JP2010148346A

JP2010148346A - 双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム

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Publication number: JP2010148346A
Application number: JP2009177886A
Authority: JP
Inventors: Tai-Her Yang; 泰和楊
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Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: US8143822B2; US20100156213A1; JP5758571B2

Abstract

【課題】双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムを提供する。
【解決手段】入力装置１１１の操作信号又はコマンドにより、電力量供給装置１００の電力量が、双方向非等速電動モーター制御装置１１０を経由して、双方向非等速電動モーター１０１を第一駆動回転方向又は異なる回転方向の第二回転方向に駆動するようにし、双方向非等速電動モーター１０１の出力端から出力される回転運動エネルギーが、直接或いは伝動装置１０４を経て、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２の入力端へおくられ、異なる変速比率をもつ同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置により、異なる変速比率の双回転方向において回転運動エネルギーを出力し、異なる駆動入力方向において回転型負荷１０３を駆動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は一種の双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムに関し、双方向非等速電動モーターにより駆動する電動自転車、電動オートバイク、電動車両などのキャリア、電動産業機械、工作機械、各種の電動ツール或いは他の電動モーターで駆動させる負荷に提供できるものに関する。

従来の双方向非等速電動モーター駆動システムの双方向変速駆動出力は双方向非等速電動モーター変速を制御する他に、一般にＣＶＴ又はトランスミッション方式により達成すべきであり、その構造が複雑で、コストも高く、伝動効率も悪い。

本発明の主な目的は、双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムを提供し、特に双回転方向入力を供給する双方向非等速電動モーターの出力端が同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置の入力端へ、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置の出力端を経て、双回転方向出力をし、回転型負荷を駆動させ、ユーザーが双方向非等速電動モーターの回転スピードと運転方向の制御をすることにより駆動の入力方向を変え、異なる変速比率を持つ同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置により、異なる駆動入力方向及び異なる回転スピードのときに、同速度比率又は異速度比率双回転方向出力をする。

上記目的を達成するため、本発明に係る双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは、特定の双回転方向出力ができる双方向非等速電動モーターを備え、その出力端が同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置の入力端へ、双回転方向出力をし、回転型負荷を駆動させ、駆動入力方向の制御により、異なる駆動入力方向のときに、異なる変速比率の双方向出力をする。

本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムを示すブロック図である。本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムの応用例を示すブロック図である。本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムの他の応用例を示すブロック図である。本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムのさらに他の応用例を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムを示すブロック図である。本発明の第２実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムの応用例を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムの他の応用例を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムのさらに他の応用例を示すブロック図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは、双方向非等速電動モーターを正回転又は逆回転の双回転方向に駆動することにより、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置の入力端を駆動し、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置の出力端を経て、双方向非等速電動モーターの異なる駆動入力方向及び異なる回転スピード入力を受けるとき、異なる変速比率の双回転方向出力をし、回転型負荷を駆動させる。本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは、双方向非等速電動モーターにより駆動する電動自転車、電動オートバイク、電動車両などのキャリア、電動産業機械、工作機械、各種の電動ツール或いは他の電動モーターで双方向に負荷を駆動させるものに提供できる。

図１〜図４に示すように、本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは、入力装置１１１の操作信号又はコマンドにより、電力量供給装置１００の電力量が、双方向非等速電動モーター制御装置１１０を経由して、双方向非等速電動モーター１０１を第一駆動回転方向又は異なる回転方向の第二回転方向に駆動するようにし、双方向非等速電動モーター１０１の出力端から出力される回転運動エネルギーが、直接或いは伝動装置１０４を経て、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２の入力端へおくられ、異なる変速比率をもつ同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置により、異なる変速比率の双回転方向において回転運動エネルギーを出力し、異なる駆動入力方向において回転型負荷１０３を駆動させる。

双方向非等速電動モーター１０１は、各種の交流か直流、ブラシなしかブラシあり、同期又は非同期運転の電力量駆動の双方向非等速電動モーターより構成され、不等速正反回転の運転に提供される。
双方向非等速電動モーター制御装置１１０は、機電素子又は装置、固体電子素子又は装置、或いはマイクロプロセッサー及び関連ソフトをもつ制御回路により構成され、都市電力又は発電機からの交流か直流電源、或いは燃料電池、一次電池、蓄電又は放電のできる二次電池など電力量供給装置１００の電力量の入力に提供され、双方向非等速電動モーター１０１に対しオン又はオフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御及びサージ電圧或いは過電流に対する保護をする。

入力装置１１１は、双方向非等速電動モーター制御装置１１０に対し、双方向非等速電動モーター１０１のオン、オフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御又は設定の信号或いはコマンドを発する。
双方向非等速電動モーター１０１の第一駆動回転方向及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２の入力端を駆動させる。第一回転方向と第二回転方向との回転スピードは異なる。
第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは反対方向になる。

同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２は、直接或いは伝動装置１０４を経て、双方向非等速電動モーター１０１からの異なる回転方向及び異なる回転スピードの回転運動エネルギーを受け、双回転方向の運動エネルギーを出力する。同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２の内部の伝動ユニットは、（１）ギアセット、或いは（２）摩擦ウイールセット、或いは（３）チェーン及びチェーンウイールセット、或いは（４）ベルト及びベルトウイールセット、或いは（５）伝動クランク及びウイールセット、或いは（６）流体伝動装置、或いは（７）電磁力伝動装置などにより構成され、或いは上記の中の一種又は一種以上の伝動ユニットにより構成される。同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２が異なる回転方向、すなわち第一駆動回転方向と第二駆動回転方向駆動を入力する時、入力端は双回転方向出力端の速度比率に対し、同じ若しくは異なってもよく、若しくは変速比率であってもよい。
回転型負荷１０３は、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２の出力端により直接駆動され、又は伝動装置１０４を経て駆動され、双回転方向駆動をする回転型負荷である。

本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは、更に以下の少なくとも一箇所に伝動装置１０４を設ける。すなわち、伝動装置１０４を（１）同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間に設け（図３参照)、又は（２）双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２との間に設け（図２参照)、又は（３）複数の伝動装置１０４を、双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２との間、及び同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間に設置する（図４参照)。

伝動装置１０４は、以下の一種又は一種以上の伝動装置により構成される。すなわち、（１）固定速度比率の各種のギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造、或いは（２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する段あり又は無段式変速装置、或いは（３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切り替えを制御できる伝動装置、或いは（４）人力、機械力、電磁力、又は流動力、遠心力、トルク、逆トルクなどにより操作するクラッチ装置であり、或いは単一方向伝動クラッチ装置（ｓｉｎｇｌｅｗａｙｃｌｕｔｃｈ）であり、連結伝動にし、又は中断させるクラッチ機能装置、により構成される。
上記に示すように、本発明の第１実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは人工により入力装置１１１を制御し、双方向非等速電動モーター制御装置１１０により双方向非等速電動モーター１０１の転向に対し制御運転をする。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは、双方向不等速電動モーター負荷電流検査装置１０９を追加設置することにより、自動的に負荷電流につれて出力の速度比率を切り替えできる。
図５〜図８に示すように、本発明の第２実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムは、更に双方向不等速電動モーター負荷電流検査装置１０９を設ける。双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９は、各種の圧力降下式電流検査装置、電磁効果感知電流検査装置、磁気検査式電流検査装置、熱ため式電流検査装置により構成され、双方向非等速電動モーター１０１の負荷電流を検出し、双方向非等速電動モーター制御装置１１０へフィードバックし、双方向非等速電動モーターの負荷電流が設定値を越える状態になり、そしてこの状態が設定時間を越えたとき、双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９の信号が、入力装置１１１或いは双方向非等速電動モーター制御装置１１０へ入力され、双方向非等速電動モーター１０１の回転方向を変え、更に同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２の変速比率を変え、相対的に減速比率を増し、出力トルクの同回転方向出力を増加させ負荷を駆動する。

双方向非等速電動モーター１０１の負荷電流回帰が降下し設定値内になる時、以下のうち一つまたは二つの方法により元の状態に戻る制御をすることができる。
（１）人工制御方式の制御入力装置１１１により、双方向非等速電動モーター制御装置１１０を制御し双方向非等速電動モーター１０１をもとの回転方向へ回帰させ、原速度比率で負荷を駆動する。

（２）双方向非等速電動モーター制御装置１１０により、双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９が検出する電流が設定値まで降下するとき、自動的にその時間により負荷を駆動できる回転スピードを選択し、速度比率の変動に対比し、そして負荷に対し順調で中断や急な加速なく駆動できる相対出力電量値を与え、双方向非等速電動モーター１０１を駆動し順調に元回転方向と繋がり運転する。

図６は、双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムの応用例を示すブロック図、図７は、同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムの応用例を示すブロック図、図８は、双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２との間、及び同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムの応用例を示すブロック図である。

本発明の第２実施形態による双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムが、更に異なる作動特性の双方向出力に相当する異なる駆動方向の駆動を行う場合、伝動装置１０４の中の一つが機械的な回転方向及び速度比率切り替え機能を有する伝動装置で構成されることにより、出力回転方向を切り替える。
本発明が実施され応用するときに、上記のこの双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムの各実施形態を構成する各関連装置は、個別に独立し伝動連結することができ、或いは、中の二つ又は二つ以上の関連装置により共同構成にすることができる。

１００：電力量供給装置、１０１：双方向非等速電動モーター、１０２：同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置、１０３：回転型負荷、１０４：伝動装置、１０９：双方向不等速電動モーター負荷電流検査装置、１１０：双方向非等速電動モーター制御装置、１１１：入力装置

Claims

特定の双回転方向入力が可能な双方向非等速電動モーターを備え、その出力端が同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置の入力端へ、前記同速度比率又は異なる速度比率双方向出力伝動装置の出力端を経て、双回転方向出力をし、回転型負荷を駆動させ、ユーザーが前記双方向非等速電動モーターの回転スピードと運転方向の制御をすることにより駆動の入力方向を変え、異なる変速比率をもつ前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置により、異なる駆動入力方向及び異なる回転スピードのときに、同速度比率又は異速度比率双回転方向出力をする双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システムであって、
入力装置（１１１）の信号又はコマンドの操作により、電力量供給装置（１００）の電力量が双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）を経由し、双方向非等速電動モーター（１０１）を、第一駆動回転方向又は異なる回転方向の第二回転方向に駆動し、前記双方向非等速電動モーター（１０１）の出力端から出力される回転運動エネルギーが直接或いは伝動装置（１０４）を経て、前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）の入力端へおくられ、異なる変速比率をもつ前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０４）により、異なる変速比率の双回転方向において回転運動エネルギーを出力し、異なる駆動入力方向において回転型負荷（１０３）を駆動させ、
前記双方向非等速電動モーター（１０１）は、各種の交流か直流、ブラシなしかブラシあり、同期又は非同期運転の電力量駆動の双方向非等速電動モーターより構成され、不等速正反回転の運転に提供され、
前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）は、機電素子又は装置、固体電子素子又は装置、或いはマイクロプロセッサー及び関連ソフトをもつ制御回路により構成され、都市電力又は発電機からの交流か直流電源、或いは燃料電池、一次電池、蓄電又は放電のできる二次電池の前記電力量供給装置（１００）の電力量の入力に提供され、前記双方向非等速電動モーター（１０１）に対しオン又はオフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御及びサージ電圧或いは過電流に対する保護をし、
前記入力装置（１１１）は、前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）に対し、前記双方向非等速電動モーター（１０１）のオン、オフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御又は設定の信号或いはコマンドを発し、
前記双方向非等速電動モーター（１０１）の第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）の入力端を駆動させ、第一回転方向と第二回転方向との回転スピードは異なり、
前記第一駆動回転方向と前記第二駆動回転方向とは反対方向になり、
前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）は、直接或いは前記伝動装置（１０４）を経て、前記双方向非等速電動モーター（１０１）からの異なる回転方向及び異なる回転スピードの回転運動エネルギーを受け、双回転方向の運動エネルギーを出力し、前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）は、内部に伝動ユニットを構成し、ギアセット、或いは摩擦ウイールセット、或いはチェーン及びチェーンウイールセット、或いはベルト及びベルトウイールセット、或いは伝動クランク及びウイールセット、或いは流体伝動装置、或いは電磁力伝動装置により構成され、或いは一種又は一種以上の伝動ユニットにより構成され、前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）が異なる回転方向の前記第一駆動回転方向と前記第二駆動回転方向駆動とを入力するとき、入力端は双回転方向出力端の速度比率に対し、同じ若しくは異なってもよく、若しくは変速比率でもよく、
前記回転型負荷（１０３）は、前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）の出力端により直接駆動され、又は伝動装置（１０４）を経て駆動され、双回転方向駆動をする回転型負荷であることを特徴とする双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム。
更に伝動装置（１０４）を設置可能であり、
前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）と前記回転型負荷（１０３）との間、
又は、前記双方向非等速電動モーター（１０１）と前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）との間、
又は、前記双方向非等速電動モーター（１０１）と前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）との間、及び前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）と前記回転型負荷（１０３）との間、
のいずれかに前記伝動装置（１０４）を設置し、
前記伝動装置（１０４）は、
固定速度比率の各種のギア式、ベルト式、摩擦式の回転式伝動機能構造、
或いは、人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する段あり又は無段式変速装置、
或いは、入力端及び出力端の相対回転方向関係の切り替えを制御できる伝動装置、
或いは、人力、機械力、電磁力、又は流動力、遠心力、トルク、逆トルクなどにより操作するクラッチ装置であり、或いは単一方向伝動クラッチ装置であり、連結伝動にし、又は中断させるクラッチ機能装置、
のいずれか一種または一種以上の伝動装置より構成されることを特徴とする請求項１に記載の双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム。
更に双方向不等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）を設け、
前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、各種の圧力降下式電流検査装置、電磁効果感知電流検査装置、磁気検査式電流検査装置、熱ため式電流検査装置により構成され、
前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、前記双方向非等速電動モーター（１０１）の負荷電流を検出し前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）へフィードバックし、前記双方向非等速電動モーター（１０１）の負荷電流が設定値を越える状態になり、そしてこの状態が設定時間を越えたとき、前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）の信号が、前記入力装置（１１１）或いは前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）へ入力され、前記双方向非等速電動モーター（１０１）の回転方向を変え、更に前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）の変速比率を変え、相対的に減速比率を増し、出力トルクの同回転方向出力を増加させ負荷を駆動し、
前記双方向非等速電動モーター（１０１）の負荷電流回帰が降下し設定値内になるとき、
人工制御方式の前記制御入力装置（１１１）により、前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）を制御し前記双方向非等速電動モーター（１０１）をもとの回転方向へ回帰させ、原速度比率で負荷を駆動する方法、
或いは、前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）により、前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）が検出する電流が設定値まで降下するとき、自動的にその時間により負荷を駆動できる回転スピードを選択し、速度比率の変動に対比し、そして負荷に対し順調で中断や急な加速なく駆動可能な相対出力電量値を与え、前記双方向非等速電動モーター（１０１）を駆動し順調に元回転方向と繋がり運転する方法、
のうち少なくともひとつの方法により元状態に戻る制御をすることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム。
更に双方向不等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）を設け、
前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、各種の圧力降下式電流検査装置、電磁効果感知電流検査装置、磁気検査式電流検査装置、熱ため式電流検査装置により構成され、
前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）は、前記双方向非等速電動モーター（１０１）の負荷電流を検出し前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）へフィードバックし、前記双方向非等速電動モーターの負荷電流が設定値を越える状態になり、そしてこの状態が設定時間を越えたとき、前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）の信号が、前記入力装置（１１１）或いは前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）へ入力され、前記双方向非等速電動モーター（１０１）の回転方向を変え、更に前記同速度比率又は異速度比率双方向出力伝動装置（１０２）の変速比率を変え、相対的に減速比率を増し、出力トルクの同回転方向出力を増加させ負荷を駆動し、
前記双方向非等速電動モーター（１０１）の負荷電流回帰が降下し設定値内になる時、
人工制御方式の前記制御入力装置（１１１）により、前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）を制御し前記双方向非等速電動モーター（１０１）をもとの回転方向へ回帰させ、原速度比率で負荷を駆動する方法、
前記双方向非等速電動モーター制御装置（１１０）により、前記双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置（１０９）が検出する電流が設定値まで降下するとき、自動的にその時間により負荷を駆動できる回転スピードを選択し、速度比率の変動に対比し、そして負荷に対し順調で中断或いは急な加速なく駆動可能な相対出力電量値を与え、前記双方向非等速電動モーター（１０１）を駆動し順調に元回転方向と繋がり運転する方法、
のうちいずれか一つまたは二つの方法により元状態に戻る制御をすることが可能であることを特徴とする請求項２に記載の双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム。
更に異なる作動特性の双方向出力に相当する異なる駆動方向の駆動を行う場合、前記伝動装置（１０４）の中の一つが機械的な回転方向及び速度比率切り替え機能を有する伝動装置によって構成されることにより、出力回転方向を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム。
更に異なる作動特性の双方向出力に相当する異なる駆動方向の駆動を行う場合、前記伝動装置（１０４）の中の一つが機械的な回転方向及び速度比率切り替え機能を有する伝動装置によって構成されることにより、出力回転方向を切り替えることを特徴とする請求項３または４に記載の双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム。
応用されるときに、構成する各関連装置は、それぞれ独立し、伝動連結し、もしくはそのうちの二つ或いは二つ以上の関連装置により共同で構成可能であることを特徴とする請求項１から６に記載の双方向非等速電動モーター双方向出力駆動システム。