器；326、电阻器；328、电子可变电阻器；330、电阻器；332、比较器；334、比较器；336、与门；338、与门；340、比较器；342、反相器；344、或门；346、或门；348、与非门；350、与非门；352、比较器；354、比较器；356、与门；358、与门；360、反相器；362、反相器；400、驱动电路部；500、发电电路部；600、发电电流控制部；700、蓄电部；1000、发电装置；Vth1、第一风速阈值；Vth2、第二风速阈值；Vth3、第三风速阈值；Vth4、第四风速阈值；Q332、信号；Q334、信号；Q340、切换信号；Q342、信号；Q344、信号；Q346、信号；Q352、信号；Q354、信号；V1、电压值；V2、电压值；C1、电容器；D1、二极管；D2、二极管；D3、二极管；D4、二极管；Vc、风速；Rv、电阻值；TR1、晶体管；TR2、晶体管；TR3、晶体管；TR4、晶体管；TR5、晶体管；TR6、晶体管；TR7、晶体管；TR8、晶体管；SSA、A相传感器信号；SSB、B相传感器信号；FSA、A相基础信号；FSB、B相基础信号；REG、发电信号；REGA1、第一A相发电信号；REGA2、第二A相发电信号；REGB1、第一B相发电信号；REGB2、第二B相发电信号；DRV、驱动信号；DRVA1、第一A相驱动信号；DRVA2、第二A相驱动信号；DRVB1、第一B相驱动信号；DRVB2、第二B相驱动信号；1000b、电动装置；100b、发动机；300b、驱动/再生信号生成部；500b、再生电路部；600b、再生电流控制部。

具体实施方式

接下来，基于实施例按照以下顺序来说明本发明的实施方式。

A.第1实施例；

B.第1实施例的变形例；

C.第2实施例。

A.第1实施例：

图1是示出作为本发明的一个实施例的发电装置1000的整体结构的框图。该发电装置1000具有发电电动机100、控制部200、风速测定部203、基准旋转速度存储部204、旋转速度比较部205、旋转速度测定部206以及蓄电部700。控制部200具有CPU 202、驱动/发电信号生成部300、驱动电路部400、发电电路部500以及发电电流控制部600。在发电电动机100上安转有接受风力进行旋转的叶片190、以及检测发电电动机100的转子位置的两个位置传感器16A、26B。

发电电动机100具有：利用风力进行发电的发电功能；作为电动机进行驱动而使叶片190旋转的驱动功能；以及朝着与叶片190的旋转方向相反的方向作为电动机进行驱动而使叶片190的旋转制动的制动功能。如后所述，发电电动机100包括：具有2相的线圈列(A相线圈列、B相线圈列)的定子部；以及具有永久磁铁列的转子部。

两个旋转传感器16A、26B分别安装在A相线圈列和B相线圈列上。作为旋转传感器16A、26B例如可利用磁传感器。当作为旋转传感器16A利用磁传感器时，旋转传感器16A通过检测转子部具有的永久磁铁列的磁性，输出表示转子部相对于A相线圈列的位置的传感器信号SSA。同样，旋转传感器26B输出表示转子部相对于B相线圈列的位置的传感器信号SSB。传感器信号SSA、SSB的波形随着发电电动机100旋转而成为周期性波形。因此，上述传感器信号SSA、SSB的频率与发电电动机100的旋转速度相关。另外，传感器信号SSA、SSB的波形在后文中图示(图5、图6)。

旋转速度测定部206基于传感器信号SSA或传感器信号SSB的频率来测定发电电动机100的旋转速度。在基准旋转速度存储部204中存储有基准旋转速度。在此，“基准旋转速度”是表示能够适当进行发电的旋转速度的上限和下限的速度。该基准旋转速度的下限侧也称为“最小基准旋转速度”，上限侧也称为“最大基准旋转速度”。最小基准旋转速度是能够维持旋转的最低旋转速度。另外，上述两个基准旋转速度可由CPU 202任意改写。旋转速度比较部205将上述最小基准旋转速度和最大基准旋转速度、和从旋转速度测定部206得到的发电电动机100的实际旋转速度进行比较，将这些比较结果发送到CPU 202。

CPU 202基于从旋转速度比较部205得到的比较结果，向驱动/发电信号生成部300发送指令，以使发电电动机100的实际旋转速度在从最小基准旋转速度到最大基准旋转速度的范围(以下也称为“基准旋转速度范围”)。并且，CPU 202还能基于由风速测定部203测定出的风速Vc向驱动/发电信号生成部300发送指令。但是，在CPU 202不利用风速Vc的情况下，风速测定部203可省略。另外，CPU 202还向发电电流控制部600发送控制指令。

驱动/发电信号生成部300基于来自CPU 202的指令和传感器信号SSA、SSB，生成发电信号REG和驱动信号DRV。发电信号REG是当发电电动机100的发电功能有效时成为H电平的信号。另一方面，驱动信号DRV是当发电电动机100的驱动功能和制动功能有效时成为H电平的信号。另外，虽然在图1中省略了图示，但实际的驱动信号DRV包括在A相线圈列的控制中使用的两个A相驱动信号DRVA1、2以及在B相线圈列的控制中使用的两个B相驱动信号DRVB1、2的4个信号。发电信号REG也同样。因此，可以独立地单独控制A相线圈列和B相线圈列。

当发电信号REG表示H电平时，发电电路部500将由发电电动机100发电的电流供给到发电电流控制部600。当驱动信号DRV表示H电平时，驱动电路部400使发电电动机100具有的线圈列励磁，使发电电动机100作为电动机进行驱动。发电电流控制部600根据从发电电路部500供给的电流，控制送电到蓄电部700的电流量。

图2(A)是示出发电电动机100的主体结构的剖视图。该发电电动机100分别具有大致圆盘状的定子部10和转子部30。转子部30包括具有多个磁铁的磁铁列34M，并固定在旋转轴112上。磁铁列34M的磁化方向为上下方向。定子部10具有配置在转子部30上部的A相线圈列14A和配置在转子部30下部的B相线圈列24B。

图2(B)～(D)是分离定子部10的A相线圈列14A、转子部30以及定子部10的B相线圈列24B而进行表示的图。在该例中，A相线圈列14A和B相线圈列24B分别具有6个线圈。磁铁列34M也具有6个磁铁。但是，可将线圈数或磁铁数设定成任意值。

图3是示出发电装置1000的控制方法的一个例子的流程图。在步骤S10中，风速测定部203测定风速Vc。在步骤S20中，CPU 202根据风速Vc的包含范围，将发电电动机100可执行的5个动作模式中的一个或多个动作模式进行组合后执行。5个动作模式是“驱动模式”、“驱动/发电混合模式”、“发电模式”、“发电/制动混合模式”以及“制动模式”。

“驱动模式”是A相线圈列14A和B相线圈列24B只发挥驱动功能的模式。“发电模式”是A相线圈列14A和B相线圈列24B只发挥发电功能的模式。“制动模式”是A相线圈列14A和B相线圈列24B只发挥制动功能的模式。

“驱动/发电混合模式”是发电电动机100发挥驱动功能和发电功能的两种功能的模式。作为驱动/发电混合模式的例子是，A相线圈列14A发挥驱动功能而B相线圈列24B发挥发电功能的情况。A相线圈列14A和B相线圈列24B中的至少一方，在传感器信号SSA、SSB的一个周期内切换发挥驱动功能和发电功能的两种功能的情况也称之为“驱动/发电混合模式”。同样，“发电/制动混合模式”是发电电动机100发挥发电功能和制动功能的两种功能的模式。

在此，如果线圈列发挥驱动功能则发电电动机100的旋转速度变大，相反，如果线圈列发挥发电功能则发电电动机100的旋转速度变小。并且，如果线圈列发挥制动功能则发电电动机100的旋转速度进一步变小。因此，如果控制由线圈列发挥的驱动功能、发电功能以及制动功能，则能根据其动作状况来控制发电电动机100的旋转速度。作为其控制方法例如有以下方法：通过改变驱动信号DRV和发电信号REG的占空比(duty)，并根据风速Vc改变各个线圈列的驱动期间、发电期间和制动期间，从而控制发电电动机100的旋转速度。

在步骤S20中，将风速Vc与4个风速阈值Vth1～Vth4进行比较。在此，4个风速阈值的关系是Vth1<Vth2<Vth3<Vth4。

当风速Vc小于第一风速阈值Vth1时、以及当风速Vc大于等于第一风速阈值Vth1且小于第二风速阈值Vth2时，在步骤S25中，判断发电电动机100是否为停止状态。

风速Vc小于第一风速阈值Vth1故发电电动机100为停止状态，发电电动机100仅借助风力不能进行自行稳定旋转(能够借助最低风力进行旋转的转速)，当借助若干驱动辅助能够维持稳定旋转时，选择驱动模式和驱动/发电混合模式。即，最初风力很弱，发电电动机100作为驱动模式使驱动功能动作，达到稳定旋转后转移到驱动/发电混合模式，补充风力使驱动功能动作来维持稳定旋转，持续维持发电。例如，可利用动作模式使得A相线圈列14A发挥驱动功能和发电功能，B相线圈列24B只发挥发电功能。此外，自行稳定旋转意味着，当风力恒定时只借助风力以大于等于最小基准旋转速度的速度进行旋转。

当风速Vc大于等于第一风速阈值Vth1且小于第二风速阈值Vth2时(不能自行启动，但存在能维持稳定旋转以上的风力)，选择驱动模式和发电模式。即，最初风力较弱、发电电动机100只接受风力不能开始旋转，因此使发电电动机100为驱动模式，使驱动功能动作来提高转速直到稳定旋转(能够借助最低风力进行旋转的转速)为止，之后停止驱动而转移到发电模式，通过借助风力的自行旋转使用A相线圈列14A和B相线圈列24B的两相进行发电。

在步骤S25中，当判断为发电电动机100不处于停止状态时，不执行驱动模式，根据风速Vc的范围执行上述驱动/发电混合模式或发电模式。

当风速Vc大于等于第二风速阈值Vth2且小于第三风速阈值Vth3时，执行发电模式。即，当风力为适合发电的强度、能够仅借助风力启动旋转并维持稳定旋转以上的速度的旋转时，使发电电动机100为发电模式，使用A相线圈列14A和B相线圈列24B的两相进行发电。

当风速Vc大于等于第三风速阈值Vth3且小于第四风速阈值Vth4时，选择发电/制动混合模式。即，当风力较强、发电电动机100接受风力后超过最大基准旋转速度时，使发电电动机100为发电/制动混合模式，将发电电动机100的旋转速度保持在最大基准旋转速度的同时进行发电。例如，A相线圈列14A发挥制动功能和发电功能，B相线圈列24B只发挥发电功能。

当风速Vc大于等于第四风速阈值Vth4时，选择制动模式。即，当风力进一步增强、发电电动机100的旋转速度大大超过最大基准旋转速度时，使发电电动机100为制动模式，使用A相线圈列14A和B相线圈列24B的两相来进行制动。如此一来，能防止发电电动机100成为超过最大基准旋转速度的大得异常的旋转速度的情况，能防止发电电动机100的内部机构等破损的情况。

在步骤S20中执行了根据风速阈值的各动作方法后，如上所述，在各个动作中，进行控制使得发电电动机100的旋转速度根据风力处于该基准旋转速度范围内(步骤S30、S32、S35)。如上所述，作为该控制的例子有根据风速Vc控制各个线圈列的驱动期间、发电期间以及制动期间的方法。并且，当在步骤S20中选择了发电模式或者发电/制动混合模式时，还能通过发电电流控制部600(图1)控制送电到蓄电部700的电流量，从而将发电电动机100的旋转速度控制在基准旋转速度范围内(步骤S32)。

当在步骤S20中选择了驱动/发电混合模式时，在步骤S40中判断是否继续发电电动机100的控制。作为该判断，例如可采用下述方式的任意一方或双方。

(1)当表示风速Vc小于等于预定风速阈值的期间超过预定阈值期间时，停止用于维持发电电动机100的稳定旋转(能够借助最低风力进行旋转的转速)的控制。

(2)当从在预定期间由发电电动机100的发电功能发电的电量减去在该预定期间由发电电动机100的驱动功能消耗的电量而得到的值小于预定阈值电量时，停止用于维持发电电动机100的稳定旋转(能够借助最低风力进行旋转的转速)的控制。

在步骤S40中，当判断为停止用于维持发电电动机100的稳定旋转(能够借助最低风力进行旋转的转速)的控制时，在步骤S50中停止发电电动机100的控制。这样一来，能防止在驱动中消耗电力这样的状态下(驱动/发电模式)发电装置1000的运转被长时间持续的情况。

在步骤S30、步骤S32以及步骤S35中进行了根据风力的旋转速度的控制后，经过预定时期后(步骤S60)返回到步骤S10，在测定了风速Vc后，在步骤S20中再次将5个模式中的一个或多个动作模式进行组合后执行。此外，当在步骤S20中选择了驱动/发电混合模式时，也可以省略步骤S40的判断而进入步骤S60。

图4是示出驱动/发电信号生成部300的内部结构的说明图。驱动/发电信号生成部300具有信号控制部302、滞后电平设定部308、中间电压值输出部310、A相驱动信号生成电路312、A相发电信号生成电路314、B相驱动信号生成电路316以及B相发电信号生成电路318。

信号控制部302具有占空比设定部304和基础信号生成部306。滞后电平设定部308具有电阻器320、324和电子可变电阻器322。中间电压值输出部310具有电阻器326、330和电子可变电阻器328。

A相驱动信号生成电路312具有比较器332、334以及与门336、338。A相发电信号生成电路314具有比较器340、反相器342、负逻辑的与门344、346以及与非门348、350。B相驱动信号生成电路316具有比较器352、354以及与门356、358。B相发电信号生成电路318具有反相器360、362。

信号控制部302内的占空比设定部304根据来自CPU 202(图1)的指令，设定电子可变电阻器322的电阻值Rv。基础信号生成部306根据来自CPU 202的指令，生成A相基础信号FSA和B相基础信号FSB。A相基础信号FSA是当A相线圈列14A的驱动功能和发电功能有效时表示H电平、当只有A相线圈列14A的发电功能有效时表示L电平的信号。另一方面，B相基础信号FSB是当只有B相线圈列24B的驱动功能有效时表示H电平、当只有B相线圈列24B的发电功能有效时表示L电平的信号。

A相驱动信号生成电路312内的比较器332将电阻器320与电子可变电阻器322之间的电压值V1、与A相传感器信号SSA进行比较，输出表示其比较结果的信号Q332。比较器334将电子可变电阻器322与电阻器324之间的电压值V2、与A相传感器信号SSA进行比较，输出表示其比较结果的信号Q334。与门336取得A相基础信号FSA和信号Q332的逻辑积，生成第一A相驱动信号DRVA1。与门338取得A相基础信号FSA和信号Q334的逻辑积，生成第二A相驱动信号DRVA2。

A相发电信号生成电路314内的比较器340将传感器信号SSA与表示A相传感器信号SSA的振幅的中间值的电压值(以下也称之为中间电压值)进行比较，输出表示其比较结果的切换信号Q340。中间电压值能够从电子可变电阻器328得到。反相器342输出切换信号Q340的反转信号即信号Q342。或门344发挥负逻辑的与门的功能，将信号Q332和信号Q342作为输入，输出信号Q334。或门346发挥负逻辑的与门的功能，将信号Q334和切换信号Q340作为输入，输出信号Q346。与非门348取得A相基础信号FSA和信号Q344的逻辑积，取其反转输出，生成第一A相发电信号REGA1。与非门350取得A相基础信号FSA和信号Q346的逻辑积，取其反转输出，生成第二A相发电信号REGA2。

B相驱动信号生成电路316内的比较器352将电压值V1与B相传感器信号SSB进行比较，输出表示其比较结果的信号Q352。比较器354将电压值V2与B相传感器信号SSB进行比较，输出表示其比较结果的信号Q354。与门356取得B相基础信号FSB和信号Q352的逻辑积，生成第一B相驱动信号DRVB1。与门358取得B相基础信号FSB和信号Q354的逻辑积，生成第二B相驱动信号DRVB2。

B相发电信号生成电路318内的反相器360、362反转B相基础信号FSB，输出第一B相发电信号REGB1和第二B相发电信号REGB2。

图5是示出由驱动/发电信号生成部300生成的各种信号的时序图的一个例子。另外，在图5中描绘了作为线圈两端信号的A相线圈两端信号和B相线圈两端信号的波形。在之后所示的图6中也同样。在该图5的例子中，A相基础信号FSA和B相基础信号FSB为H电平(未图示)。因此，A相线圈列14A发挥驱动功能和发电功能，B相线圈列24B只发挥驱动功能。即，在该图5中，发电装置1000被控制成以驱动为主。

占空比设定部304(图4)根据来自CPU 202(图1)的指令，设定电子可变电阻器322的电阻值Rv。当设定了电阻值Rv后，决定电压值V1、V2，设定滞后电平(图5)。其中，“滞后电平(hysteresis level)”意味着从电压值V1到电压值V2之间包含的电压值的范围。

A相驱动信号生成电路312(图4)根据该滞后电平，生成第一A相驱动信号DRVA1(图5)和第二A相驱动信号DRVA2(图5)。第一A相驱动信号DRVA1是在A相传感器信号SSA表示比电压值V1大的值时成为H电平的信号。另一方面，第二A相驱动信号DRVA2是在A相传感器信号SSA表示比电压值V2小的值时成为H电平的信号。

A相发电信号生成电路314(图4)生成第一A相发电信号REGA1(图5)和第二A相发电信号REGA2。第一A相发电信号REGA1是在切换信号Q340表示H电平、且第一A相驱动信号DRVA1表示L电平时成为H电平的信号。第二A相发电信号REGA2是在切换信号Q340表示L电平、且第二A相驱动信号DRVA2表示L电平时成为H电平的信号。

B相驱动信号生成电路316(图4)根据上述滞后电平，生成第一B相驱动信号DRVB1(图5)和第二B相驱动信号DRVB2(图5)。第一B相驱动信号DRVB1是在B相传感器信号SSB表示比电压值V1大的值时成为H电平的信号。另一方面，第二B相驱动信号DRVB2是在B相传感器信号SSB表示比电压值V2小的值时成为H电平的信号。

B相发电信号生成电路318(图4)生成第一B相发电信号REGB1和第二B相发电信号REGB2。在该图5的例子中，B相基础信号FSB为H电平，所以第一B相发电信号REGB1和第二B相发电信号REGB2在整个期间表示L电平(图5)。因此，在B相中只发挥驱动功能而不进行发电。

另外，如前所述，发电电动机100的旋转速度的控制可以通过下述方式来实现：根据由风速测定部203测定出的风速Vc来改变电阻值Rv，改变驱动信号和发电信号的占空比。并且，发电电动机100的旋转速度的控制还可以通过下述方式来实现：根据由风速测定部203测定出的风速Vc改变A相和B相基础信号的电平，按照每个相改变发电和驱动。

图6是示出由驱动/发电信号生成部300生成的各种信号的时序图的另一个例子。在该图6的例子中，A相基础信号FSA为H电平，B相基础信号FSB为L电平。因此，A相线圈列14A发挥驱动功能和发电功能，B相线圈列24B只发挥发电功能。并且，与图5的情况相比滞后电平较大，所以第一A相驱动信号DRVA1和第二A相驱动信号DRVA2的占空比与图5的情况相比变小。另一方面，第一A相发电信号REGA1和第二A相发电信号REGA2的占空比与图5的情况相比变大。即，在图6中，表示风力较弱时的各种信号，发电装置1000通过对A相线圈列14A设定短驱动期间来辅助发电电动机100的旋转，同时在A相的发电期间和B相的整个期间进行发电。

这样，如果在驱动信号表示L电平的期间使发电信号为H电平，则能够一边利用驱动信号DRVA1、2驱动A相线圈列14A，一边在A相线圈列14A未被用于驱动的期间进行发电，能够提高发电效率。

图7是示出A相线圈列中使用的驱动电路部400和发电电路部500的内部结构的电路图。此外，虽然省略了图示，但对于B相线圈列也存在同样的电路。驱动电路部400具有4个晶体管TR1～TR4。第一A相驱动信号DRVA1驱动晶体管TR1和晶体管TR4。另一方面，第二A相驱动信号DRVA2驱动晶体管TR2和晶体管TR3。当第一A相驱动信号DRVA1表示H电平、晶体管TR1和晶体管TR4被驱动时，在从A相线圈+到A相线圈-的方向上流过电流。另一方面，当第二A相驱动信号DRVA2表示H电平、晶体管TR2和晶体管TR3被驱动时，在从A相线圈-到A相线圈+的方向上流过电流。这样，通过逆转在线圈列上流过的电流方向，能使发电电动机100旋转。此外，当风力很强、希望使发电电动机100制动时，切换输入到晶体管TR1～TR4的第一A相驱动信号DRVA1和第二A相驱动信号DRVA2即可。这样一来，在线圈列上流过的电流方向与驱动发电电动机100时的电流方向相反，能够使发电电动机100制动。

发电电路部500具有4个晶体管TR5～TR8、4个二极管D1～D4以及电容器C1。第一A相发电信号REGA1驱动晶体管TR5和晶体管TR8。另一方面，第二A相发电信号REGA2驱动晶体管TR6和晶体管TR7。当第一A相发电信号REGA1表示H电平、晶体管TR5和晶体管TR8被驱动时，在A相线圈列上感应的能量从A相线圈+向二极管D1和晶体管TR5流动，被充电到电容器C1，返回到晶体管TR8、二极管D4以及A相线圈-。另一方面，当第二A相发电信号REGA2表示H电平、晶体管TR6和晶体管TR7被驱动时，在A相线圈列上感应的能量从A相线圈-向二极管D2和晶体管TR6流动，被充电到电容器C1，返回到晶体管TR7、二极管D3以及A相线圈+。

在此，例如当风力为适合发电的强度、选择了发电模式时，驱动电路部400的晶体管TR1～TR4均始终截止。另一方面，发电电路部500的晶体管TR5～TR8均始终导通，只进行发电。

如上所述，在本实施例中，根据风速Vc选择动作模式，并适当控制发电电动机100的发电期间和驱动期间，所以即使在风速Vc发生变化的情况下，仍能根据其状况适当地控制发动电动机的旋转速度。

B.第一实施例的变形例：

此外，本发明不限于上述实施例和实施方式，在不脱离其主旨的范围内可在各种形态中实施，例如可进行如下的变形。

B1.变形例1：

在上述实施例中，5个动作模式的选择/执行中使用了风速Vc，取代这种方式，还可以基于发电电动机100的当前旋转速度来选择/执行5个模式。并且，还可以基于风速Vc和旋转速度的双方来进行5个模式的选择/执行。

B2.变形例2：

在上述实施例中，发电电动机100具有5个动作模式，但是发电电动机100可以具有上述5个模式以外的模式。并且，发电电动机100还可以只具有发电模式，以发电模式根据当时的风力对旋转速度进行控制。

B3.变形例3：

在上述实施方式中，发电电动机100利用A相和B相的两相来构成(图2)，取代这种方式，还可以利用单相来构成发电电动机100，或者利用3相以上的多个相来构成发电电动机100。

B4.变形例4：

在上述实施例中，作为风力发电装置，记述了发电装置1000，但本发明能应用到水力发电装置等能够接受流体力进行发电的发电装置中。

B5.变形例5：

上述实施例的发电电动机100除了应用到发电装置1000以外，还能单独地利用。例如，在使用发电电动机100作为移动体的动力源的情况下，能作为发动机进行驱动，与此同时在驱动期间以外作为发电机进行发电。并且，通过控制发电期间和驱动期间，还能控制移动体的速度。

B6.变形例6：

上述实施例的驱动/发电信号生成部300(图4)设计成在驱动信号下降的瞬间发电信号上升(图5、图6)，取代这种方式，可以将驱动/发电信号生成部300设计成从驱动信号下降起经过预定期间后发电信号上升。

B7.变形例7：

在上述实施例中，驱动模式在发电电动机100处于停止状态时被执行，还可以是即使发电电动机100不处于停止状态，在风速Vc或旋转速度较小时也执行驱动模式。

C.第二实施例：

图8是示出第2实施例的电动装置1000b的整体结构的框图。与图1所示的第一实施例的区别仅在于，省略了叶片190和风速测定部203以及电动机100b为具有电力再生功能的电动机，其它结构与第一实施例相同。此外，在第二实施例中，第一实施例中的驱动/发电信号生成部300、发电电路部500以及发电电流控制部600的名称分别被置换成驱动/再生信号生成部300b、再生电路部500b以及再生电流控制部600b，但是内部结构和动作与第一实施例的相同。

该电动装置1000b具有与上述第一实施例的发电装置1000大致相同的结构，通过图5或图6所示的驱动信号DRV以及再生信号(发电信号)REG使电动机100b动作，从而能够在控制驱动转矩和旋转速度的同时，在再生信号REG表示H电平的期间再生电力。再生得到的电力被蓄积到蓄电部700。并且，再生电流控制部600b由于能控制再生的电流，所以还能控制电动机100b的制动力。

图9是示出由驱动/再生信号生成部生成的各种信号的时序图的一个例子。驱动/再生信号生成部300b(图8)是与图4所示的驱动/发电信号生成部300相同的结构。驱动/再生信号生成部300b将驱动信号DRVA1、2表示H电平的期间(即电压施加期间或驱动期间)设定成以传感器信号SSA的最大点P1和最小点P2为中心的大致对称的期间。此外，驱动/再生信号生成部300b可通过占空比设定部304(图4)任意改变电压施加期间的期间长度(占空比)。另一方面，驱动/再生信号生成部300b将再生信号REGA1、2表示H电平的期间(即电力再生期间)设定成电压施加期间以外的期间。并且，驱动/再生信号生成部300b能任意改变电力再生期间的期间长度(占空比)。

图10是示出由驱动/再生信号生成部生成的各种信号的时序图的一个例子。在图10的例子中，与图9相比更换了驱动信号DRVA1、2的波形和再生信号REGA1、2的波形。即，将电力再生期间设定成以传感器信号SSA的最大点P1以及最小点P2为中心的大致对称的期间。这样一来，能在能量转换效率高的期间进行电力再生，所以能快速将蓄电部700充电。这样，驱动/再生信号生成部300b能任意改变电力再生期间和电压施加期间相对于传感器信号SSA的时间位置。

以上，根据该电动装置1000b，驱动/再生信号生成部300b控制传感器信号SSA的一个周期期间的电压施加期间和电力再生期间的时间位置和期间长度，所以能精密地控制电动机100b发生的转矩、旋转速度以及再生电力。此外，在此针对A相进行了说明，但在B相中也相同，还可以独立地控制A相和B相。

Claims (12)

1.一种接受流体进行发电的发电装置，该发电装置具有：

接受所述流体进行旋转的旋转部件；

机械地连接在所述旋转部件上，作为发电机和电动机进行动作的发电电动机；

测定所述发电电动机的旋转速度的旋转速度测定部；以及

控制所述发电电动机的控制部，

所述控制部控制所述发电电动机，使得即使所述流体的流速发生变化也维持所述旋转部件的旋转。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其中，

所述发电电动机能够以包含

并行地执行驱动动作和发电动作的混合模式

只执行驱动动作的驱动模式

中的至少一方、以及

只执行发电动作的发电模式

在内的多个动作模式进行动作，

所述控制部选择所述动作模式来执行所述发电电动机的控制，使得即使所述流体的流速发生变化也维持所述旋转部件的旋转。

3.根据权利要求1或2所述的发电装置，其中，

所述控制部执行所述发电电动机的控制，使得所述旋转部件的旋转速度在预定范围内。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的发电装置，其中，

所述发电电动机具有多个相的线圈列，

所述控制部按照所述各线圈列的每个相来应用发电动作和驱动动作的任意一个，使得即使所述流体的流速发生变化也维持所述旋转部件的旋转。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的发电装置，其中，

所述控制部控制所述发电电动机，使得当所述旋转速度超过预定旋转速度阈值时，在与所述旋转部件的旋转方向相反的方向上驱动所述发电电动机。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的发电装置，其中，

当表示所述流速小于等于预定流速阈值的期间超过预定阈值期间时，所述控制部停止用于维持所述旋转部件的旋转的控制。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的发电装置，其中，

当从在预定期间由所述发电装置发电的电量减去在所述预定期间由所述发电装置消耗的电量而得到的值小于预定阈值电量时，所述控制部停止用于维持所述旋转部件的旋转的控制。

8.根据权利要求2～7中的任意一项所述的发电装置，其中，

所述混合模式是如下的模式：通过使驱动期间周期性产生而使所述发电电动机作为发电机动作，通过使非驱动期间的期间中的至少一部分期间为发电期间而使所述发电电动机作为发电机动作。

9.一种具有电力再生功能的电动装置，该电动装置具有：

位置信号生成部，其生成表示所述电动装置的电磁线圈和永久磁铁的相对位置的位置信号；

驱动信号生成部，其基于所述位置信号来生成用于决定所述电磁线圈的电压施加期间的驱动信号；以及

再生信号生成部，其基于所述位置信号来生成用于决定所述电磁线圈的电力再生期间的再生信号，

所述电压施加期间是按照所述位置信号的半周期而周期性设定的；

所述电力再生期间是针对所述电压施加期间以外的期间而设定的。

10.根据权利要求9所述的电动装置，其中，

所述再生信号生成部能够将所述电力再生期间设定成以所述位置信号的最大点和最小点为中心的大致对称的期间。

11.根据权利要求9或10所述的电动装置，其中，

所述驱动信号生成部能够任意改变所述电压施加期间相对于所述位置信号的时间位置和所述电压施加期间的期间长度，

所述再生信号生成部能够任意改变所述电力再生期间相对于所述位置信号的时间位置和所述电力再生期间的期间长度。

12.根据权利要求9～11中的任意一项所述的电动装置，其中，

该电动装置还具有蓄电部，该蓄电部蓄积在所述电力再生期间再生的电力。

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