JP2003259685A - Electric motor and control method of electric motor - Google Patents

Electric motor and control method of electric motor

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JP2003259685A
JP2003259685A JP2002054507A JP2002054507A JP2003259685A JP 2003259685 A JP2003259685 A JP 2003259685A JP 2002054507 A JP2002054507 A JP 2002054507A JP 2002054507 A JP2002054507 A JP 2002054507A JP 2003259685 A JP2003259685 A JP 2003259685A
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field
power
electric motor
armature
winding
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JP2002054507A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeaki Wachi
滋明 和智
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently extract power from a battery having a low power generation voltage and to reduce power loss. <P>SOLUTION: An electric motor having the battery and a motor section is provided with a battery 11 having a battery voltage of 4 volts or lower, a rotor 12 around which a field winding 1 is wound, an armature winding 13, brushes 15a, 15b, and the motor section having a commutator 16. Focusing general characteristics of a separately excited motor, a ratio of field power to the maximum power of the armature is set at a value in a range smaller than 1/10 e.g. a conventional general range, especially 1/100-1/10, and the input voltage of a field control circuit is set at a value higher than that of the voltage of the armature winding. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機及び電動機
制御方法に関し、特に、電池を構成する単位セルの数を
減らしても効率的に電力を供給できる電動機及び電動機
制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric motor and an electric motor control method, and more particularly to an electric motor and an electric motor control method capable of supplying electric power efficiently even if the number of unit cells forming a battery is reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、資源問題、環境問題がクローズア
ップされている中で、CoやNoを発生しないクリ
ーンな電気エネルギーを使用する電動機を動力源とする
電気自動車が注目されている。このような電気自動車等
に広く活用される電気エネルギーとしては、比較的大き
な電力が得られるニッケルカドミウム電池、ニッケル水
素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池が多用されてい
る。しかし、これらの電池は、有限量の活物質を内蔵し
ているため、この活物質がなくなれば放電寿命に達して
放電能力を失ってしまう。また、電力容量に対して電池
自体の重量が嵩むために汎用性に欠ける。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to electric vehicles powered by an electric motor that uses clean electric energy that does not generate Co 2 or No x , while resource issues and environmental issues are being highlighted. As electric energy widely used in such electric vehicles, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, lithium-ion batteries, and lead-acid batteries, which can obtain relatively large electric power, are frequently used. However, since these batteries contain a finite amount of active material, the discharge life is reached and the discharge capacity is lost if the active material is lost. In addition, since the weight of the battery itself increases with respect to the power capacity, it lacks versatility.

【0003】これに対して燃料電池は、両電極にそれぞ
れ水素及び酸素を供給する限り尽きることなく発電を継
続できる利点を有している。また、燃料電池は、カルノ
ーサイクルを利用する熱機関とは異なり、化学反応の自
由エネルギー変化を直接的に電気エネルギーへ変換する
ため、低温でも75〜80%の変換効率でエネルギーを
得られる。
On the other hand, the fuel cell has an advantage that power generation can be continued without exhaustion as long as hydrogen and oxygen are supplied to both electrodes. Further, unlike the heat engine using the Carnot cycle, the fuel cell directly converts the change in free energy of the chemical reaction into electric energy, so that energy can be obtained at a conversion efficiency of 75 to 80% even at a low temperature.

【0004】一般的な燃料電池は、負極活性物質、負
極、電解質、正極、正極活性物質により構成されてお
り、負極活性物質として水素又はメタノール、正極活性
物質として酸素を使用する電池である。化学反応の結
果、電気エネルギーのほかに水と熱が生成されるだけで
あるため環境負荷とならない点で注目されている。ま
た、燃料電池の単位重量当たりの出力電力は、リチウム
イオン電池が150Wh/kg(ワットアワー/キログ
ラム)程度であるのに対して、6600Wh/kg(水
素の重量)と、非常に大きい点が特徴である。
A general fuel cell is composed of a negative electrode active material, a negative electrode, an electrolyte, a positive electrode and a positive electrode active material, and uses hydrogen or methanol as the negative electrode active material and oxygen as the positive electrode active material. As a result of the chemical reaction, only water and heat are generated in addition to electric energy, and it is attracting attention because it has no environmental impact. Also, the output power per unit weight of the fuel cell is 6600 Wh / kg (weight of hydrogen), which is very large, compared to about 150 Wh / kg (watt hour / kg) of the lithium-ion battery. Is.

【0005】燃料電池は、電解質の種類により、リン酸
型燃料電池(PAFC)、溶融炭酸塩型燃料電池(MC
FC)、固体電解型燃料電池(SOFC)、固体高分子
型燃料電池(PEFC)等に分類できる。図14に示す
燃料電池100は、固体電解型燃料電池であって、一般
的な構成として固体高分子電解質膜101と、電極触媒
102と、酸素電極(正極)103と、燃料電極(負
極)104と、セパレータ105とを備えており、中央
に位置する固体高分子電解質膜101の両側が白金粒子
を付着させた炭素繊維からなる電極触媒102によって
挟まれ、さらに両側を酸素電極103と燃料電極104
とによって挟まれ、1つのセルを構成している。一般的
には、燃料として水素が用いられるため、以下、電極1
04を水素電極104と記す。
Fuel cells are classified into phosphoric acid fuel cells (PAFC) and molten carbonate fuel cells (MC) depending on the type of electrolyte.
FC), solid oxide fuel cell (SOFC), polymer electrolyte fuel cell (PEFC), etc. The fuel cell 100 shown in FIG. 14 is a solid electrolytic fuel cell, and as a general configuration, a solid polymer electrolyte membrane 101, an electrode catalyst 102, an oxygen electrode (positive electrode) 103, and a fuel electrode (negative electrode) 104. And a separator 105, and both sides of the solid polymer electrolyte membrane 101 located in the center are sandwiched by an electrode catalyst 102 made of carbon fiber to which platinum particles are adhered, and further both sides are provided with an oxygen electrode 103 and a fuel electrode 104.
It is sandwiched between and and constitutes one cell. In general, hydrogen is used as a fuel, so that the electrode 1
04 is referred to as a hydrogen electrode 104.

【0006】固体高分子電解質膜101は、イオン伝導
性が高く、反応生成物をイオンとして含有することがで
きるものが用いられている。また、酸素電極103及び
水素電極104には、ガス流路が形成されている。固体
高分子電解質膜101の厚さが20μm〜50μm程度
であるが、水素及び酸素の流路を設けた酸素電極103
と水素電極104とセパレータとを組み合わせると、1
セルの厚みは、3〜6mmとなる。
As the solid polymer electrolyte membrane 101, one having a high ionic conductivity and capable of containing a reaction product as an ion is used. A gas flow path is formed in the oxygen electrode 103 and the hydrogen electrode 104. The solid polymer electrolyte membrane 101 has a thickness of about 20 μm to 50 μm, but the oxygen electrode 103 is provided with hydrogen and oxygen channels.
When the hydrogen electrode 104 and the separator are combined, 1
The thickness of the cell is 3 to 6 mm.

【0007】この燃料電池100では、酸素と水素とが
ガス流路に供給されると、水素ガスは、白金の触媒作用
によって電子を放出して水素イオンとなり、固体高分子
電解質膜101を通過して酸素側に移動する。
In this fuel cell 100, when oxygen and hydrogen are supplied to the gas flow path, the hydrogen gas releases electrons due to the catalytic action of platinum to become hydrogen ions, and passes through the solid polymer electrolyte membrane 101. Move to the oxygen side.

【0008】例えば、活性物質として水素と酸素とを用
いた燃料電池では、1セル当たりの発電電圧の理論値
は、1.23Vになるが、電極から電圧を取り出す際に
は、触媒の影響による活性化分極、電解質の抵抗及び電
解質と電極との間の抵抗による抵抗分極、ガスや水など
の移動物質に伴う拡散分極等を要因とする電圧降下によ
って、実際に取り出すことができる電位差は、1セル当
たり0.6〜0.7V程度まで低下する。したがって、
用途(電動機)に応じた電圧を確保するには、図14に
示したセルを複数重ね合わせ、図15に示すようなスタ
ック構造とすることによって所望の電圧を得る必要があ
る。図15に示した燃料電池セルのスタック構造では、
燃料電池100〜100を積層し両端に集電板10
6、107を設け、さらに水素ガス流路を設けた構造に
なっている。
For example, in a fuel cell using hydrogen and oxygen as active substances, the theoretical value of the generated voltage per cell is 1.23 V, but when the voltage is taken out from the electrode, it depends on the influence of the catalyst. The potential difference that can be actually taken out is 1 due to the voltage drop due to activation polarization, resistance of the electrolyte and resistance polarization between the electrolyte and the electrode, and diffusion polarization accompanying transfer substances such as gas and water. It decreases to about 0.6 to 0.7 V per cell. Therefore,
In order to secure the voltage according to the application (electric motor), it is necessary to obtain a desired voltage by stacking a plurality of cells shown in FIG. 14 and forming a stack structure as shown in FIG. In the fuel cell stack structure shown in FIG.
Fuel cells 100 1 to 100 n are stacked and current collector plates 10 are provided at both ends.
6, 107 are provided, and a hydrogen gas flow path is further provided.

【0009】電動機は、一定電圧で回動し続けること
は、殆どなく、トルクや回動方向を制御されて用いられ
るのが一般的である。そのため、燃料電池と電動機との
間には、電圧変換回路や直流から交流へと周波数を変換
する周波数変換回路等のような電動機の動作制御を行う
ための回路が併設される。
The electric motor rarely continues to rotate at a constant voltage, and is generally used by controlling the torque and the rotating direction. Therefore, a circuit for controlling the operation of the electric motor, such as a voltage conversion circuit or a frequency conversion circuit for converting the frequency from DC to AC, is provided between the fuel cell and the electric motor.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように燃料電
池は、75〜80%という高い変換効率でエネルギーを
得られるという利点があるにもかかわらず、燃料電池と
電動機との間に設けられる電圧変換回路や周波数変換回
路におけるエネルギー損失が無視できない程度に大きい
という欠点があった。
As described above, the fuel cell has the advantage that energy can be obtained with a high conversion efficiency of 75 to 80%, but the voltage provided between the fuel cell and the electric motor. There is a drawback that the energy loss in the conversion circuit and the frequency conversion circuit is so large that it cannot be ignored.

【0011】燃料電池を備える電動機に用いられる電圧
変換回路や周波数変換回路としては、これら各回路の損
失をできる限り最小にするために、図16及び図17に
示すようなスイッチ素子のオンとオフとを利用した回路
が用いられており、スイッチ素子としては、動作信頼
性、動作速度、また電流値に殆ど依存しない0.4V〜
1V程度の順方向電圧特性を有する等の点から半導体電
力素子が使用されている。しかし、電池と電動機との間
に半導体電力素子が介在すると、素子の個数に応じて電
圧降下と電力損失とが発生する。例えば、電力素子に
0.4Vの順方向電圧降下が存在した場合、電池の出力
電圧が0.7Vであれば、電動機に印加される電圧は、
理論的には、0.2Vとなる。これでは、電力素子を2
個直列に用いた回路では、十分な電圧が取り出せないこ
とになる。
As a voltage conversion circuit and a frequency conversion circuit used in an electric motor having a fuel cell, in order to minimize the loss of each of these circuits, switching elements as shown in FIGS. 16 and 17 are turned on and off. And a circuit utilizing the above is used as the switching element, and the switching element has 0.4V to
A semiconductor power device is used because it has a forward voltage characteristic of about 1V. However, if the semiconductor power element is interposed between the battery and the electric motor, a voltage drop and power loss occur depending on the number of elements. For example, if there is a forward voltage drop of 0.4V in the power element and the output voltage of the battery is 0.7V, the voltage applied to the motor is
Theoretically, it becomes 0.2V. In this, 2 power elements
With the circuit used in series, a sufficient voltage cannot be taken out.

【0012】燃料電池では、主として発熱などを考慮し
て半導体素子の順方向損失が5%以下であることが望ま
しいとされるため、8V以上の電圧が制御回路のために
使用されていた。
In the fuel cell, since it is desirable that the forward loss of the semiconductor element be 5% or less mainly considering heat generation and the like, a voltage of 8 V or more has been used for the control circuit.

【0013】すなわち、従来の燃料電池では、制御にか
かる電圧を予め考慮した上で、必要となる電圧が十分取
り出せるだけの単位セルを複数枚重ねてスタック構造と
することで所望の電圧を得ていた。
That is, in the conventional fuel cell, the desired voltage is obtained by stacking a plurality of unit cells in which a required voltage can be sufficiently taken out in consideration of the control voltage in advance. It was

【0014】ところが、エネルギー損失の観点からは、
直列するセルの数を少なくすることが望ましく、特に、
スタック構造を有する燃料電池では、本体全体の電池性
能及び電池特性が、最も性能の劣るセルによって決まっ
てしまうという問題点があった。さらに、スタック構造
は、ガス流路を設けたセルを積層した構造であるため、
ほかの電池に比べて構造が複雑化し、これに伴って製造
コストが嵩むという問題点もある。
However, from the viewpoint of energy loss,
It is desirable to reduce the number of cells in series, especially
The fuel cell having the stack structure has a problem that the cell performance and cell characteristics of the entire main body are determined by the cell having the poorest performance. Furthermore, since the stack structure is a structure in which cells with gas channels are stacked,
There is also a problem that the structure becomes more complicated than other batteries, and the manufacturing cost increases accordingly.

【0015】一方、直流電動機の歴史は、古く、種々の
構造及びその特性も周知となっており、構造によるトル
ク制御手法も確立されている。
On the other hand, the DC motor has a long history and various structures and their characteristics are well known, and a torque control method based on the structure has been established.

【0016】制御手法の一例としては、他励磁方式が知
られている。他励電動機とは、図18に示すように、界
磁と電気子がそれぞれ独立に制御される直流電動機であ
る。他励電動機の場合、界磁電流を制御すれば、回転数
特性及びトルク量が制御できる。制御の容易さの点から
は、界磁電流を固定して電機子電流を制御する手法も用
いられている。
As an example of the control method, a separate excitation method is known. The separately excited motor is a DC motor in which the field and the armature are independently controlled, as shown in FIG. In the case of a separately excited motor, the rotation speed characteristic and the torque amount can be controlled by controlling the field current. From the viewpoint of ease of control, a method of fixing the field current and controlling the armature current is also used.

【0017】また、電動機は、回動部と固定部からなる
が、回動部に永久磁石を使う構造か、かご型巻線構造を
採用する誘導電動機型の構造とする以外では、回動部に
設けた回動部巻線に電力を供給する必要がある。回動部
巻線に電力を供給するためには、整流子とブラシ装置の
組み合わせか、スリップリングとブラシ装置を用いる。
ここで、整流子とブラシ装置の組み合わせ、或いはスリ
ップリングとブラシ装置の組み合わせでは、この構成部
分で0.6V程度の電圧降下が生じるため、回転子巻線
に電力を供給するに際して、エネルギー損失を減少して
電動機を小型化するためには、やはり、8V前後の電圧
が制御のために必要とされる。
The electric motor is composed of a rotating portion and a fixed portion. However, the rotating portion has a structure other than that of using a permanent magnet for the rotating portion or an induction motor type structure adopting a cage winding structure. It is necessary to supply electric power to the rotating portion winding provided in the. A combination of a commutator and a brush device or a slip ring and a brush device is used to supply power to the rotating winding.
Here, in the combination of the commutator and the brush device, or in the combination of the slip ring and the brush device, a voltage drop of about 0.6 V occurs in this component portion, and therefore energy loss occurs when power is supplied to the rotor winding. In order to reduce and downsize the motor, a voltage of around 8V is still required for control.

【0018】一般的な電池と電動機を用いた移動装置の
具体例として、例えば、電動式車椅子等の電動式移動装
置がある。この場合、発生電圧が限られた電池を直列に
接続して12V前後の電圧を得て、さらに制御の容易さ
から、電機子電圧を直接、スイッチングレギュレータで
制御する等の手法がとられている。
As a specific example of a general moving device using a battery and an electric motor, there is an electric moving device such as an electric wheelchair. In this case, a battery having a limited generated voltage is connected in series to obtain a voltage of around 12V, and for easier control, a method of directly controlling the armature voltage with a switching regulator is used. .

【0019】しかし、このように、動力電源として電池
を使用する場合、一般的に所定の電圧を得るための電池
の直列化若しくは電池の大型化が避けられない。特に、
燃料電池では、水素吸蔵体の改良により燃料貯蔵部分の
小型化が進んだとしても、エネルギー損失を考慮しつつ
所望の電圧を得るためにスタック構造(電池の直列化)
を採用する点は変わらないため、現状のままでは燃料電
池構造の複雑化は解消されない。
However, when a battery is used as a power source in this way, it is generally unavoidable to serialize the battery to obtain a predetermined voltage or increase the size of the battery. In particular,
In the fuel cell, a stack structure (serialization of cells) to obtain a desired voltage while considering the energy loss even if the fuel storage part is downsized due to the improvement of the hydrogen storage
Since the point of adopting is unchanged, the complexity of the fuel cell structure cannot be solved under the current conditions.

【0020】そこで本発明は、このような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、電力損失が少なく、発電
電圧の低い電池からであっても効率的に電力を取り出す
ことができる電動機及び電動機制御方法を提供すること
を目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and an electric motor and an electric motor capable of efficiently extracting electric power even from a battery having a small electric power loss and a low generated voltage. An object of the present invention is to provide a motor control method.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明に係る電動機は、所定電圧以下の電機子
電力が印加される電機子巻線を有する電機子と、界磁電
力が印加される界磁巻線を有する界磁と、界磁が設けら
れた回転子と、界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界
磁電流制御手段とを備え、界磁電流制御手段は、当該界
磁電流制御手段に入力される入力電圧を電機子巻線の電
圧よりも大とし、界磁電力と電機子電力の最大値との比
が電機子電力の1/100〜1/10になるように界磁
電流の大きさを制御することによって回転子の回転数を
制御することを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, an electric motor according to the present invention has an armature having an armature winding to which armature power of a predetermined voltage or less is applied, and a field power. A field magnet having a field winding to be applied, a rotor provided with the field magnet, and a field current controller for controlling a field current flowing in the field winding are provided. The input voltage input to the field current control means is set higher than the voltage of the armature winding, and the ratio of the field power to the maximum value of the armature power is 1/100 to 1/10 of the armature power. It is characterized in that the number of rotations of the rotor is controlled by controlling the magnitude of the field current so that

【0022】ここで、電機子は、発電巻線を有し、この
発電巻線において、回転子の回転を制動する際に界磁か
ら回生電流を得るようになっている。また、この電動機
は、界磁電力を得るための界磁用電源を備えており、回
生電流によってこの界磁用電源を充電する。
Here, the armature has a power generation winding, and in this power generation winding, a regenerative current is obtained from the field when braking the rotation of the rotor. Further, this electric motor is equipped with a field power source for obtaining field power, and the field power source is charged with a regenerative current.

【0023】また、電源を水素を用いた燃料電池とした
場合、この水素電池から排出される水を電気分解する電
気分解手段を備え、回生電流を用いて電気分解手段にお
いて水を分解する。
Further, when the fuel cell using hydrogen is used as the power source, it is provided with an electrolyzing means for electrolyzing the water discharged from the hydrogen cell, and the water is decomposed in the electrolyzing means using the regenerative current.

【0024】また、上述した目的を達成するために、本
発明に係る電動機は、所定電圧以下の電機子電力が印加
される電機子巻線を有する電機子と、界磁電力が印加さ
れる界磁巻線を有する界磁と、界磁が設けられた回転子
と、界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御
手段と、電機子、界磁及び回転子を外部と隔離し保護す
る筐体とを備え、筐体に固定された固定側送電トランス
から回転子に固定された回動側回動側送電トランスを介
して界磁巻線に界磁電流を送電することによって回転さ
れる非接触モータ部を構成し、界磁電流制御手段は、当
該界磁電流制御手段に入力される入力電圧を電機子巻線
の電圧よりも大とし、界磁電力と電機子電力の最大値と
の比が電機子電力の1/100〜1/10になるように
界磁電流の大きさを制御することによって回転子の回転
数を制御し、さらに、筐体内には、冷媒としての水素ガ
スを充填することを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the motor according to the present invention has an armature having an armature winding to which armature power of a predetermined voltage or less is applied, and a field to which field power is applied. A field having a magnetic winding, a rotor provided with the field, field current control means for controlling a field current flowing in the field winding, and an armature, a field and a rotor isolated from the outside. By transmitting a field current to the field winding from the fixed side power transmission transformer fixed to the case via the rotation side rotation side power transmission transformer fixed to the rotor. The field current control means constitutes a rotated non-contact motor section, and the input voltage input to the field current control means is set to be higher than the voltage of the armature winding, and the field power and the armature power are The magnitude of the field current so that the ratio with the maximum value is 1/100 to 1/10 of the armature power. And controlling the rotational speed of the rotor by controlling further the housing is characterized by filling the hydrogen gas as a refrigerant.

【0025】ここで、電源は、水素を用いた燃料電池と
することが好ましい。この場合、燃料電池と筐体の一部
とを空間的に導通し水素を共有する。また、燃料電池を
筐体の外周面に沿って捲着する。
Here, the power source is preferably a fuel cell using hydrogen. In this case, the fuel cell and a part of the housing are spatially conducted to share hydrogen. Further, the fuel cell is wound around the outer peripheral surface of the housing.

【0026】さらに、上述した目的を達成するために、
本発明に係る電動機の制御方法は、界磁電流制御手段に
入力される入力電圧を電機子巻線の電圧よりも大とし、
界磁電力と電機子電力の最大値との比が上記電機子電力
の1/100〜1/10になるように界磁電流の大きさ
を制御することによって上記回転子の回転数を制御する
界磁電流制御工程を有することを特徴とする。
Further, in order to achieve the above-mentioned object,
The control method of the electric motor according to the present invention makes the input voltage input to the field current control means larger than the voltage of the armature winding,
The rotation speed of the rotor is controlled by controlling the magnitude of the field current so that the ratio of the field power to the maximum value of the armature power is 1/100 to 1/10 of the armature power. It is characterized by having a field current control step.

【0027】また、このとき、回転子の回転を制動する
際に界磁から回生電流を得る工程を設け、得られた回生
電流によって界磁電力を得るための界磁用電源を充電す
る。特に、電源が燃料電池であれば、回生電流によって
この燃料電池から排出される水を電気分解する電気分解
工程を設けることもできる。
At this time, a step of obtaining a regenerative current from the field when braking the rotation of the rotor is provided, and the field power supply for obtaining the field power by the obtained regenerative current is charged. In particular, if the power source is a fuel cell, an electrolysis step of electrolyzing water discharged from the fuel cell by a regenerative current can be provided.

【0028】さらにまた、上述した目的を達成するため
に、本発明に係る電動機の制御方法は、界磁電流制御手
段に入力される入力電圧を電機子巻線の電圧よりも大と
し、界磁電力と電機子電力の最大値との比が電機子電力
の1/100〜1/10になるように界磁電流の大きさ
を制御することによって回転子の回転数を制御する界磁
電流制御工程と、筐体内に充填した水素ガスにより非接
触モータ部を冷却する冷却工程とを有する。
Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, in the method of controlling a motor according to the present invention, the input voltage input to the field current control means is set higher than the voltage of the armature winding, and the field magnet is controlled. Field current control for controlling the rotation speed of the rotor by controlling the magnitude of the field current so that the ratio of the power to the maximum value of the armature power is 1/100 to 1/10 of the armature power. The method includes a step and a cooling step of cooling the non-contact motor unit with hydrogen gas filled in the housing.

【0029】このとき、電源を水素を用いた燃料電池と
すれば、燃料電池と筐体の一部とを空間的に導通するこ
とで、燃料電池と非接触モータ部との間で水素ガスを循
環してもよい。
At this time, if the power source is a fuel cell using hydrogen, the fuel cell and a part of the housing are spatially electrically connected to generate hydrogen gas between the fuel cell and the non-contact motor section. You may circulate.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として示す電
動機は、電力を機械力に変換する電動機であって、所定
の電圧以下の電機子電力が印加される電機子巻線を有す
る電機子と、界磁電力の最大値の比が電機子電力の1/
10以下になるように制御する動作を所定の電圧以上で
実行する界磁電流制御回路と、界磁電流制御回路におい
て制御された界磁電力が印加される界磁巻線を有する界
磁とを備え、界磁電流制御回路における入力電圧を電機
子巻線の電圧よりも大とし、界磁電流制御回路において
界磁電流の大きさを変更することで回転数を制御するこ
とによって、少ない電力量でも効率的に電力を取り出せ
るようにした電動機である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An electric motor shown as an embodiment of the present invention is an electric motor for converting electric power into mechanical force and has an armature winding to which armature electric power of a predetermined voltage or less is applied. And the ratio of the maximum value of the field power is 1 / of the armature power
A field current control circuit that executes an operation of controlling the voltage to be 10 or less at a predetermined voltage or more, and a field having a field winding to which the field power controlled by the field current control circuit is applied. The field current control circuit has an input voltage higher than the voltage of the armature winding, and the field current control circuit changes the magnitude of the field current to control the rotation speed, thereby reducing the amount of power consumption. However, it is an electric motor that can take out electric power efficiently.

【0031】本具体例の詳細な説明に入る前に、まず、
他励電動機の速度特性について説明する。電動機の回転
数n及びトルクTは、電機子巻線抵抗をR、電機子電
流をI、磁極の磁束をΦ、電動機の印加電圧をVとす
ると、電動機に固有な定数をkとしたとき、以下の式
(1)、式(2)で表される。 n=(V−R)/k・Φ (1) T=k・Φ・I/2・π (2) 図19は、式(1)に基づいて、電機子電流Iに対す
る回転数nの特性曲線を示したものである。
Before starting the detailed description of this example, first,
The speed characteristic of the separately excited motor will be described. When the armature winding resistance is R a , the armature current is I a , the magnetic flux of the magnetic pole is Φ, and the applied voltage of the motor is V, the rotation speed n and the torque T of the motor are k, a constant peculiar to the motor. Then, it is expressed by the following equations (1) and (2). n = (V−R a I a ) / k · Φ (1) T = k · Φ · I a / 2 · π (2) FIG. 19 is based on the formula (1) and is based on the armature current I a . The characteristic curve of the rotation speed n is shown.

【0032】式(1)によれば、電機子巻線抵抗R
十分小さい場合、回転数nは、電機子電流Iによらず
一定の値を示す。式(1)からわかるように、磁束Φと
回転数nは、互いに反比例する。また一般的に、電機子
反作用の影響は、無視できる程度に小さいため、磁束Φ
は、界磁電流Iに比例している。
According to the equation (1), when the armature winding resistance R a is sufficiently small, the rotation speed n shows a constant value regardless of the armature current I a . As can be seen from the equation (1), the magnetic flux Φ and the rotation speed n are inversely proportional to each other. In addition, since the effect of armature reaction is generally negligible, the magnetic flux Φ
Is proportional to the field current If .

【0033】続いて、界磁電流Iと回転数nとの関係
を図20に示す。また、Iが一定であるときのトルク
Tのグラフを図21に示す。このときトルクTは、I
に比例することがわかる。但し、Iが大きくなると、
電機子反作用の影響で磁束Φが減少するため、トルクT
は、やや低下する挙動を示す。このことから、例えば、
他励電動機を速度制御の用途として用いる際には、界磁
電流を制御すればよい。
Next, FIG. 20 shows the relationship between the field current If and the rotation speed n. 21 shows a graph of the torque T when I f is constant. At this time, the torque T is I a
It turns out that it is proportional to. However, when I a increases,
Since the magnetic flux Φ decreases due to the armature reaction, the torque T
Indicates a slightly lowering behavior. From this, for example,
When the separately excited motor is used for speed control, the field current may be controlled.

【0034】式(1)によれば、界磁電流の向きを逆転
すれば、磁束Φの極性が逆となって回動方向を逆転する
ことができることがわかる。また、界磁電流を流すこと
によって界磁を発生させるのに必要な電力と、電機子に
電流を流すことによってトルクを発生させるのに必要な
電力との比は、設計により任意に定めることができる。
According to the equation (1), it is understood that if the direction of the field current is reversed, the polarity of the magnetic flux Φ is reversed and the rotation direction can be reversed. Further, the ratio of the power required to generate the field by passing the field current and the power required to generate the torque by passing the current to the armature can be arbitrarily determined by design. it can.

【0035】したがって、式(1)によれば、磁束Φを
小さくした条件下で、同程度の回転数及びトルクを得る
には、電機子電流Iを増大すればよいことがわかる。
[0035] Therefore, according to equation (1), under conditions of reduced flux [Phi, to obtain the speed and torque of the same degree, it can be seen that it is sufficient increase armature current I a.

【0036】但し、電機子は、主に電力を機械力に変換
し、界磁は、電力を機械力に変換するための媒介となる
磁束を作り出している。但し、電機子も磁束を作り出
し、界磁との磁束の相互作用により機械力を生じる場合
もあり、界磁により作り出された磁束も機械力に変換さ
れる場合もある。
However, the armature mainly converts electric power into mechanical force, and the field magnet creates a magnetic flux serving as a medium for converting electric power into mechanical force. However, the armature may also generate a magnetic flux, and a mechanical force may be generated by the interaction of the magnetic flux with the field, and the magnetic flux generated by the field may be converted into a mechanical force.

【0037】本発明は、上述した既知の他励電動機の一
般的特性に注目して、界磁電力と電機子の最大電力との
比を、従来の一般的範囲である1/10より小さい値と
して、1/100以上、1/10以下に設定し、さらに
界磁制御回路の入力電圧を電機子巻線の電圧より高く設
定することにより、低い電機子巻線電圧でも安定した損
失のない制御を可能にするとともに、電池から効率的に
大電流を取り出すことを可能にするものである。
In the present invention, paying attention to the general characteristics of the above-mentioned known separately excited motor, the ratio of the field power to the maximum power of the armature is set to a value smaller than 1/10 which is a conventional general range. As 1/100 or more and 1/10 or less, and by setting the input voltage of the field control circuit higher than the voltage of the armature winding, stable control without loss is possible even with a low armature winding voltage. In addition, it is possible to efficiently extract a large current from the battery.

【0038】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して詳細に説明する。以下に示す各具体例の説明
では、燃料電池に限らず一般的な電池に関する場合は、
単に「電池」と記載し、燃料電池に限定する場合につい
ては、「燃料電池」と記載して一般的な電池と区別す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of each specific example, in the case of not only a fuel cell but a general battery,
When simply described as “battery” and limited to a fuel cell, it is described as “fuel cell” to distinguish from a general battery.

【0039】本発明の第1の具体例として示す電動機
は、この電動機の動力源と、動力源の電力を機械力に変
換するためのモータ部と、モータ部を制御する制御部と
を備えている。具体的な構成を図1に示す。
An electric motor shown as a first specific example of the present invention comprises a power source of the electric motor, a motor section for converting electric power of the power source into mechanical force, and a control section for controlling the motor section. There is. A specific configuration is shown in FIG.

【0040】電動機1は、動力源として電池11を用い
る。この電池11は、一般的な電池であり、電池電圧が
4V以下であるものを用いる。例えば、リチウムイオン
電池であれば1セル程度、ニッケルカドミウム電池、ニ
ッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池であれ
ば1〜3セル等が適切である。
The electric motor 1 uses a battery 11 as a power source. The battery 11 is a general battery and has a battery voltage of 4 V or less. For example, about 1 cell is suitable for a lithium-ion battery, and 1 to 3 cells are suitable for a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery, and a lead storage battery.

【0041】モータ部は、界磁巻線14が巻回された回
転子12と、電機子巻線13と、ブラシ部15a,15
bと、整流子16とを有している。すなわち、このモー
タ部は、ブラシ型モータであって、電磁石型の界磁を備
えたものである。また、上記モータ部を制御する制御部
として、界磁巻線14の界磁電流を制御する界磁電流制
御回路17と、電磁石を構成する界磁巻線14への電流
電源としての界磁用電源18とを備えている。
The motor section includes a rotor 12 around which a field winding 14 is wound, an armature winding 13, and brush sections 15a, 15
It has b and the commutator 16. That is, this motor section is a brush type motor, and is provided with an electromagnet type field. Further, a field current control circuit 17 for controlling a field current of the field winding 14 as a control section for controlling the motor section, and a field power source as a current power source for the field winding 14 constituting the electromagnet. And a power supply 18.

【0042】第1の具体例では、電機子巻線13を固定
側に設け、界磁巻線14を回動側に設ける。界磁巻線1
4には、ブラシ部15a,15bと整流子16を介して
電力が供給される。本具体例では、界磁巻線14に供給
される電力が電機子巻線13に供給される電力の1/1
0以下になるように、予め設計する。本具体例では、電
機子巻線13として、低電圧であっても十分な電流が流
せるような低抵抗の太線を用いる。
In the first specific example, the armature winding 13 is provided on the fixed side and the field winding 14 is provided on the rotating side. Field winding 1
Electric power is supplied to 4 through the brush portions 15a and 15b and the commutator 16. In this specific example, the electric power supplied to the field winding 14 is 1/1 of the electric power supplied to the armature winding 13.
It is designed in advance to be 0 or less. In this specific example, as the armature winding 13, a thick wire having a low resistance that allows a sufficient current to flow even at a low voltage is used.

【0043】また、電動機1には、電池11と電機子巻
線13との間に機械式スイッチ19が設けられている。
この機械式スイッチ19は、電動機の回転力を停止する
ためにあり、半導体素子とは異なり、順方向電圧が生じ
ることもなく、特に大型の機械式スイッチを用いれば、
この機械式スイッチ19を適用することによる抵抗値を
導線抵抗に対して十分小さくできる。
Further, the electric motor 1 is provided with a mechanical switch 19 between the battery 11 and the armature winding 13.
This mechanical switch 19 is for stopping the rotational force of the electric motor, and unlike a semiconductor element, does not generate a forward voltage. Especially, if a large mechanical switch is used,
By applying this mechanical switch 19, the resistance value can be made sufficiently smaller than the conductor resistance.

【0044】電池11からの電力供給線は、機械式スイ
ッチ19を経由して電機子巻線13に接続されている。
電動機1では、このように電子回路を介することなく、
電池11の電力を機械式スイッチ19を経由して、或い
は直接電機子巻線13に供給するようにしたことによっ
て、この回路部分でのエネルギー損失は、主として、導
線の抵抗による微小な損失のみである。さらに、この導
線抵抗を小さく抑えるために、可能な限り電池11と電
機子巻線13とを近接した構造とし、導線を可能な限り
太く短くする。また、上述した電動機1では、電機子巻
線13とコアのボリュームを界磁巻線14とコアのボリ
ュームより大幅に大きくすれば、この電力の比率を任意
に設定できる。
The power supply line from the battery 11 is connected to the armature winding 13 via the mechanical switch 19.
In the electric motor 1, as described above, without using an electronic circuit,
By supplying the electric power of the battery 11 directly to the armature winding 13 via the mechanical switch 19, the energy loss in this circuit portion is mainly only a minute loss due to the resistance of the lead wire. is there. Further, in order to reduce the resistance of the conductor wire, the battery 11 and the armature winding 13 are made as close to each other as possible, and the conductor wire is made as thick and short as possible. Further, in the above-described electric motor 1, if the volume of the armature winding 13 and the core is made significantly larger than the volume of the field winding 14 and the core, this power ratio can be set arbitrarily.

【0045】このように本具体例では、電圧降下を防ぐ
配線とし、抵抗値の小さい機械式スイッチを用いること
によって、この経路での損失を殆どなくしている。
As described above, in this example, the wiring for preventing the voltage drop and the mechanical switch having a small resistance value are used, so that the loss in this path is almost eliminated.

【0046】この電動機1のトルク量を制御するに際し
ては、界磁電流制御回路17によって界磁電流を調整し
て直流電動機の回転数を制御する。式(1)によれば、
トルク量は、回転数nの2乗、すなわち電機子電流I
の2乗に比例することになる。
When controlling the torque amount of the electric motor 1, the field current control circuit 17 adjusts the field current to control the rotation speed of the DC motor. According to equation (1),
The amount of torque is the square of the rotation speed n, that is, the armature current I a
It will be proportional to the square of.

【0047】また、界磁電流制御回路17に加える電圧
は、設けられたスイッチ素子の順方向電圧に比べて十分
大きくなるようにする。例えば、スイッチ素子での順方
向電圧の10倍以上の電圧になるようにする。これによ
り、界磁電流制御回路17でのエネルギー損失が界磁巻
線14に印加される界磁電力の10%以下となり、界磁
巻線における電力は、例えば、界磁用電源18の電圧を
8Vとした場合には、電機子巻線13の電力の1/10
程度であり、4Vとした場合であっても1/5程度にな
る。そのため、界磁電流制御回路17のスイッチ素子で
の損失は、全体の電力の1%〜2%となり、無視できる
損失に留まる。
The voltage applied to the field current control circuit 17 is set to be sufficiently higher than the forward voltage of the switch element provided. For example, the voltage may be 10 times or more the forward voltage of the switch element. As a result, the energy loss in the field current control circuit 17 becomes 10% or less of the field power applied to the field winding 14, and the power in the field winding is, for example, the voltage of the field power supply 18. When set to 8V, 1/10 of the power of the armature winding 13
It is about 1/5, and is about ⅕ even at 4V. Therefore, the loss in the switching element of the field current control circuit 17 is 1% to 2% of the total power, which is a negligible loss.

【0048】界磁巻線14における電力は、電機子巻線
13における電力と比べて十分小さくなるように設計さ
れているため、界磁用電源18からの供給電力は、電池
11の供給電力より十分小さくなっている。
Since the electric power in the field winding 14 is designed to be sufficiently smaller than the electric power in the armature winding 13, the electric power supplied from the field power supply 18 is smaller than the electric power supplied to the battery 11. It is small enough.

【0049】図2に、電動機1における界磁電流制御回
路17と、この界磁電流制御回路17に接続された界磁
用電源18を示す。界磁電流制御回路17としては、ダ
ウンタイプのスイッチングレギュレータを用いることが
できる。界磁電流制御回路17は、スイッチ素子21,
22,23,24と、インダクタンス25と、コンデン
サ26とを備え、電池11より電圧が高く且つ電池11
より小電力容量の界磁用電源18に接続されている。こ
こでは、電池11より大きい4V以上の界磁用電源を用
いている。この界磁電流制御回路17は、ブラシ部15
a,15bと整流子16を介して界磁巻線14に電力を
供給するとともに、界磁巻線14の電流を制御して界磁
の磁束方向を回転角度に応じて変化させている。
FIG. 2 shows a field current control circuit 17 in the electric motor 1 and a field power supply 18 connected to the field current control circuit 17. As the field current control circuit 17, a down type switching regulator can be used. The field current control circuit 17 includes a switch element 21,
22, 23, 24, an inductance 25, and a capacitor 26, and have a higher voltage than the battery 11 and
It is connected to the field power source 18 having a smaller power capacity. Here, a field power source of 4 V or more, which is larger than the battery 11, is used. The field current control circuit 17 includes a brush unit 15
Power is supplied to the field winding 14 via a and 15b and the commutator 16, and the current of the field winding 14 is controlled to change the magnetic flux direction of the field according to the rotation angle.

【0050】スイッチ素子24は、ブラシ部15aに接
続されるA端子を正極性とするときにオンになり、スイ
ッチ素子21、スイッチ素子23は、オフである。スイ
ッチ素子22のオンのデューティに応じてA点の電位が
定まる。すなわち、スイッチ素子22のオン時間が長い
と、A点の電圧は、正方向へ上昇する。
The switch element 24 is turned on when the A terminal connected to the brush portion 15a has a positive polarity, and the switch elements 21 and 23 are off. The potential at the point A is determined according to the ON duty of the switch element 22. That is, when the switching element 22 is on for a long time, the voltage at the point A rises in the positive direction.

【0051】また、スイッチ素子21は、ブラシ部15
aに接続されるA端子を負極性とするときにオンとさ
れ、このときスイッチ素子22、スイッチ素子24は、
オフである。スイッチ素子23のオンのデューティに応
じてA点の電位が定まる。すなわち、スイッチ素子23
のオン時間が長いと、A点の電圧は、負方向へ上昇す
る。
The switch element 21 has a brush portion 15
It is turned on when the A terminal connected to a has a negative polarity. At this time, the switch elements 22 and 24 are
Off. The potential at the point A is determined according to the ON duty of the switch element 23. That is, the switch element 23
When the ON time of is long, the voltage at the point A rises in the negative direction.

【0052】したがって、界磁電流制御回路17とし
て、このようなスイッチングレギュレータを用いること
により、電力損失のない制御が可能となる。界磁電流制
御回路17により、制御は、以下のように行われる。例
えば、電動機1のトルクを増加させ、回転速度を上げる
場合は、界磁電流を減少させる。このとき電機子電流I
は、増加する。また、回動方向の切り換えは、界磁電
流を逆向きに流すことにより容易に可能である。また、
界磁電流を制御することにより、回転速度の制御、すな
わちこの電動機を備えた移動装置の速度制御が可能とな
る。上述したように、機械式スイッチ19により電機子
電流Iを完全に遮断すれば、回動を停止でき、さら
に、電動機又はこの電動機を装備した移動装置に機械式
ブレーキを併用すれば、より安全に停止できる。
Therefore, the field current control circuit 17 is
And use such a switching regulator
This enables control without power loss. Field current control
The control is performed by the control circuit 17 as follows. An example
For example, increase the torque of the electric motor 1 and increase the rotation speed.
If so, reduce the field current. At this time, the armature current I
aWill increase. In addition, switching the rotation direction
This is easily possible by flowing the flow in the opposite direction. Also,
By controlling the field current, control the rotation speed,
It is possible to control the speed of a moving device equipped with this electric motor.
It As described above, the mechanical switch 19 causes the armature to move.
Current IaBy completely shutting off the
In addition, the motor or the moving device equipped with this motor is mechanical
If you use the brake together, you can stop more safely.

【0053】次に、本発明の第2の具体例として示す電
動機2について、図3を参照して説明する。
Next, an electric motor 2 shown as a second specific example of the present invention will be described with reference to FIG.

【0054】第2の具体例として示す電動機は、図1に
示した電動機の駆動電源として、燃料電池を用いている
点が特徴である。但し、以下の説明において図1と同様
の機能を有する構成に関しては、同一の番号を付して詳
細な説明は省略する。
The electric motor shown as the second specific example is characterized in that a fuel cell is used as a drive power source for the electric motor shown in FIG. However, in the following description, configurations having the same functions as those in FIG. 1 will be assigned the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0055】電動機2は、動力源と、動力源の電力を機
械力に変換するためのモータ部と、モータ部を制御する
制御部とを備えている。具体的には、動力源として燃料
電池31を用いる。燃料電池31としては、図14及び
図15に示した周知の燃料電池が適用可能である。この
燃料電池31には、バルブ32から酸素ガスが供給さ
れ、バルブ33から水素ガスが供給されている。
The electric motor 2 comprises a power source, a motor section for converting the electric power of the power source into mechanical force, and a control section for controlling the motor section. Specifically, the fuel cell 31 is used as a power source. As the fuel cell 31, the well-known fuel cell shown in FIGS. 14 and 15 can be applied. The fuel cell 31 is supplied with oxygen gas from a valve 32 and hydrogen gas from a valve 33.

【0056】モータ部は、界磁巻線14が巻回された回
転子12と、電機子巻線13と、ブラシ部15a,15
bと、整流子16とを有している。すなわち、このモー
タ部は、ブラシ型モータであって、電磁石型の界磁を備
えたものである。また、上記モータ部を制御する制御部
として、界磁巻線14の界磁電流を制御する界磁電流制
御回路17と、電磁石を構成する界磁巻線14への電流
電源としての界磁用電源18とを備えている。
The motor section includes a rotor 12 around which a field winding 14 is wound, an armature winding 13, and brush sections 15a, 15
It has b and the commutator 16. That is, this motor section is a brush type motor, and is provided with an electromagnet type field. Further, a field current control circuit 17 for controlling a field current of the field winding 14 as a control section for controlling the motor section, and a field power source as a current power source for the field winding 14 constituting the electromagnet. And a power supply 18.

【0057】燃料電池31を動力源とする電動機2で
は、印加される電力量は、電圧と電流の積であるため、
1セルで燃料電池を構成する場合、電流を増加するに
は、セル面積を広くすればよいことになる。面積の目安
は、500mA/cm程度が実用的である。大電流を
取り出すためにセル面積を広くすることによって、直列
にする電池の数又はスタック数を減少でき、燃料電池自
体を薄くできる。例えば、1セル当たりの厚みが3mm
〜6mm程度であることからすると、1〜5セルで構成
される燃料電池の場合では、全体の厚さが3〜30mm
程度になる。
In the electric motor 2 using the fuel cell 31 as a power source, the amount of electric power applied is a product of voltage and current,
When configuring a fuel cell with one cell, it is sufficient to increase the cell area in order to increase the current. The area is practically about 500 mA / cm 2 . By increasing the cell area in order to extract a large current, the number of cells or stacks in series can be reduced, and the fuel cell itself can be made thin. For example, the thickness per cell is 3 mm
Since it is about 6 mm, the total thickness is 3 to 30 mm in the case of a fuel cell composed of 1 to 5 cells.
It will be about.

【0058】具体的に、電動式車椅子の場合について考
えると、電動式車椅子で必要となる電力は、100W程
度であるため、1セルの燃料電池の場合、電圧が0.7
Vとすると必要なセル面積は、286cmである。し
たがって、この程度の厚みと面積であれば、車椅子の平
面部材の一部にこの燃料電池を装着でき、電動式車椅子
の駆動部分を小型化・簡素化できる。
Specifically, considering the case of the electric wheelchair, the electric power required for the electric wheelchair is about 100 W, and therefore the voltage is 0.7 in the case of the one-cell fuel cell.
Given V, the required cell area is 286 cm 2 . Therefore, with such a thickness and area, the fuel cell can be mounted on a part of the flat member of the wheelchair, and the driving portion of the electric wheelchair can be downsized and simplified.

【0059】燃料電池を用いた第2の具体例では、水素
ガスの供給によって電力の遮断が調節できるため、機械
式スイッチ19は必要ない。燃料電池を使用した場合も
同様に、導線における電圧降下を防ぐため、電機子巻線
と燃料電池等との間は、低抵抗の太く短い導線で直接接
続する。
In the second embodiment using the fuel cell, the mechanical switch 19 is not necessary because the interruption of the electric power can be adjusted by supplying the hydrogen gas. Similarly, when a fuel cell is used, the armature winding is directly connected to the fuel cell or the like by a thick and short conductor having low resistance in order to prevent a voltage drop in the conductor.

【0060】また、上述した第1の具体例では、電機子
巻線と電池とを直接接続したため、回転数の制御をこの
間で行うことはないが、電源として燃料電池を用いた第
2の具体例では、全体の発電容量を減らし、出力電力に
対する電池の熱損失の割合を増やす、つまり、水素ガス
又は酸素ガスの量を反応可能能力以下の量に調整するこ
とにより発電量が制御され、これにより回転数を制御で
きる。
Further, in the above-described first specific example, since the armature winding and the battery are directly connected, the rotation speed is not controlled during this period, but the second specific example using the fuel cell as the power source is used. In the example, the amount of power generation is controlled by reducing the overall power generation capacity and increasing the ratio of the heat loss of the battery to the output power, that is, adjusting the amount of hydrogen gas or oxygen gas to an amount that is less than or equal to the reactable capacity. The rotation speed can be controlled by.

【0061】電動機1及び電動機2ともに、界磁の電力
は、電機子の電力に比して十分小さく選ばれているた
め、界磁用電源18の供給電力は、電池11の供給電力
より十分小さい。負荷が大きくなると逆起電力が減るこ
とによって、電機子電流Iは増加するため、電池は、
電機子電流Iに応じた電流を供給する。本具体例のよ
うに電源として燃料電池を用いた場合、化学反応も電機
子電流Iに応じて進行することになる。また、水素と
酸素の消費量は、トルク量に応じて増加する。
Since the electric field power is selected to be sufficiently smaller than the electric power of the armature in both the electric motor 1 and the electric motor 2, the electric power supplied by the field power supply 18 is sufficiently smaller than the electric power supplied by the battery 11. . As the load increases, the back electromotive force decreases and the armature current I a increases, so the battery
Supplying a current corresponding to the armature current I a. When a fuel cell is used as a power source as in this example, the chemical reaction also proceeds according to the armature current I a . Further, the consumption amount of hydrogen and oxygen increases according to the torque amount.

【0062】また、界磁では、高電圧且つ小消費電力が
要求されるため、電動機1及び電動機2では、例えば、
小型のセルを10段程度組み合わせてスタックした燃料
電池を界磁用電源18として使用してもよい。また、ニ
ッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイ
オン電池、鉛蓄電池等の周知の電池をスタックして使用
する、或いは直列接続して使用することもできる。
Since the field requires high voltage and low power consumption, the electric motor 1 and the electric motor 2 are, for example,
A fuel cell in which small cells are combined and stacked in about 10 stages may be used as the field power supply 18. Further, well-known batteries such as a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery, and a lead storage battery can be stacked and used, or can be connected in series and used.

【0063】また、第1の具体例、第2の具体例とも
に、燃料バルブを閉じること、或いは機械式スイッチ1
9を切り換えることで電機子電流Iを完全にオフにす
ることによって、確実に回転停止が行える。さらに、燃
料バルブ又は機械式スイッチに加えて、機械式ブレーキ
を併用することにより、回転停止を確実且つ安全に行う
ことができる。
In both the first and second specific examples, the fuel valve is closed or the mechanical switch 1 is used.
By completely switching off the armature current I a by switching 9, the rotation can be surely stopped. Further, by using a mechanical brake in addition to the fuel valve or the mechanical switch, the rotation can be stopped surely and safely.

【0064】続いて、第3の具体例として示す電動機3
を図4に示す。第3の具体例として示す電動機3は、図
1に示した電動機1の構成に加えて、回生電流を得るた
めの発電付加巻線34を備えている点が特徴である。つ
まり、電動機3は、発電付加巻線34において、回転力
の制動時に電気エネルギーを回生し、このとき得られた
回生電流によって界磁用電源18を充電することができ
る。
Subsequently, the electric motor 3 shown as a third concrete example.
Is shown in FIG. The electric motor 3 shown as the third specific example is characterized in that in addition to the configuration of the electric motor 1 shown in FIG. 1, a power generation additional winding 34 for obtaining a regenerative current is provided. That is, the electric motor 3 can regenerate electric energy in the power generation additional winding 34 when braking the rotational force, and charge the field power supply 18 with the regenerative current obtained at this time.

【0065】電動機3は、動力源と、動力源の電力を機
械力に変換するためのモータ部と、モータ部を制御する
制御部といった上述の電動機1及び電動機2と同様の基
本構成を有しているため、図1と同様の機能を有する構
成に関しては、同一の番号を付して詳細な説明は省略す
る。
The electric motor 3 has the same basic structure as the electric motor 1 and the electric motor 2 described above, such as a power source, a motor section for converting the electric power of the power source into a mechanical force, and a control section for controlling the motor section. Therefore, the configurations having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0066】発電付加巻線34は、電機子巻線13が設
けられている電機子コアに、電機子巻線13によってつ
くられる界磁磁束に対して錯交するように設けられてい
る。回転を制動する際に得られる電流によって、界磁用
電源28を充電することができる。
The power generation additional winding 34 is provided in the armature core provided with the armature winding 13 so as to intersect with the field magnetic flux created by the armature winding 13. The field power supply 28 can be charged by the current obtained when braking the rotation.

【0067】続いて、第4の具体例として示す電動機4
を図5に示す。電動機4は、図3に示した電動機2の構
成に加えて、回生電流を得るための発電付加巻線34
と、電気分解部41とを備えている点が特徴である。つ
まり、電動機4は、発電付加巻線34において回転力の
制動時に電気エネルギーを回生し、このとき得られた回
生電流を用いて、電気分解部41で水の電気分解を行
い、回生エネルギーを水素ガスとして回収することがで
きる。
Subsequently, an electric motor 4 shown as a fourth specific example.
Is shown in FIG. The electric motor 4 includes, in addition to the configuration of the electric motor 2 shown in FIG. 3, a power generation additional winding 34 for obtaining a regenerative current.
And an electrolysis section 41. That is, the electric motor 4 regenerates electric energy in braking the rotational force in the power generation additional winding 34, and uses the regenerative current obtained at this time to electrolyze water in the electrolyzing unit 41 to convert the regenerative energy into hydrogen. It can be recovered as gas.

【0068】電動機4は、動力源と、動力源の電力を機
械力に変換するためのモータ部と、モータ部を制御する
制御部といった上述の電動機1乃至電動機3と同様の基
本構成を有しているため、図1,図3と同様の機能を有
する構成に関しては、同一の番号を付して詳細な説明は
省略する。
The electric motor 4 has the same basic structure as the above-described electric motors 1 to 3 such as a power source, a motor section for converting the electric power of the power source into mechanical force, and a control section for controlling the motor section. Therefore, configurations having the same functions as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0069】燃料電池31を用いた場合、水素ガスのバ
ルブ33、酸素ガスのバルブ32の何れか、或いは両方
のバルブを閉じれば、電動機4は、電機子電流Iが断
たれ、完全に停止される。また、この場合、燃料電池の
電極での反応を防止し、電極を保護する利点も同時に備
える。
When the fuel cell 31 is used, if either the hydrogen gas valve 33, the oxygen gas valve 32, or both valves are closed, the motor 4 is completely stopped because the armature current I a is cut off. To be done. Further, in this case, the reaction at the electrode of the fuel cell is prevented and the electrode is protected at the same time.

【0070】電動機4では、回生動作の際に、燃料電池
31への活性物質が断たれた状態でもなおモータ部が動
き続けた状態で界磁巻線14に電流が流されると、発電
機として動作するものの燃料電池31の電極と電機子と
が常に接続されているため、燃料電池31の電極に電圧
が印加され続け、電極で化学反応が促進されて電極が損
傷する虞がある。燃料の供給を断った後に界磁電流を断
てば、電機子に電圧が誘起されることはなくなるため、
燃料電池31の電極を保護することができるが、このと
き、回生制動はできないという問題点がある。
In the electric motor 4, when a current is passed through the field winding 14 while the motor portion continues to move even when the active substance to the fuel cell 31 is cut off during the regenerative operation, the motor 4 becomes a generator. Although it operates, the electrode of the fuel cell 31 and the armature are always connected, so that a voltage may be continuously applied to the electrode of the fuel cell 31, a chemical reaction may be promoted at the electrode, and the electrode may be damaged. If the field current is cut off after the fuel supply is cut off, no voltage will be induced in the armature.
Although the electrodes of the fuel cell 31 can be protected, there is a problem that regenerative braking cannot be performed at this time.

【0071】発電付加巻線34は、電機子巻線13が設
けられている電機子コアに、電機子巻線13によって生
じる界磁磁束に対して錯交するように設けられることに
よって、上述の欠点を克服している。
The power generation additional winding 34 is provided on the armature core provided with the armature winding 13 so as to intersect with the field magnetic flux generated by the armature winding 13, and thus Overcoming the shortcomings.

【0072】発電付加巻線34に鎖交する界磁磁束は、
回転子の回転にともない変化する。そのため、このよう
に発電付加巻線34を設けることによって、電機子にお
ける電圧以上の電圧を発生できる。また、発電付加巻線
34に生じる電圧をクランプすれば、電機子巻線13に
かかる電圧はクランプ電圧以下に保たれる。クランプと
しては、図4及び図5に概略的に示すように、例えば、
一の導線を電機子巻線13から連続的に巻き上げて発電
付加巻線34とし、さらに巻き上げた端子間に電圧クラ
ンプ素子を接続することが考えられる。
The field magnetic flux interlinking with the power generation additional winding 34 is
It changes with the rotation of the rotor. Therefore, by providing the power generation additional winding 34 in this way, it is possible to generate a voltage higher than the voltage in the armature. Further, if the voltage generated in the power generation additional winding 34 is clamped, the voltage applied to the armature winding 13 is maintained below the clamp voltage. As the clamp, as schematically shown in FIGS. 4 and 5, for example,
It is conceivable to continuously wind up one conductor from the armature winding 13 to form the power generation additional winding 34, and further connect a voltage clamp element between the wound terminals.

【0073】第3の具体例として示す電動機3では、回
生動作時は、発電付加巻線34に接続された回路が電池
に対して大きな負荷となるため、機械式スイッチ19を
オフにして電池11を切り離す必要がある。一方、電動
機4のように燃料電池31を用いた場合、水素ガス又は
酸素ガス、或いは水素ガス及び酸素ガスの両方が燃料電
池に供給されないようにしさえすればよいため、機械式
スイッチ19を設ける必要がなくなる。
In the electric motor 3 shown as the third specific example, during the regenerative operation, the circuit connected to the power generation additional winding 34 puts a large load on the battery. Therefore, the mechanical switch 19 is turned off to turn off the battery 11. Need to be separated. On the other hand, when the fuel cell 31 is used like the electric motor 4, it is only necessary to prevent hydrogen gas or oxygen gas, or both hydrogen gas and oxygen gas from being supplied to the fuel cell. Therefore, it is necessary to provide the mechanical switch 19. Disappears.

【0074】ここで、クランプ素子として二次電池を接
続すると、二次電池の起電圧がクランプされ、回転制動
によるエネルギーが電気エネルギーとして回生される。
また、電気分解部41を接続すると、電気分解に必要な
所定の電圧、すなわち理論電解電圧(1.19V)に過
電圧とオーム損電圧を加えた2V前後の値がクランプさ
れ、回生エネルギーが水素ガスとして回収できる。
Here, when a secondary battery is connected as a clamp element, the electromotive voltage of the secondary battery is clamped and the energy generated by rotational braking is regenerated as electrical energy.
Further, when the electrolysis unit 41 is connected, a predetermined voltage required for electrolysis, that is, a value of about 2 V obtained by adding the overvoltage and the ohmic loss voltage to the theoretical electrolysis voltage (1.19 V) is clamped, and the regenerative energy is hydrogen gas. Can be collected as.

【0075】ここで、電機子巻線13の巻回数をN
発電機付加巻線34の巻回数をNとし、クランプ電圧
をEとすると、燃料電池の電極に印加される電圧E
は、式(3)で表される。
Here, the number of turns of the armature winding 13 is N 1 ,
When the number of turns of the generator additional winding 34 is N 2 and the clamp voltage is E c , the voltage E b applied to the electrodes of the fuel cell is
Is represented by equation (3).

【0076】 E=N/(N+N)E ・・・(3) したがって、NとEを適切に選択することにより、
を最小値に設定できる。これにより、燃料電池31
の電極を保護できる。
E b = N 1 / (N 1 + N 2 ) E c (3) Therefore, by appropriately selecting N 2 and E c ,
E b can be set to a minimum value. As a result, the fuel cell 31
Can protect the electrodes.

【0077】ところで、水素ガスの密度は、空気の7%
であるため、水素を冷媒として用いれば、回転子の風損
を減らすことができる。また、水素の熱伝導度は、空気
の6.7倍、表面放散率は、1.5倍であるため、水素
は、放熱ガスとしても優れている。上述した各具体例の
電動機に水素ガスによる冷却を施せば、無冷却の場合に
比べ、電動機自体のサイズが50%以上小型化できるこ
とが知られている。ところが水素ガスは、空気中の濃度
が4%〜75%の範囲では引火・爆発の危険性から、取
り扱いが極めて困難である。そのため、従来では、発電
機や電動機の放熱のための冷媒として水素を用いた場
合、水素濃度を略100%に保持するとともに、水素充
填工程においても、一旦炭酸ガスで充満させた後、水素
に置換する等の複雑な手順が必要であった。特に、ブラ
シ部を用いた直流型電動機は、ブラシ部からのスパーク
による水素への引火の危険性があるため、小型の電動機
には水素を冷媒として使用することができなかった。
By the way, the density of hydrogen gas is 7% of that of air.
Therefore, if hydrogen is used as the refrigerant, windage loss of the rotor can be reduced. Moreover, since the thermal conductivity of hydrogen is 6.7 times that of air and the surface emission rate is 1.5 times, hydrogen is also excellent as a heat-radiating gas. It is known that if the electric motor of each of the specific examples described above is cooled by hydrogen gas, the size of the electric motor itself can be reduced by 50% or more as compared with the case of no cooling. However, hydrogen gas is extremely difficult to handle when the concentration in the air is in the range of 4% to 75% because of the risk of ignition and explosion. Therefore, conventionally, when hydrogen is used as a refrigerant for heat dissipation of a generator or an electric motor, the hydrogen concentration is maintained at about 100%, and even in the hydrogen filling step, once hydrogen is filled with carbon dioxide gas, A complicated procedure such as replacement was required. In particular, a DC type electric motor using a brush portion has a risk of ignition of hydrogen due to sparks from the brush portion, and therefore hydrogen cannot be used as a refrigerant in a small electric motor.

【0078】しかしながら、水素ガスを冷媒として用い
た冷却方式は、電動機の小型化と電動機を密閉構造とす
ることによる騒音の減少という面で実用性に富んでお
り、さらに電源として燃料電池を用れば、冷媒としての
水素ガスが燃料ガスとして有効に活用できる点も有益で
ある。
However, the cooling method using hydrogen gas as a refrigerant is highly practical in terms of downsizing the electric motor and reducing noise by making the electric motor a closed structure, and further uses a fuel cell as a power source. For example, it is also beneficial that hydrogen gas as a refrigerant can be effectively used as a fuel gas.

【0079】そこで、本発明の第5の具体例として、水
素ガスを冷媒として使用した電動機5を図6乃至図8を
用いて詳細に説明する。
Therefore, as a fifth specific example of the present invention, an electric motor 5 using hydrogen gas as a refrigerant will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8.

【0080】電動機5は、基本構造として、動力源と、
動力源の電力を機械力に変換するためのモータ部と、モ
ータ部を制御する制御部とを有し、モータ部が冷媒であ
る水素ガスで充填される構造となっている。この電動機
5は、水素ガスを冷媒として用いても高い安全性を実現
するために、非接触型のモータ部を有する点が特徴であ
る。図6は、以下に説明するモータ可動部51の構成を
示し、図7は、モータ可動部51の回動方向に垂直な面
で切り欠いた断面を示し、図8は、モータ可動部51の
回動方向に平行な面で切り欠いた断面を示している。
The electric motor 5 has, as a basic structure, a power source,
It has a motor section for converting the electric power of the power source into mechanical force, and a control section for controlling the motor section, and the motor section is filled with hydrogen gas as a refrigerant. The electric motor 5 is characterized in that it has a non-contact type motor unit in order to realize high safety even if hydrogen gas is used as a refrigerant. FIG. 6 shows a configuration of a motor movable portion 51 described below, FIG. 7 shows a cross section cut out by a plane perpendicular to the rotating direction of the motor movable portion 51, and FIG. The cross section cut out by the surface parallel to the rotation direction is shown.

【0081】電動機5におけるモータ部は、電力伝送ト
ランス固定部54との間で界磁巻線53に供給する電力
を享受する電力伝送トランス可動部55と、整流回路5
6と、極性切換器57と、界磁巻線53が巻回された回
転子52と、回転子52の回転角速度を検出する速度検
出部60とを有するモータ可動部51とを有し、これら
がモータ部保護筐体50によって保護されている。
The motor section of the electric motor 5 includes a power transmission transformer movable section 55 that receives the power supplied to the field winding 53 together with the power transmission transformer fixed section 54, and the rectifier circuit 5.
6, a polarity switching unit 57, a rotor 52 around which the field winding 53 is wound, and a motor moving unit 51 having a speed detecting unit 60 that detects the rotational angular speed of the rotor 52. Are protected by the motor section protective casing 50.

【0082】電力伝送トランス固定部54と電力伝送ト
ランス可動部55とで構成される電力伝送トランスの具
体例を図9に示す。電力伝送トランスにおいて、電力伝
送トランス固定部54は、固定部コア54と固定部巻
線54とからなる。また、電力伝送トランス可動部5
5は、可動部コア55と可動部巻線55とからな
る。電力伝送トランス固定部54と電力伝送トランス可
動部55とは、所定の空隙間隔dをおいて互いに対向さ
れている。
FIG. 9 shows a specific example of the power transmission transformer composed of the power transmission transformer fixed portion 54 and the power transmission transformer movable portion 55. In the power transmission transformer, power transmission transformer fixing unit 54 is composed of a fixed part core 54 1 and the stationary part winding 54 2. In addition, the power transmission transformer movable part 5
5 comprises a movable part core 55 1 and a movable part winding 55 2 . The power transmission transformer fixed portion 54 and the power transmission transformer movable portion 55 are opposed to each other with a predetermined gap distance d.

【0083】電力伝送トランスは、界磁発生のための電
力を回転子52に巻回された界磁巻線53に供給する作
用をなしており、伝送のための交流電力の周波数を高く
選ぶほど、この電力伝送トランスの小型化が図れる。
The power transmission transformer has a function of supplying the power for generating the field to the field winding 53 wound around the rotor 52, and the higher the frequency of the AC power for transmission, the higher the selection. The power transmission transformer can be miniaturized.

【0084】機械的負荷にならない小型の電力伝送トラ
ンスにおける磁路の一部を電力伝送トランス固定部54
と電力伝送トランス可動部55の各々に設け、電力伝送
トランス可動部55の磁路と電力伝送トランス固定部5
4の磁路がこれらの相対的位置関係の変化にかかわら
ず、常に磁気的に密に結合する構造を採用することによ
り、磁束を介して、可動部と固定部間における電力の享
受が可能となり、ブラシ部、整流子、或いはスリップリ
ングが必要なくなる。
A part of the magnetic path in a small power transmission transformer which does not become a mechanical load is fixed to the power transmission transformer fixing portion 54.
And the power transmission transformer movable part 55, and the magnetic path of the power transmission transformer movable part 55 and the power transmission transformer fixed part 5 are provided.
By adopting a structure in which the magnetic path of 4 is always magnetically tightly coupled regardless of changes in their relative positional relationship, it becomes possible to receive electric power between the movable portion and the fixed portion via the magnetic flux. No brush, commutator, or slip ring is required.

【0085】ここで、図9に示すような電力伝送トラン
スの固定部54と可動部55とが対向する対向面では、
磁路は、開磁路となるが、この開磁路面を互いに対向さ
せ且つ両方のトランスコアの空隙を狭めることによって
電力伝送トランスとしての性能を向上できる。空隙間隔
dは、両トランスコア面が接触しない範囲で、例えば、
全磁路長の1/100〜1/10000程度とすること
が好ましい。
Here, in the facing surface where the fixed portion 54 and the movable portion 55 of the power transmission transformer face each other as shown in FIG.
The magnetic path is an open magnetic path, but the performance as a power transmission transformer can be improved by making the open magnetic path surfaces face each other and narrowing the gap between both transformer cores. The air gap distance d is a range in which both transformer core surfaces do not contact, for example,
It is preferably about 1/100 to 1/10000 of the total magnetic path length.

【0086】続いて、この電動機5の動作について説明
する。高周波数電力変換部70により発生した電力は、
電力伝送トランス固定部54に印加され、電力伝送トラ
ンス可動部55の電力伝送トランス可動部巻線55
おいて取り出される。この電力は、整流回路56により
整流され、回転子52に設けられた界磁巻線53に印加
される。界磁巻線53の回転角度に応じて界磁巻線53
に流れる電流方向が切り換えられると、界磁巻線53と
電機子巻線58との間で働く力を一方向の回転力とする
ことができる。ここで、速度検出部60は、回動軸59
と連結されたシャッタ63と受光素子61と発光素子6
2とからなり、発光素子62からの光が受光素子61で
光量変化することにより、回動軸59、すなわち回転子
52の回転角度を検出することができる。
Next, the operation of the electric motor 5 will be described. The power generated by the high frequency power converter 70 is
Is applied to the power transmission transformer fixing unit 54, it is taken out in the power transmission transformer movable part winding 55 1 of the power transmission transformer movable portion 55. This electric power is rectified by the rectifier circuit 56 and applied to the field winding 53 provided in the rotor 52. Depending on the rotation angle of the field winding 53, the field winding 53
When the direction of the current flowing through is switched, the force acting between the field winding 53 and the armature winding 58 can be made a unidirectional rotational force. Here, the speed detection unit 60 includes a rotation shaft 59.
Shutter 63, light receiving element 61, and light emitting element 6 connected to
2 and the light amount of the light from the light emitting element 62 is changed by the light receiving element 61, the rotation angle of the rotating shaft 59, that is, the rotor 52 can be detected.

【0087】回生運転の際、回転子52は、機械力によ
り回転している。そのため、電機子巻線58は、磁束を
横切り回転子52の回転速度に応じた脈流の起電力が電
機子巻線58に発生する。仮に、速度検出部60を用い
ないで一方向へ流れる電流を回転子巻線58に流し続け
れば、電機子巻線58には交流電圧が発生する。そのた
め、この交流起電力を整流回路56で整流することによ
っても直流電力が得られる。
During the regenerative operation, the rotor 52 is rotated by mechanical force. Therefore, in the armature winding 58, a pulsating flow electromotive force corresponding to the rotation speed of the rotor 52 is generated across the magnetic flux in the armature winding 58. If the current flowing in one direction continues to flow in the rotor winding 58 without using the speed detecting unit 60, an AC voltage is generated in the armature winding 58. Therefore, DC power can also be obtained by rectifying this AC electromotive force by the rectifier circuit 56.

【0088】図10に極性切換器57の構成を示す。極
性切換器57としては、いわゆるフルブリッジ型のスイ
ッチ回路が適用できる。極性切換器57は、スイッチ素
子81,82,83,84と、速度検出部60からの信
号に基づいて、各スイッチ素子を制御するスイッチ素子
制御回路85とを備えている。本具体例では、特に、こ
の極性切換器57の切換タイミングが回転子52の回転
周期に同期している点が特徴である。図11に極性切換
器57でのスイッチ素子の制御による極性変化の波形を
示す。
FIG. 10 shows the configuration of the polarity switch 57. As the polarity switch 57, a so-called full bridge type switch circuit can be applied. The polarity switch 57 includes switch elements 81, 82, 83, 84 and a switch element control circuit 85 that controls each switch element based on a signal from the speed detection unit 60. This specific example is particularly characterized in that the switching timing of the polarity switch 57 is synchronized with the rotation cycle of the rotor 52. FIG. 11 shows a waveform of the polarity change by the control of the switch element in the polarity switch 57.

【0089】続いて、本発明の第6の具体例である電動
機6について、図12及び図13を用いて詳細に説明す
る。電動機6は、図14に示す燃料電池100を図6乃
至図8に示す電動機5のモータ部保護筐体50の外周面
に沿うように湾曲加工し捲着することによって全体の省
スペース化とエネルギーの高効率化を図ったものであ
る。すなわち、電動機6は、燃料電池200を駆動電源
としており、燃料電池200は、バルブ202と、酸素
用パイプ203と、水素用パイプ204とを備え、曲げ
加工されてモータ部保護筐体50の外周面に捲着されて
いる。
Next, the electric motor 6 according to the sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 12 and 13. The electric motor 6 is formed by curving and winding the fuel cell 100 shown in FIG. 14 along the outer peripheral surface of the motor unit protective casing 50 of the electric motor 5 shown in FIGS. It is intended to improve the efficiency of. That is, the electric motor 6 uses the fuel cell 200 as a driving power source, and the fuel cell 200 includes the valve 202, the oxygen pipe 203, and the hydrogen pipe 204, and is bent to form the outer periphery of the motor unit protective casing 50. It is wrapped around the surface.

【0090】燃料電池200を1セル用いた場合には、
電動機6の構造は最も簡素化されるが、通常は、所望の
電圧を得るために複数個のセルをスタックして用いる。
本具体例では、図14に示す単位セルを多数積層し、さ
らにモータ部保護筐体50の外周面に捲着できるように
湾曲加工して用いる。
When one cell of the fuel cell 200 is used,
Although the structure of the electric motor 6 is the simplest, usually, a plurality of cells are stacked and used to obtain a desired voltage.
In this specific example, a large number of unit cells shown in FIG. 14 are laminated, and further curved to be used so as to be able to be wound around the outer peripheral surface of the motor unit protective casing 50.

【0091】燃料電池200の外観を示す概略図を図1
2に示す。図12における燃料電池200は、電池セル
201〜201とが積層され、図15における集電
体106,107に対応する集電体206,207によ
って挟まれた構造になっている。集電体206,207
には、集電体端子208a,208b、209a,20
9bが設けられている。但し、実際の燃料電池200
は、酸素及び水素ガスが流入できるような構成を有する
外部筐体に覆われている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the appearance of the fuel cell 200.
2 shows. Fuel cell 200 in FIG. 12, and the battery cell 201 1 to 201 5 is laminated, it has a structure sandwiched by current collectors 206 and 207 corresponding to the current collector 106 and 107 in FIG. 15. Current collector 206, 207
The collector terminals 208a, 208b, 209a, 20
9b is provided. However, the actual fuel cell 200
Is covered with an external housing having a structure that allows oxygen and hydrogen gas to flow in.

【0092】図13に示すように、電動機6におけるバ
ルブ202は、水素ガスの量を調整するバルブであっ
て、ユーザが手動により直接操作できるようになってい
る。また、バルブ202は、レバー、ワイヤ等によって
遠隔地点より調整可能な構成にされていてもよい。ま
た、電磁式バルブを電気的に駆動して開閉が制御できる
構造にもできる。なお、バルブ202は、水素側に設け
ているが、酸素ガスを調整できるように設計することも
できる。
As shown in FIG. 13, the valve 202 in the electric motor 6 is a valve for adjusting the amount of hydrogen gas, and can be manually operated by the user. Further, the valve 202 may be configured to be adjustable from a remote point by a lever, a wire, or the like. Further, it is also possible to adopt a structure in which opening / closing can be controlled by electrically driving the electromagnetic valve. Although the valve 202 is provided on the hydrogen side, it can be designed so that the oxygen gas can be adjusted.

【0093】また、酸素用パイプ203は、燃料電池2
00に対して酸素ガスを供給するパイプであって、酸素
用パイプ203の一端は、燃料電池200の空気極に接
続され、電解質全面に空気が供給される構造になってい
る。
The oxygen pipe 203 is used for the fuel cell 2
00 is a pipe for supplying oxygen gas, one end of the oxygen pipe 203 is connected to the air electrode of the fuel cell 200, and air is supplied to the entire surface of the electrolyte.

【0094】水素用パイプ204は、水素極に直接接続
されていてもよいが、第6の具体例として示す電動機6
では、燃料としての水素ガスを電動機6の冷却用冷媒と
して使用している。電動機6は、水素流路211及び水
素流路212において、モータ部と燃料電池の水素流路
とが接続されている。そのため、水素流路211からモ
ータ部内に導入された水素ガスは、モータ部内を還流
し、バルブ202によって開閉される水素流路212を
通って燃料電池200内に導入されるようになってい
る。そのため、バルブ202の開閉によって、冷媒とし
ての水素流量が調整可能になるとともに、燃料電池20
0への水素ガスの流量が調整可能である。
Although the hydrogen pipe 204 may be directly connected to the hydrogen electrode, the electric motor 6 shown as the sixth specific example is shown.
In this case, hydrogen gas as fuel is used as a cooling medium for cooling the electric motor 6. In the electric motor 6, in the hydrogen passage 211 and the hydrogen passage 212, the motor portion and the hydrogen passage of the fuel cell are connected. Therefore, the hydrogen gas introduced from the hydrogen flow passage 211 into the motor unit is circulated in the motor unit and introduced into the fuel cell 200 through the hydrogen flow passage 212 opened / closed by the valve 202. Therefore, the flow rate of hydrogen as a refrigerant can be adjusted by opening / closing the valve 202, and the fuel cell 20
The flow rate of hydrogen gas to 0 can be adjusted.

【0095】集電板は、集電板端子208a,208
b、209a,209bと接続された導線213、21
4、215、216により電機子捲線と最短距離で接続
されている。
The collector plate is composed of collector plate terminals 208a, 208.
b, 209a, 209b connected to the conductors 213, 21
4, 215 and 216 connect the armature winding with the shortest distance.

【0096】電動機6では、モータ部の電機子巻線は、
2極であるため、例えば、導線213により燃料電池2
00の空気極を一方の電機子巻線の一端に接続し、導線
215により水素極を他方の電機子巻線の一端に接続す
る。ここで電機子巻線は、発生する磁束の方向が互いに
逆極性となるように巻方向が設定されている。すなわ
ち、一方の磁極が界磁にN極の磁束を供給すれば、他の
磁極はS極の磁束を供給するようになっている。
In the electric motor 6, the armature winding of the motor section is
Since it has two poles, the fuel cell 2
No. 00 air electrode is connected to one end of one armature winding, and a lead wire 215 connects the hydrogen electrode to one end of the other armature winding. Here, the winding directions of the armature windings are set so that the generated magnetic fluxes have opposite polarities. That is, when one magnetic pole supplies the magnetic flux of the N pole to the field, the other magnetic pole supplies the magnetic flux of the S pole.

【0097】導線は、集電板の一部を延長した集電板一
体型の構成としてもよく、また、電機子巻線の一部を延
長した電機子巻線一体型の構成とすることもできる。導
線と電機子巻線との接続は、電動機6の一部を切り欠い
て最短距離にて行う。この接続のための切欠部として、
水素流路を兼用してもよい。
The conducting wire may be of a current collector integrated type in which a part of the current collector is extended, or may be of an armature winding integral type in which a part of the armature winding is extended. it can. The conductor and the armature winding are connected at the shortest distance by cutting out a part of the electric motor 6. As a notch for this connection,
You may also use the hydrogen flow path.

【0098】次に動作について説明する。バルブ202
は、水素極に接近して設けられているため、バルブ20
2を閉じると直ちに水素極内の水素ガスは反応が進行す
ることにより消耗され、発電が停止し、モータのオン・
オフを調整できる。水素ガスの供給を徐々に閉じると発
電量を調整でき、簡便な速度制御も行える。
Next, the operation will be described. Valve 202
Is installed close to the hydrogen electrode, the valve 20
As soon as 2 is closed, the hydrogen gas in the hydrogen electrode is consumed by the progress of the reaction, power generation is stopped, and the motor is turned on.
You can adjust the off. By gradually closing the supply of hydrogen gas, the amount of power generation can be adjusted and simple speed control can be performed.

【0099】また、水素ガスは、電動機6のハウジング
内を還流することにより、冷却溶媒としての役割も担っ
ている。水素ガスの還流量は、供給電力が大きくなるに
つれて増加するため、供給電力に応じて増加する電機子
巻線からの発熱を効率的に放熱できる。
The hydrogen gas also plays a role as a cooling solvent by recirculating in the housing of the electric motor 6. Since the recirculation amount of hydrogen gas increases as the supplied power increases, the heat generated from the armature winding, which increases according to the supplied power, can be efficiently dissipated.

【0100】したがって、電動機と発電部とを一体化し
た第6の具体例によれば、燃料電池を配置するスペース
を必要としないため、省スペース化が実現されるととも
に、燃料電池の集極板と電機子巻線とを接続するための
導線におけるエネルギー損失を極力小さくできる。この
ような構造を採用すると、燃料電池から電機子巻線58
への導線が最小限で済むためエネルギー損失を最小に抑
えることができる。また冷媒として用いる水素ガスと燃
料電池として用いる水素ガスとを共有できるため、水素
ガスを有効に活用できるという利点を有する。
Therefore, according to the sixth specific example in which the electric motor and the power generation section are integrated, no space for arranging the fuel cell is required, so that space saving is realized and the collector plate of the fuel cell is realized. It is possible to minimize the energy loss in the conductor wire for connecting the armature winding with the armature winding. When such a structure is adopted, the fuel cell is connected to the armature winding 58.
Energy loss can be minimized because the number of leads to In addition, since hydrogen gas used as a refrigerant and hydrogen gas used as a fuel cell can be shared, there is an advantage that hydrogen gas can be effectively utilized.

【0101】なお、本発明は、上述した実施の形態のみ
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において種々の変更が可能であることは、勿論であ
る。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
電動機及びこの電動機の制御方法によれば、電力損失を
低減し、発電電圧の低い電池からであっても効率的に電
力を取り出すことができる。これにより、電池の小型化
・薄型化を可能とする。
As described above in detail, according to the electric motor and the method of controlling the electric motor of the present invention, the electric power loss can be reduced and the electric power can be efficiently taken out even from the battery having the low generated voltage. You can As a result, the battery can be made smaller and thinner.

【0103】また、本発明に係る電動機及びこの電動機
の制御方法によれば、電機子に発電巻線を備えることに
よって、回転子の回転を制動する際に、この発電巻線に
おいて界磁から回生電流が得られる。この回生電流によ
って二次電池や燃料電池を充電することもできる。
Further, according to the electric motor and the method of controlling the electric motor of the present invention, by providing the armature with the power generation winding, when braking the rotation of the rotor, the power generation winding regenerates from the field. Electric current is obtained. The regenerative current can also charge the secondary battery or the fuel cell.

【0104】また、本発明に係る電動機及びこの電動機
の制御方法によれば、非接触モータを導入することによ
り、接触系におけるスパークがなくなるため冷媒として
水素ガスを用いることができ、騒音の減少・冷却効率の
向上という面で有用である。
Further, according to the electric motor and the method of controlling the electric motor of the present invention, the introduction of the non-contact motor eliminates the sparks in the contact system, so that hydrogen gas can be used as the refrigerant and the noise can be reduced. This is useful in terms of improving cooling efficiency.

【0105】さらに、電源として燃料電池を用い、燃料
電池と非接触モータ部の一部とを空間的に導通すること
によって、水素が冷媒と燃料の両方に使用できる。この
とき、回生電流によって水として損失したエネルギーを
再生すれば、燃料効率が向上する。また、このとき、燃
料電池を筐体の外周面に沿って捲着することによって省
スペース化が達成される。
Further, by using a fuel cell as a power source and spatially connecting the fuel cell and a part of the non-contact motor part, hydrogen can be used as both a refrigerant and a fuel. At this time, if the energy lost as water due to the regenerative current is regenerated, the fuel efficiency is improved. Further, at this time, space saving is achieved by winding the fuel cell along the outer peripheral surface of the housing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の具体例として示す電動機を説明
する構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an electric motor shown as a first specific example of the present invention.

【図2】図1に示した電動機における界磁電流制御回路
を説明する構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a field current control circuit in the electric motor shown in FIG.

【図3】本発明の第2の具体例として示す電動機を説明
する構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an electric motor shown as a second specific example of the present invention.

【図4】本発明の第3の具体例として示す電動機を説明
する構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an electric motor shown as a third specific example of the present invention.

【図5】本発明の第4の具体例として示す電動機を説明
する構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an electric motor shown as a fourth specific example of the present invention.

【図6】本発明の第5の具体例として示す電動機を説明
する構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an electric motor shown as a fifth specific example of the present invention.

【図7】図6に示した電動機のモータ可動部の回転方向
に垂直な面で切り欠いた断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the motor movable portion of the electric motor shown in FIG. 6, taken along a plane perpendicular to the rotation direction.

【図8】図6に示した電動機のモータ可動部の回動方向
に平行な面で切り欠いた断面図である。
8 is a cross-sectional view of the motor movable portion of the electric motor shown in FIG. 6, which is cut away in a plane parallel to the rotating direction.

【図9】図6に示した電動機の電力伝送トランスを説明
する断面図である。
9 is a cross-sectional view illustrating a power transmission transformer of the electric motor illustrated in FIG.

【図10】図6に示した電動機の極性切換器を説明する
構成図である。
10 is a configuration diagram illustrating a polarity switcher of the electric motor shown in FIG.

【図11】図6に示した電動機の極性切換器を用いてス
イッチ素子を制御した際の極性変化の波形を示す図であ
る。
11 is a diagram showing a waveform of a polarity change when a switch element is controlled using the polarity switching device of the electric motor shown in FIG.

【図12】本発明の第6の具体例として示す電動機に用
いられる燃料電池を説明する外観図である。
FIG. 12 is an external view illustrating a fuel cell used in an electric motor shown as a sixth example of the present invention.

【図13】本発明の第6の具体例として示す電動機のモ
ータ可動部の回転方向に垂直な面で切り欠いた断面図で
ある。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a motor movable portion of an electric motor according to a sixth specific example of the present invention, taken along a plane perpendicular to the rotation direction.

【図14】一般的な燃料電池の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a general fuel cell.

【図15】図14に示した燃料電池セルを複数重ね合わ
せたスタック構造を説明する図である。
15 is a diagram illustrating a stack structure in which a plurality of fuel cells shown in FIG. 14 are stacked.

【図16】一般的な燃料電池を備える電動機に用いられ
る電圧変換回路を説明する回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating a voltage conversion circuit used in an electric motor including a general fuel cell.

【図17】一般的な燃料電池を備える電動機に用いられ
る周波数変換回路を説明する回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram illustrating a frequency conversion circuit used in an electric motor including a general fuel cell.

【図18】他励磁方式を用いた他励磁式電動機の原理を
説明する図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the principle of a separately excited motor using a separately excited system.

【図19】電機子電流Iに対する回転数nの特性曲線
を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a characteristic curve of the rotation speed n with respect to the armature current I a .

【図20】界磁電流Iと回転数nとの関係を表す図で
ある。
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between a field current If and a rotation speed n.

【図21】Iが一定であるときのトルクTの挙動を表
す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the behavior of the torque T when I f is constant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4,5 電動機、11 電池、12 回転
子、13 電機子巻線、14 界磁巻線、15a,15
b ブラシ部、16 整流子、17 界磁電流制御回
路、18 界磁用電源、19 機械式スイッチ、21,
22,23,24スイッチ素子、25 インダクタン
ス、26 コンデンサ、31 燃料電池、32 酸素ガ
スバルブ、33 水素ガスバルブ、34 発電付加巻
線、41 電気分解部、50 モータ部保護筐体、51
モータ可動部、52 回転子、53界磁巻線、54
電力伝送トランス固定部、55 電力伝送トランス可動
部、56 整流回路、57 極性切換部、58 電機子
巻線、59 回動軸、60速度検出部、61 受光素
子、62 発光素子、63 シャッタ、70 高周波電
力変換部、200 燃料電池、201 電池セル、20
2 バルブ、203酸素用パイプ、204 水素用パイ
プ、206,207 集電体、208a,208b,2
09a,209b 集電体端子、 211,212 水
素流路、213,214,215,216 導線
1, 2, 3, 4, 5 electric motor, 11 battery, 12 rotor, 13 armature winding, 14 field winding, 15a, 15
b brush part, 16 commutator, 17 field current control circuit, 18 field power supply, 19 mechanical switch 21,
22, 23, 24 switch element, 25 inductance, 26 capacitor, 31 fuel cell, 32 oxygen gas valve, 33 hydrogen gas valve, 34 power generation additional winding, 41 electrolysis section, 50 motor section protective casing, 51
Motor moving part, 52 rotor, 53 field winding, 54
Power transmission transformer fixed part, 55 Power transmission transformer movable part, 56 Rectifier circuit, 57 Polarity switching part, 58 Armature winding, 59 Rotating shaft, 60 Speed detecting part, 61 Light receiving element, 62 Light emitting element, 63 Shutter, 70 High frequency power converter, 200 fuel cell, 201 battery cell, 20
2 valves, 203 oxygen pipe, 204 hydrogen pipe, 206, 207 collector, 208a, 208b, 2
09a, 209b Current collector terminal, 211, 212 Hydrogen flow path, 213, 214, 215, 216 Conductor wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H530 AA14 BB18 BB24 CC19 CD26 CE02 CE16 DD23 DD28 EE05 GG05 5H571 AA02 BB02 CC02 DD01 EE02 FF01 FF04 HA07 HB04 HC02 HD01 HD03 LL08 5H609 BB06 BB19 PP02 QQ03 RR70   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5H530 AA14 BB18 BB24 CC19 CD26                       CE02 CE16 DD23 DD28 EE05                       GG05                 5H571 AA02 BB02 CC02 DD01 EE02                       FF01 FF04 HA07 HB04 HC02                       HD01 HD03 LL08                 5H609 BB06 BB19 PP02 QQ03 RR70

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源からの電力を機械力に変換する電動
機であって、 所定電圧以下の電機子電力が印加される電機子巻線を有
する電機子と、 界磁電力が印加される界磁巻線を有する界磁と、 上記界磁が設けられた回転子と、 上記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御
手段とを備え、 上記界磁電流制御手段は、当該界磁電流制御手段に入力
される入力電圧を上記電機子巻線の電圧よりも大とし、
上記界磁電力と上記電機子電力の最大値との比が上記電
機子電力の1/100〜1/10になるように界磁電流
の大きさを制御することによって上記回転子の回転数を
制御することを特徴とする電動機。
1. An electric motor for converting electric power from a power source into mechanical force, the armature having an armature winding to which armature power of a predetermined voltage or less is applied, and a field to which field power is applied. A field magnet having a winding, a rotor provided with the field magnet, and a field current controller for controlling a field current flowing in the field winding. The input voltage input to the field current control means is set higher than the voltage of the armature winding,
By controlling the magnitude of the field current so that the ratio of the field power to the maximum value of the armature power is 1/100 to 1/10 of the armature power, the rotation speed of the rotor is controlled. An electric motor characterized by being controlled.
【請求項2】 上記電機子は、上記電機子巻線とは別の
発電巻線を有し、 上記発電巻線において、上記回転子の回転を制動する際
に界磁から回生電流を得ることを特徴とする請求項1記
載の電動機。
2. The armature has a power generation winding different from the armature winding, and in the power generation winding, regenerative current is obtained from a field when braking rotation of the rotor. The electric motor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記界磁電力を得るための界磁用電源を
備え、上記界磁用電源は二次電池であって、上記回生電
流によって充電されることを特徴とする請求項2記載の
電動機。
3. The field power supply for obtaining the field power is provided, and the field power supply is a secondary battery and is charged by the regenerative current. Electric motor.
【請求項4】 上記電源の電圧は、4V以下であること
を特徴とする請求項1記載の電動機。
4. The electric motor according to claim 1, wherein the voltage of the power source is 4 V or less.
【請求項5】 上記電源は、燃料電池であることを特徴
とする請求項1記載の電動機。
5. The electric motor according to claim 1, wherein the power source is a fuel cell.
【請求項6】 上記燃料電池は、水素電池であり、この
水素電池から排出される水を電気分解する電気分解手段
を備え、上記回生電流によって上記電気分解手段におい
て水を分解することを特徴とする請求項5記載の電動
機。
6. The fuel cell is a hydrogen battery, is equipped with an electrolyzing means for electrolyzing water discharged from the hydrogen battery, and water is decomposed in the electrolyzing means by the regenerative current. The electric motor according to claim 5.
【請求項7】 電源からの電力を機械力に変換する電動
機であって、 所定電圧以下の電機子電力が印加される電機子巻線を有
する電機子と、 界磁電力が印加される界磁巻線を有する界磁と、 上記界磁が設けられた回転子と、 上記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御
手段と、 上記電機子、上記界磁及び上記回転子を外部と隔離し保
護する筐体とを備え、上記筐体に固定された固定側送電
トランスから上記回転子に固定された回動側回動側送電
トランスを介して上記界磁巻線に界磁電流を送電するこ
とによって回転される非接触モータ部を構成し、 上記界磁電流制御手段は、当該界磁電流制御手段に入力
される入力電圧を上記電機子巻線の電圧よりも大とし、
上記界磁電力と上記電機子電力の最大値との比が上記電
機子電力の1/100〜1/10になるように界磁電流
の大きさを制御することによって上記回転子の回転数を
制御し、 上記筐体内に冷媒としての水素ガスを充填することを特
徴とする電動機。
7. An electric motor for converting electric power from a power supply into mechanical force, the armature having an armature winding to which armature power of a predetermined voltage or less is applied, and a field to which field power is applied. A field having a winding, a rotor provided with the field, field current control means for controlling a field current flowing in the field winding, the armature, the field and the rotor. And a casing that isolates and protects the electric field from the outside, and a field from the fixed side power transmission transformer fixed to the casing to the field winding via the turning side turning side power transmission transformer fixed to the rotor. A non-contact motor unit that is rotated by transmitting a magnetic current is configured, and the field current control means sets the input voltage input to the field current control means to be higher than the voltage of the armature winding. ,
By controlling the magnitude of the field current so that the ratio of the field power to the maximum value of the armature power is 1/100 to 1/10 of the armature power, the rotation speed of the rotor is changed. An electric motor that is controlled to fill hydrogen gas as a refrigerant into the housing.
【請求項8】 上記電源の電圧は、4V以下であること
を特徴とする請求項7記載の電動機。
8. The electric motor according to claim 7, wherein the voltage of the power source is 4 V or less.
【請求項9】 上記電源は、水素を用いた燃料電池であ
ることを特徴とする請求項7記載の電動機。
9. The electric motor according to claim 7, wherein the power source is a fuel cell using hydrogen.
【請求項10】 上記燃料電池と上記筐体の一部とが空
間的に導通されていることを特徴とする請求項9記載の
電動機。
10. The electric motor according to claim 9, wherein the fuel cell and a part of the housing are spatially connected to each other.
【請求項11】 上記燃料電池は、上記筐体の外周面に
沿って捲着されていることを特徴とする請求項10記載
の電動機。
11. The electric motor according to claim 10, wherein the fuel cell is wound along an outer peripheral surface of the housing.
【請求項12】 所定電圧以下の電機子電力が印加され
る電機子巻線を有する電機子と、界磁電力が印加される
界磁巻線を有する界磁と、上記界磁が設けられた回転子
と、上記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流
制御手段とを備え、電源からの電力を機械力に変換する
電動機の制御方法において、 界磁電流制御手段に入力される入力電圧を上記電機子巻
線の電圧よりも大とし、上記界磁電力と上記電機子電力
の最大値との比が上記電機子電力の1/100〜1/1
0になるように界磁電流の大きさを制御することによっ
て上記回転子の回転数を制御する界磁電流制御工程を有
することを特徴とする電動機の制御方法。
12. An armature having an armature winding to which armature power of a predetermined voltage or less is applied, a field magnet having a field winding to which field power is applied, and the field magnet. In a method of controlling an electric motor, which comprises a rotor and a field current control means for controlling a field current flowing through the field winding, the electric power from a power source is converted into mechanical force. The input voltage is higher than the voltage of the armature winding, and the ratio of the field power to the maximum value of the armature power is 1/100 to 1/1 of the armature power.
A method of controlling an electric motor, comprising a field current control step of controlling the number of rotations of the rotor by controlling the magnitude of the field current so as to be zero.
【請求項13】 上記回転子の回転を制動する際に界磁
から回生電流を得る工程を有することを特徴とする請求
項12記載の電動機の制御方法。
13. The method of controlling an electric motor according to claim 12, further comprising a step of obtaining a regenerative current from a field when braking the rotation of the rotor.
【請求項14】 上記回生電流によって上記界磁電力を
得るための界磁用電源を充電することを特徴とする請求
項13記載の電動機の制御方法。
14. A method for controlling an electric motor according to claim 13, wherein a field power source for obtaining the field power is charged by the regenerative current.
【請求項15】 上記電源は、燃料電池であることを特
徴とする請求項12記載の電動機の制御方法。
15. The method of controlling an electric motor according to claim 12, wherein the power source is a fuel cell.
【請求項16】 上記燃料電池は、水素電池であり、こ
の水素電池から排出される水を電気分解する電気分解工
程を有することを特徴とする請求項15記載の電動機の
制御方法。
16. The method of controlling an electric motor according to claim 15, wherein the fuel cell is a hydrogen cell and has an electrolysis step of electrolyzing water discharged from the hydrogen cell.
【請求項17】 所定電圧以下の電機子電力が印加され
る電機子巻線を有する電機子と、界磁電力が印加される
界磁巻線を有する界磁と、上記界磁が設けられた回転子
と、上記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流
制御手段と、上記電機子、上記界磁及び上記回転子を外
部と隔離し保護する筐体とを備え、上記筐体に固定され
た固定側送電トランスから上記回転子に固定された回動
側回動側送電トランスを介して上記界磁巻線に界磁電流
を送電することによって回転される非接触モータ部を構
成し、電源からの電力を機械力に変換する電動機の制御
方法において、 界磁電流制御手段に入力される入力電圧を上記電機子巻
線の電圧よりも大とし、上記界磁電力と上記電機子電力
の最大値との比が上記電機子電力の1/100〜1/1
0になるように界磁電流の大きさを制御することによっ
て上記回転子の回転数を制御する界磁電流制御工程と、 上記筐体内に充填した水素ガスにより上記非接触モータ
部を冷却する冷却工程とを有することを特徴とする電動
機の制御方法。
17. An armature having an armature winding to which armature power of a predetermined voltage or lower is applied, a field magnet having a field winding to which field power is applied, and the field magnet. The casing includes a rotor, a field current control unit that controls a field current flowing through the field winding, and a case that isolates and protects the armature, the field, and the rotor from the outside. A non-contact motor unit that is rotated by transmitting a field current to the field winding from a fixed-side power transmission transformer fixed to the body through a rotation-side rotation-side power transmission transformer fixed to the rotor. In the method of controlling an electric motor configured to convert electric power from a power source into mechanical force, the input voltage input to the field current control means is set higher than the voltage of the armature winding, and the field power and the electric machine are The ratio to the maximum value of the child power is 1/100 to 1/1 of the armature power
A field current control step of controlling the number of revolutions of the rotor by controlling the magnitude of the field current so as to be 0, and cooling for cooling the non-contact motor section with hydrogen gas filled in the housing. A method of controlling an electric motor, comprising:
【請求項18】 上記電源は、水素を用いた燃料電池で
あることを特徴とする請求項17記載の電動機の制御方
法。
18. The method of controlling an electric motor according to claim 17, wherein the power source is a fuel cell using hydrogen.
【請求項19】 上記燃料電池と上記筐体の一部とが空
間的に導通されており、上記燃料電池と上記非接触モー
タ部との間で水素ガスを循環することを特徴とする請求
項18記載の電動機の制御方法。
19. The fuel cell and a part of the housing are spatially electrically connected to each other, and hydrogen gas is circulated between the fuel cell and the non-contact motor section. 18. The method for controlling an electric motor according to item 18.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008057575A (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Aisin Seiki Co Ltd Actuator for automatic speed change of manual transmission
JP2009296792A (en) * 2008-06-05 2009-12-17 Mitsubishi Electric Corp Regeneration system for coil field type synchronous motor, and method of controlling the same

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