JP2008072889A - ゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム - Google Patents

ゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム Download PDF

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Abstract

【課題】安価で小面積で効率の良い太陽光発電システム機能を持たせる。
【解決手段】太陽電池からＤＣモータージェネレーターを作動させ又蓄電池の電力でＤＣモータージェネレーターを作動させる事で太陽電池の電力を何倍にも増幅させる機能が内蔵された事を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は様々な燃料と組み合わせる事により省エネを促進し、クリーンなエネルギーからの発電に関する。
従来からの太陽光発電は電力への変換効率が悪く家、飛行機、自動車などに設備するには広い面積が必要である。この点からしてみても解決しなければならない課題がある。
なお、本願発明の公知技術として次の非特許文献１及び非特許文献２を挙げる事が出来る。
まるごと覚える電験３種 ＤＣモーターの実用技術
上述の如く太陽光発電は家・飛行機・自動車に搭載するには広い面積が必要であり費用が重なる傾向にある。
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的はモータージェネレーター付き発電機能を持たせる事で太陽光発電の電力を何倍にも増幅させ小面積で安価にする事にある。
上述の目的を達成する本発明のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステムは太陽光発電からＤＣモータージェネレーターを作動させて又蓄電池の電力でＤＣモータージェネレータを作動させる事で太陽光発電の電力を何倍にも増幅させる機能が内蔵された事を特徴とする。
以上説明したように本発明によれば太陽光発電を小面積で安価に家・飛行機・自動車などに搭載する事が出来る。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１〜図８は本発明の第１の実施の形態に係り、図１はゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステムの電気回路図、図２は１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１の等価回路図（定常回転時）、図３は４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の等価回路図を表しここではブラシの接触抵抗による電圧降下ｅｂ１６の値は２Ｖとし電機子反作用による電圧降下は無視出来るものとする。図４は４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＡＤＣモータージェネレーター３の外観斜視図、図５は４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＡＤＣモータージェネレーター３の改良型の外観斜視図、図６は１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１の電機子巻線２６の並列回路、図７は４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の電機子巻線２６の並列回路、図８は４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の磁極の配置図を表わしたものである。
図１に示すように１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ太陽電池５から４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＡＤＣモータージェネレーター３にＤＣ電流を供給し１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１と４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２に連結した回転子１８の回転力で発電して４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の３個をＤＣ４００Ｖ／ＤＣ２００Ｖコンバーターで変圧２００Ｖニッケル水素蓄電池４へ充電する。
そして２００Ｖニッケル水素蓄電池４からのＤＣ電流をＤＣ２００Ｖ／ＤＣ１００．２５Ｖコンバーター６によって降圧して４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＡＤＣモータージェネレーター３にＤＣ電流を供給して１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１と４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２に連結した回転子１８の回転力で発電して４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の３個をＤＣ４００Ｖ／ＤＣ２００Ｖコンバーターによって変圧して再び２００Ｖニッケル水素蓄電池４にＤＣ電流を充電する。
４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＡＤＣモータージェネレーター３の１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５ΩＤＣ永久磁石モータ１は電機子巻線方法は重ね巻でブラシの数は４個、並列回路数は４個、磁極数は４個、磁束は１７７．０６６５６２５０１ｗｂ、電機子巻線１２の導体数は８個で並列回路の断面積は長方形でたて４ｍｍ横５ｃｍ長さ５ｃｍである。
最大の回転速〔ｍｉｎ−１〕は４．２４６２８４５０１０４〔ｍｉｎ−１〕である。４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２を３個つなげた時の回転速〔ｍｉｎ−１〕は１．０６１５７１１２５２６〔ｍｉｎ−１〕である。４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２は電機子巻線方法が重ね巻で並列回路数は４個、磁極数は８個、ブラシの数は４個、磁束は１７７．０６６５６２５０１ｗｂ、電機子巻線１５の導体数は２５６個、並列回路の断面積は長方形でたて４ｍｍ横５ｃｍ長さ５ｃｍである。電機子鉄心２５の直径が１２ｃｍの場合１分間の移動距離は０．３９９９９９９９９９９ｍである。
１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１と４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２は同じ電機子鉄心２５、同じ重量の電機子鉄心２５、同じ重量の回転子１８、同じ全抵抗の電機子巻線１２、１５、同じ並列回路数、同じ１極の磁束〔ｗｂ〕、同じ回転速〔ｍｉｎ−１〕、同じブラシの数、同じブラシ、同じ磁極間の距離である。
４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２が複数場合〔ここでは３個にしておく〕同じ磁極数、同じ並列回路数、同じ全抵抗の電機子巻線１５、同じ１極の磁束〔ｗｂ〕、同じ回転速〔ｍｉｎ−１〕、同じ導体数、同じ電機子、同じ重量の電機子、同じ回転子、同じ重量の回転子１８、同じ固定子、同じ磁極間の距離である。
２００Ｖニッケル水素蓄電池４から変圧した端子電圧と１００．２５Ｖ
Figure 2008072889
Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１
Figure 2008072889
６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の誘導起電力をＶ３＋ｅａ＋ｅｂとして４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石
Figure 2008072889
ブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１と４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の数）Ｚ ２ ×Φ ２ ×Ｎ ２ という公式が成り立ちＰ１とＰ２は磁極数でＰ１＝Ｐ２、Ｚ１とＹ（１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１と４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３ブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の数）Ｚ２は電機子巻線の導体数でＺ１＝Ｚ２、Φ２とΦ２は１極の磁束〔ｗｂ〕でΦ１＝Φ２、Ｎ１、Ｎ２は回転速〔ｍｉｎ−１〕でＮ１＝（１００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１と４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の数）Ｎ２、ａ１とａ２は並列回路数でａ１＝ａ２、Ｙは定数、ｅａは４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の電機子反作用による電圧降下でｅｂは４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２のブラシの接触抵抗による電圧降下である。ただしブラシの接触抵抗による電圧降下は２Ｖとし電機子反作用による電圧降下は無視出来るものとする。
以上、本発明の実施の形態を説明したが本発明の範囲はこれに限定されるものではない。太陽電池の種類、ＤＣモータージェネレーターの種類、直流モータの種類、直流発電機の種類、変圧器の種類、整流子の種類、電流開閉器の種類、蓄電池の種類などは状況に応じて適宜選択されるものである。
本発明はクリーンなエネルギーからの省エネ技術として製造、販売する産業分野で利用する事が出来る。
ゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステムの電気回路図である。 １００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１の等価回路図である。（定常回転時） ４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の等価回路図である。 ４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＡＤＣモータージェネレーター３の外観斜視図である。 ４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＡＤＣモータージェネレーター３の改良型の外観斜視図である。 １００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ１の電機子巻線の並列回路 ４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の電機子巻線の並列回路 ４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機２の磁極の配置図である。
符号の説明
１． １００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ１０５．６２５Ωブラシ付きＤＣ永久磁石モータ
２． ４００Ｖ０．９４６７４５５６２１３Ａブラシ付きＤＣ永久磁石発電機
３． ４００Ｖ２．８４０２３６６８６３９ＤＣモータージェネレーター
４． ２００Ｖニッケル水素蓄電池
５． １００．２５Ｖ０．９４９１１２４２６０３Ａ太陽電池
６． ＤＣ２００Ｖ／ＤＣ１００．２５Ｖコンバーター
７． スイッチ
８． スイッチ
９． ＰＮ接合ダイオード
１０． １０５．６２５Ω
１１． ＤＣ４００Ｖ／ＤＣ２００Ｖコンバーター
１２． 電機子巻線抵抗１０５．６２５Ω
１３． 誘導起電力２５．０６２５Ｖ
１４． 誘導起電力８０２Ｖ
１５． 電機子巻線抵抗１０５．６２５Ω
１６． 端子電圧４００Ｖ
１７． ブラシの接触抵抗による電圧降下（２Ｖ）
１８． 同じ重量の回転子
１９． ５ｃｍ
２０． ４ｍｍ
２１． ５ｃｍ
２２． 電機子巻線の並列回路の導体数２（幅２．５ｃｍ）
２３． 電機子巻線２６の並列回路の導体数６４（幅０．０７８１２５ｃｍ）
２４． １極の磁束
２５． 電機子鉄心

Claims (13)

  1. 太陽電池からＤＣモータージェネレーターへ電流を供給してＤＣモータと一つ以上のＤＣ発電機に連結した回転子の回転力で前記一つ以上のＤＣ発電機によって発電され蓄電池へ充電しさらに前記ＤＣモータージェネレーターと同じ種類又は異なる種類のＤＣモータージェネレーターを前記蓄電池に一つ以上並列に接続して前記蓄電池から前記並列に接続された一つ以上のＤＣモータージェネレーターに電流を供給してＤＣモータと一つ以上のＤＣ発電機に連結した回転子の回転力で前記一つ以上のＤＣ発電機によって発電され前記蓄電池へ繰り返し充電するシステムが内蔵され様々な燃料と組み合わせる事により省エネを促進する事を特徴とするゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  2. 前項で記載したＤＣモータと前項で記載した一つ以上のＤＣ発電機はそれぞれＤＣ永久磁石モータとＤＣ永久磁石発電機である前項で記載したＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項１記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  3. 前記ＤＣ永久磁石モータの磁極数の２倍の磁極数が配置してあり前記２倍の磁極数の半分の磁極数の磁束同士がお互いの磁束の通り道の中心で反発し合うように前記半分の磁極数が直角に配置してあり前記ＤＣ永久磁石モータの１極の磁束と同じ１極の磁束が直角に交わる所で反発し合い二つの起電力が直角に交わる所で反発し合う前記ＤＣ永久磁石発電機を有する前記ＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項２記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  4. 六つの辺が正四角形である六面体の導線又は二つの辺が正四角形で四つの辺が長方形である六面体の導線を縦、横数等分にしてある電機子巻線を担持し前記電機子巻線が直列接続と並列接続を含有する前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機を有する前記ＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項３記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  5. 前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機の並列回路数を同じにする為に前記六つの辺が正四角形である六面体の導線を縦、横、数等分にして前記電機子巻線を形成している前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機の場合前記六面体の４辺を同じに等分して並列回路の基盤を形作り前記並列回路数を同じにして残りの２辺で導体数を調整する。又前記二つの辺が正四角形で四つの辺が長方形である六面体の導線を縦、横、数等分にして前記電機子巻線を形成している前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機の場合前記長方形の４辺を同じに等分して前記並列回路の基盤を形づくり前記並列回路数を同じにして前記正四角形の２辺で前記導体数を調整する。なお前記各並列回路の前記並列接続の先端部分を一本の導線に置き換えてある前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機を有す前記ＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項４記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  6. 前記ＤＣ永久磁石発電機からの一方向のみの電流しか通さない整流子を充電回路に取り付けてある請求項５記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  7. 前記太陽電池から前記直流モータージェネレーターへ電流を送る回路に電流開閉器が取り付けてあり、又前記蓄電池から前記ＤＣモータージェネレーターへ電流を送る回路に前記電流開閉器が取り付けてある請求項６記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  8. 前記ＤＣ永久磁石発電機の端子直前に前記ＤＣ永久磁石発電機の前記電機子巻線の全抵抗と同じ抵抗の導線が取り付けてある事を特徴とする請求項７記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  9. 前記ＤＣ永久磁石モータと前記永久磁石発電機の前記電機子巻線の巻線方法が重ね巻であり前記ＤＣ永久磁石発電機のブラシの数と並列回路数が前記ＤＣ永久磁石発電機の磁極数の半分であり又前記ＤＣ永久磁石発電機にブラシがない場合前記ＤＣ永久磁石発電機の前記並列回路数のみが前記ＤＣ永久磁石発電機の前記磁極数の半分である前記ＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項８記載のゼロ磁場イブリッドモータージェネレーターシステム
  10. 前記ＤＣ永久磁石発電の方から前記蓄電池の方へ充電する場合電圧が異なれば前記ＤＣ永久磁石発電機の方から前記蓄電池へ充電する充電回路に変圧器又は増幅器を置き電圧を同じにし又前記蓄電池から前記ＤＣ永久磁石モータに電流を送る回路が電圧が異なれば変圧器又は増幅器を置き調整する事を特徴とする請求項９記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  11. 同じ電機子鉄心、同じ重量の前記電機子鉄心、同じ重量の前記回転子、同じ全抵抗の電機子巻線、同じ並列回路数、同じ１極の磁束〔ｗｂ〕、同じ磁極間の距離、同じ回転速〔ｍｉｎ−１〕、ブラシがある場合同じ前記ブラシ、同じ前記ブラシの数である前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機を有す前記ＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項１０記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  12. 前記ＤＣ永久磁石発電機が複数ある場合、同じ前記並列回路数、同じ前記電機子巻線の全抵抗、同じ前記１極の磁束〔ｗｂ〕、同じ前記回転速〔ｍｉｎ−１〕、同じ磁極間の距離、同じ導体数、同じ電機子、同じ重量の前記電機子、同じ回転子、同じ重量の前記回転子、同じ固定子の前記ＤＣ永久磁石発電機を有す前記ＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項１１記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
  13. Figure 2008072889
    という公式が成り立つ。ここでａ１とａ２は並列回路数でａ１＝ａ２、Ｐ１とＰ２は磁極数でＰ１＝Ｐ２、Ｙは定数、Ｚ１とＹ（前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機）Ｚ２は導体数でＺ１＝Ｚ２、Φ１とΦ２は１極の磁束〔ｗｂ〕でΦ１＝Φ２、Ｎ１とＮ２は回転速〔ｍｉｎ−１〕でＮ１＝（前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機の数）Ｎ２、ｅａは電機子反作用による電圧降下〔Ｖ〕、ｅｂはブラシの接触抵抗による電圧降下〔Ｖ〕である。これらの条件を前提とする前記ＤＣ永久磁石モータと前記ＤＣ永久磁石発電機を有す前記ＤＣモータージェネレーターを搭載する事を特徴とする請求項１２記載のゼロ磁場ソーラーハイブリッドモータージェネレーターシステム
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