JP2012100455A - Electric motor/power generation system - Google Patents

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伸也 鎌田
Kunio Yamaguchi
邦夫 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric motor/power generation system capable of supplying a stable large current for the long term to a storage battery connected to an output side power generator, by enhancing feedback control from output to input.SOLUTION: An electric motor/power generation system, which is connected between an AC electric motor and an AC power generator with a pulley and a belt, includes: input control means that controls input power supplied to the AC electric motor; rectification means that rectifies output of the AC electric motor into a DC voltage; voltage conversion means that generates a low-voltage large current by stepping down an output voltage of the rectification means; storage means that stores power output from the voltage conversion means; and voltage monitor means that monitors a terminal voltage of the storage means. The voltage monitor means produces a predetermined control signal according to a monitor voltage, and the input control means controls input power supplied to the AC electric motor according to the control signal.

Description

本発明は、電動機と発電機の回転軸をプーリおよびベルトを用いて互いに接続し、電動機により発電機を駆動して電気エネルギーを発生させる電動・発電システムに関するものである。   The present invention relates to an electric motor / power generation system in which rotating shafts of an electric motor and a generator are connected to each other using a pulley and a belt, and the electric generator is driven by the electric motor to generate electric energy.

昨今の国内や国際社会においては、環境保護や地球温暖化防止等の観点から、従来のような原子力や火力による大規模発電システムを補完するものとして、様々な小規模の補助発電システムの普及が提唱されるようになった。その一つとして、電動機と発電機とを組み合わせた、いわゆる「電動・発電システム」が提案されており、係る技術については既に多くの先行技術文献が開示されている。   In recent domestic and international society, various small-scale auxiliary power generation systems have been widely used as a supplement to conventional large-scale power generation systems using nuclear power and thermal power from the viewpoint of environmental protection and prevention of global warming. It came to be advocated. As one of them, a so-called “electric power generation system” in which an electric motor and a generator are combined has been proposed, and many prior art documents have already been disclosed for such technology.

例えば、特許文献1には、電動機と発電機とを所定の慣性を有するフライホイールを介して接続し、太陽光や風力による不安定な発電源を補完して安定した電力を供給可能とする電動・発電システムが示されている。また、特許文献2には、電動機と発電機とをプーリおよびベルトによる動力伝達機構で接続して発電を行い、発電機からの出力電力を蓄電池に蓄える電動・発電システムが開示されている。   For example, in Patent Literature 1, an electric motor and a generator are connected via a flywheel having a predetermined inertia, and electric power that can supply stable power by supplementing an unstable power generation source by sunlight or wind power.・ The power generation system is shown. Patent Document 2 discloses an electric / power generation system in which an electric motor and a generator are connected by a power transmission mechanism using a pulley and a belt to generate electric power, and output power from the generator is stored in a storage battery.

実用新案登録第3139275号公報Utility Model Registration No. 3139275 実用新案登録第3154839号公報Utility Model Registration No. 3154839

しかしながら、これらの従来技術においては、出力である発電機側から入力の電動機側への安定したフィードバックループが設けられておらず、出力側の発電電力が必要十分であるにも関らず、入力側に無駄な入力電力が供給され続けるような事態が生ずるおそれがあった。また、出力側から入力側への負帰還作用が十分に動作しないため、出力側に流れる電流が過大となりシステム全体が暴走状態となるおそれもあった。   However, in these conventional technologies, there is no stable feedback loop from the generator side that is the output to the input motor side, and the input side generated power is necessary and sufficient. There is a possibility that a situation in which unnecessary input power continues to be supplied to the side. Further, since the negative feedback action from the output side to the input side does not operate sufficiently, there is a possibility that the current flowing to the output side becomes excessive and the entire system becomes a runaway state.

本発明は、このような従来からの課題を解決することを目的とするものであって、より具体的には、出力側から入力側へのフィードバック制御を充実させ、出力側の発電機に接続された蓄電池に安定した大電流を長期的に供給できる電動・発電システムを提供することを目的とする。   The present invention aims to solve such a conventional problem. More specifically, the feedback control from the output side to the input side is enhanced and connected to the generator on the output side. An object of the present invention is to provide an electric / power generation system capable of supplying a stable large current to a stored battery for a long time.

本発明の第一の観点による電動・発電システムは、上記の目的を達成するため、
交流電動機と、該交流電動機とプーリおよびベルトによって回転軸が互いに接続された交流発電機とから成る電動・発電システムにおいて
前記交流電動機に供給される入力電力を制御する入力制御手段と、前記交流発電機の出力を直流電圧に整流する整流手段と、該整流手段の出力である直流電圧を降圧し低電圧の大電流を生成する電圧変換手段と、該電圧変換手段から出力された電力を蓄える蓄電手段と、該蓄電手段の端子電圧を監視する電圧監視手段とを含み、
前記電圧監視手段は該蓄電手段の端子電圧に応じて所定の制御信号を生成し、かつ、前記入力制御手段は該制御信号に応じて前記交流電動機に供給される入力電力を制御することを特徴とする。

The electric / power generation system according to the first aspect of the present invention achieves the above-described object,
An input control means for controlling input power supplied to the AC motor in an electric motor / generator system comprising an AC motor, and the AC motor and an AC generator having rotating shafts connected to each other by a pulley and a belt, and the AC power generation Rectifying means for rectifying the output of the machine to DC voltage, voltage converting means for stepping down the DC voltage that is the output of the rectifying means to generate a large current of low voltage, and storage for storing the electric power output from the voltage converting means Means, and voltage monitoring means for monitoring the terminal voltage of the power storage means,
The voltage monitoring means generates a predetermined control signal according to the terminal voltage of the power storage means, and the input control means controls input power supplied to the AC motor according to the control signal. And

また、本発明の第二の観点による電動・発電システムは、上記第一の観点において、
前記交流発電機の回転軸に設けられたプーリの直径が、前記交流電動機の回転軸に設けられたプーリの直径よりも、大であることを特徴とする。
Moreover, the electric / power generation system according to the second aspect of the present invention is the above first aspect,
The diameter of the pulley provided on the rotating shaft of the AC generator is larger than the diameter of the pulley provided on the rotating shaft of the AC motor.

また、本発明の第三の観点による電動・発電システムは、上記第一または第二の観点において、
前記蓄電手段に供給される電流値が、前記交流電動機に供給される電流値に比較して極めて大であることを特徴とする。
Moreover, the electric / power generation system according to the third aspect of the present invention is the above first or second aspect,
The current value supplied to the power storage means is extremely large compared to the current value supplied to the AC motor.

また、本発明の第四の観点による電動・発電システムは、上記第一ないし第三の観点の少なくとも何れか一において、
前記交流電動機および前記交流発電機は、三相交流による誘導電動機ならびに発電機であることを特徴とする。
In addition, an electric motor / power generation system according to a fourth aspect of the present invention provides at least one of the first to third aspects,
The AC motor and the AC generator are a three-phase AC induction motor and a generator.

本発明による電動・発電システムによれば、簡易な構成にも関らず、出力側の発電機に接続された蓄電池に大電流を長期間にわたり安定して供給可能な電動・発電システムを実現することができる。   The electric / power generation system according to the present invention realizes an electric / power generation system capable of stably supplying a large current over a long period of time to a storage battery connected to an output-side generator, despite a simple configuration. be able to.

本発明を実施するための最良の形態である実施例について、本願の明細書に添付された各図面を参照しつつ以下に説明を行う。   Embodiments that are the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings attached to the specification of the present application.

先ず、本実施例による電動・発電システム100の概略構成を図1のブロック図に示す。同図において、受電装置101は、AC200Vの商用三相交流電源から電力を受電して本システムに供給するための装置であり、通常、電源スイッチやヒューズ或いはブレーカを含むものである。また、場合によっては電流計や電圧計或いは電力計などの各種計測機器類を同装置内に含めるようにしても良い。さらに同装置内に、例えば、力率の改善や起動トルクの抑制を目的としたコンデンサを備えるようにしても良い。なお、受電装置101は、本実施例において必須的構成要件ではないためこれを省略してシステムを構成することも可能である。   First, a schematic configuration of an electric motor / power generation system 100 according to the present embodiment is shown in a block diagram of FIG. In the figure, a power receiving apparatus 101 is an apparatus for receiving electric power from a commercial three-phase AC power supply of AC 200 V and supplying it to the present system, and usually includes a power switch, a fuse, or a breaker. In some cases, various measuring devices such as an ammeter, a voltmeter, and a wattmeter may be included in the apparatus. Further, for example, a capacitor for the purpose of improving the power factor and suppressing the starting torque may be provided in the apparatus. In addition, since the power receiving apparatus 101 is not an essential component in the present embodiment, it can be omitted to configure the system.

受電装置101から出力された交流電力は、入力制御装置102を介して電動機103に供給される。入力制御装置102は、後述する制御信号に応じて電動機103に供給される交流電力を調整・制御する装置である。同装置の構成としては様々な原理を用いることが可能であり、例えば、図2aに示すような、三相交流の各相に直列および並列に挿入したリアクトルのインダクタンスを、サーボモータによる駆動機構を用いて機械的に変化させ、三相交流電力の制御を行なう誘導電圧調整器のような機器を用いても良い。   The AC power output from the power receiving apparatus 101 is supplied to the electric motor 103 via the input control apparatus 102. The input control device 102 is a device that adjusts and controls AC power supplied to the electric motor 103 in accordance with a control signal described later. It is possible to use various principles as the configuration of the apparatus. For example, as shown in FIG. 2a, the inductance of the reactor inserted in series and in parallel in each phase of the three-phase alternating current is used as a drive mechanism by a servo motor. It is also possible to use a device such as an inductive voltage regulator that controls the three-phase AC power by changing it mechanically.

電動機103は、通常の三相交流電力によって駆動される三相誘導電動機である。本実施例においては、電動機103としてAC200Vの三相交流電源を印加した際に、無負荷運転時で相電流が約5.5A流れる5馬力の電動機を使用している。但し、本発明の実施が係る事例に限定されるものでないことはいうまでも無く、異なる定格或いは駆動原理の電動機を用いることが可能である。   The motor 103 is a three-phase induction motor driven by normal three-phase AC power. In this embodiment, when a three-phase AC power supply of 200 VAC is applied as the motor 103, a 5-horsepower motor that flows about 5.5 A in phase current during no-load operation is used. However, it goes without saying that implementation of the present invention is not limited to such examples, and motors with different ratings or driving principles can be used.

電動機103の回転軸にはプーリ104が装着されており、プーリ104は動力伝達ベルト105を介して、発電機側のプーリ106に接続されている。因みに、動力伝達ベルト105は、通常の平ベルトやVベルトなどの各種態様の動力伝達用ベルトを用いることが可能である。   A pulley 104 is attached to the rotating shaft of the electric motor 103, and the pulley 104 is connected to a generator-side pulley 106 via a power transmission belt 105. Incidentally, as the power transmission belt 105, it is possible to use various modes of power transmission belts such as a normal flat belt and a V belt.

因みに、本実施例においては、電動機側のプーリ104の直径を18cmに、発電機側のプーリ106の直径を30cmに設定している。これによって例えば、電動機103の回転数を1,450rpmに設定すると、発電機側プーリ106の回転数は

1,450rpm×(18cm/30cm)=870rpm
となる。
Incidentally, in the present embodiment, the diameter of the pulley 104 on the electric motor side is set to 18 cm, and the diameter of the pulley 106 on the generator side is set to 30 cm. Thus, for example, if the rotation speed of the electric motor 103 is set to 1,450 rpm, the rotation speed of the generator-side pulley 106 is

1,450 rpm × (18 cm / 30 cm) = 870 rpm
It becomes.

本発明では、発電機側プーリの直径を電動機側プーリの直径よりも大きくすることをその特徴の一つとしている。一般に、図1に示したようなプーリとベルトによる動力伝達系においては、被伝達側のプーリの直径を駆動側のプーリの直径よりも大きくすることによって、駆動側の電動機のトルクを軽減させることが可能となる。それ故、本実施例においても
プーリ104の直径(18cm) < プーリ106の直径(30cm)
と設定することによって、電動機103の駆動トルクを軽減させることができるのである。
One feature of the present invention is that the diameter of the generator-side pulley is larger than the diameter of the motor-side pulley. In general, in the power transmission system using pulleys and belts as shown in FIG. 1, the torque of the driving motor is reduced by making the diameter of the pulley on the transmission side larger than the diameter of the pulley on the driving side. Is possible. Therefore, also in this embodiment, the diameter of the pulley 104 (18 cm) <the diameter of the pulley 106 (30 cm).
Thus, the driving torque of the electric motor 103 can be reduced.

発電機107は三相交流用の発電機であり、本実施例においては、その容量が3kwで48極の極数を有する発電機を使用している。なお、本発明においてプーリの直径や発電機の極数などの各条件は、係る事例に限定されるものでないことはいうまでも無い。発電機107からはAC200Vの三相交流電力が出力され、係る出力交流電力は整流装置108に供給される。   The generator 107 is a generator for three-phase alternating current, and in this embodiment, a generator having a capacity of 3 kW and 48 poles is used. In the present invention, it goes without saying that the conditions such as the diameter of the pulley and the number of poles of the generator are not limited to such examples. The generator 107 outputs AC 200V three-phase AC power, and the output AC power is supplied to the rectifier 108.

整流装置108は、例えば、図2bに示されるような三相ブリッジ形の全波整流回路であり、発電機107から供給される三相交流電力を直流に変換するものである。本実施例においては、上記に述べた各種の条件で運用を行った場合、整流装置108の出力として約DC200Vの直流電圧を得ることができる。   The rectifier 108 is, for example, a three-phase bridge-type full-wave rectifier circuit as shown in FIG. 2b, and converts the three-phase AC power supplied from the generator 107 into DC. In this embodiment, when the operation is performed under the various conditions described above, a DC voltage of about DC 200 V can be obtained as the output of the rectifier 108.

整流装置108から出力された直流電力は、続いて後段に設けられた電圧コンバータ装置109に供給される。電圧コンバータ装置109は、通常のDC−DCコンバータであり、入力された直流電圧値を任意の直流電圧値に変換する装置である。ここで、電圧コンバータ装置109の概要を図3のブロック図に示す。   The DC power output from the rectifying device 108 is subsequently supplied to the voltage converter device 109 provided in the subsequent stage. The voltage converter device 109 is a normal DC-DC converter, and is a device that converts an input DC voltage value into an arbitrary DC voltage value. Here, an outline of the voltage converter device 109 is shown in the block diagram of FIG.

同図に示すように電圧コンバータ装置109においては、フルブリッジ方式に接続された4つの電力用IGBT(絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ)S1〜S4を所定のシーケンス(S1,S4の組とS2,S3の組を交互にON/OFFさせる)に基づいてスイッチングさせ、同装置に入力されたDC200Vの直流を数百kHzの高周波矩形波電圧に変換している。   As shown in the figure, in the voltage converter device 109, four power IGBTs (insulated gate / bipolar transistors) S1 to S4 connected in a full bridge system are arranged in a predetermined sequence (a set of S1, S4 and S2, S3). The DC 200V DC input to the apparatus is converted into a high-frequency rectangular wave voltage of several hundred kHz.

係る処理によって得られた矩形波電圧は、高周波変成器T1によって低電圧に降圧され、さらにダイオードD1,D2によって整流された後に、リアクトルL1及びキャパシタC1から構成された平滑回路を経由して電圧コンバータ装置109から出力される。これによって、同装置に供給されたDC200Vの直流電圧は、より低圧で大電流を流す事が可能な直流電圧値に変換されるのである。   The rectangular wave voltage obtained by such processing is stepped down to a low voltage by the high frequency transformer T1, further rectified by the diodes D1 and D2, and then the voltage converter via the smoothing circuit constituted by the reactor L1 and the capacitor C1. Output from the device 109. As a result, the DC voltage of 200 V DC supplied to the apparatus is converted into a DC voltage value that allows a large current to flow at a lower pressure.

因みに、本実施例においては、電圧コンバータ装置109の出力電圧値を直流のDC48Vに設定しているが、本発明の実施は係る電圧値に限定されるものではなく、使用するバッテリーの電圧に合わせて、例えば、DC12VやDC24Vなどの任意の値に設定することが可能である。   Incidentally, in this embodiment, the output voltage value of the voltage converter device 109 is set to DC 48V DC. However, the embodiment of the present invention is not limited to the voltage value, and is adjusted to the voltage of the battery to be used. For example, it is possible to set an arbitrary value such as DC12V or DC24V.

バッテリー装置110は、複数のバッテリーを直列或いは並列に接続したバッテリー群を含むものであって、トリクル充電や急速充電を行なうための充電制御回路(図示せず)を含む構造とすることが好ましい。   The battery device 110 includes a battery group in which a plurality of batteries are connected in series or in parallel, and preferably includes a charge control circuit (not shown) for performing trickle charge or quick charge.

なお、本実施例において使用されるバッテリーについて特に制限はなく、一般的な鉛バッテリーであっても、或いはニッケルカドミウム・バッテリーやリチウムイオン・バッテリーであっても問題はない。また、充電制御回路に所定の改造を加えることによって、電気二重層を利用したスーパー・キャパシタをバッテリーとして充電することも可能である。   In addition, there is no restriction | limiting in particular about the battery used in a present Example, Even if it is a general lead battery, or a nickel cadmium battery and a lithium ion battery, there is no problem. It is also possible to charge a super capacitor using an electric double layer as a battery by making a predetermined modification to the charge control circuit.

前述のように、本実施例による電動・発電システム1では、DC200Vを電圧コンバータ装置109でDC48Vに降圧し、DC48V×30A(約1,440W)の電力でバッテリーの充電を開始している。言うまでもないが、鉛バッテリーの場合は、その電極として用いられる二酸化鉛を充電電圧によって電気分解し、これによって二酸化鉛の電極に電荷(電子)を付着させることにより充電が行なわれる仕組みとなっている。本実施例では、バッテリー装置110として、電動フォークリフト等の小型移動運搬車両で一般に使用されている蓄電池ブロックを採用した。因みに、一つの蓄電池ブロックは、複数の小型鉛バッテリーを並列および直列に多数組み合わせたものから構成されており、これを第1ブロックから第7ブロックまで準備し、各ブロックへの充電電力の接続を順次切り換えつつ充電を行なうものとした。   As described above, in the electric motor / power generation system 1 according to the present embodiment, DC 200 V is stepped down to DC 48 V by the voltage converter device 109, and charging of the battery is started with power of DC 48 V × 30 A (about 1,440 W). Needless to say, in the case of a lead battery, lead dioxide used as an electrode thereof is electrolyzed by a charging voltage, and charging is performed by attaching charges (electrons) to the lead dioxide electrode. . In this embodiment, a storage battery block generally used in a small mobile transport vehicle such as an electric forklift is employed as the battery device 110. By the way, one storage battery block is composed of a combination of multiple small lead batteries in parallel and in series. Prepare this from the first block to the seventh block and connect the charging power to each block. Charging was performed while switching sequentially.

電圧監視装置111は、バッテリー装置110の端子電圧を監視し、その端子電圧の値に応じて所定の制御信号を生成し、これを前述した入力制御装置102に送出する機器である。同装置の概略構成を示せば図4のブロック図のとおりである。同図に示すように、電圧監視装置111は、主に、電圧検出部111a、比較演算部111b、基準電圧生成部111c、制御信号送出部111dから構成されている。   The voltage monitoring device 111 is a device that monitors the terminal voltage of the battery device 110, generates a predetermined control signal according to the value of the terminal voltage, and sends this to the input control device 102 described above. A schematic configuration of the apparatus is shown in the block diagram of FIG. As shown in the figure, the voltage monitoring device 111 mainly includes a voltage detection unit 111a, a comparison calculation unit 111b, a reference voltage generation unit 111c, and a control signal transmission unit 111d.

電圧検出部111aは、バッテリー装置の端子電圧への影響を極力抑えるため、例えば、ボルテージ・フォロワー等の極めて高い入力抵抗を有した電圧検出回路から構成することが好ましい。電圧検出部111aのからの検出電圧は、比較演算部111bの+側端子に供給される。同時に、基準電圧生成部111cからの基準電圧が同じく比較演算部111bの−側端子に加えられる。   In order to suppress the influence on the terminal voltage of the battery device as much as possible, the voltage detection unit 111a is preferably composed of a voltage detection circuit having an extremely high input resistance such as a voltage follower. The detection voltage from the voltage detection unit 111a is supplied to the + side terminal of the comparison calculation unit 111b. At the same time, the reference voltage from the reference voltage generation unit 111c is also applied to the negative terminal of the comparison calculation unit 111b.

基準電圧生成部111cは、ツェナーダイオードなどの定電圧ダイオードを利用して所定の基準電圧を生成する回路であり、本実施例の場合であれば(DC48+α)Vの基準電圧が生成されるものとする。因みに、αはいわゆる閾値電圧であり、例えば、この値をα=0.5Vと設定すれば、比較演算部111bの+側端子に入力されたバッテリー装置の端子電圧がDC48.5Vを超えた場合に、比較演算部111bによって所定の制御信号が生成される。なお、閾値電圧αの値は電圧監視装置111内に設けられた設定スイッチ等(図示せず)により、本システムの運用に応じて任意に設定することが可能となっている。   The reference voltage generation unit 111c is a circuit that generates a predetermined reference voltage by using a constant voltage diode such as a Zener diode. In the case of this embodiment, a reference voltage of (DC48 + α) V is generated. To do. Incidentally, α is a so-called threshold voltage. For example, if this value is set to α = 0.5V, the terminal voltage of the battery device input to the + side terminal of the comparison calculation unit 111b exceeds DC48.5V. In addition, a predetermined control signal is generated by the comparison calculation unit 111b. Note that the value of the threshold voltage α can be arbitrarily set according to the operation of this system by a setting switch or the like (not shown) provided in the voltage monitoring device 111.

制御信号送出部111dは、比較演算部111bから供給された制御信号を、例えば、RS232CやRS422等の所定の信号形式に変換し、これを入力制御装置102に送出する回路である。なお、本実施例のように電動機や発電機等の強電関連の機器を多く含むシステムにおいては、機器の動作ノイズが極めて大きいため、制御信号をノイズに強い電流ループ信号等に変換して送出することが好ましい。   The control signal sending unit 111d is a circuit that converts the control signal supplied from the comparison calculation unit 111b into a predetermined signal format such as RS232C or RS422 and sends the signal to the input control device 102. Note that, in a system including a lot of high-power related equipment such as an electric motor and a generator as in this embodiment, since the operation noise of the equipment is extremely large, the control signal is converted into a current loop signal resistant to noise and transmitted. It is preferable.

電圧監視装置111からの制御信号を受信した入力制御装置102では、係る信号に応じて、同装置を構成する三相誘導電圧調整器のリアクトルの可動鉄心を、例えば所定のサーボ機構(図示せず)によって微摺動させ、電動機103に印加される三相交流電力の入力値を制御するのである。   In response to the signal, the input control device 102 that has received the control signal from the voltage monitoring device 111 changes the movable iron core of the reactor of the three-phase induction voltage regulator that constitutes the device to, for example, a predetermined servo mechanism (not shown). ), And the input value of the three-phase AC power applied to the electric motor 103 is controlled.

例えば、電圧監視装置111からの制御信号がバッテリーの端子電圧が所定の閾値を超えていないという情報を示すものであれば、三相誘導電圧調整器のインダクタンスを低減させて電動機103への入力電力を増加させる。一方、電圧監視装置111からの制御信号がバッテリーの端子電圧が所定の閾値を超えているという情報を示すものであれば、三相誘導電圧調整器のインダクタンスを増加させ電動機103への入力電力を減少させる。   For example, if the control signal from the voltage monitoring device 111 indicates information that the terminal voltage of the battery does not exceed a predetermined threshold, the input power to the motor 103 is reduced by reducing the inductance of the three-phase induction voltage regulator. Increase. On the other hand, if the control signal from the voltage monitoring device 111 indicates information indicating that the terminal voltage of the battery exceeds a predetermined threshold, the inductance of the three-phase induction voltage regulator is increased and the input power to the motor 103 is increased. Decrease.

なお、急速充電などの特殊な充電方法を行なわない限り、一般に、バッテリーの充電が進行するとバッテリーへの充電電流が自動的に減少する仕組みとなっている。これによって発電機107の負荷が減少し、当然これを駆動する電動機103の負荷も軽減されて、電動機103の消費電力が低減され省エネルギー効果を生み出すことになる。   Note that, unless a special charging method such as rapid charging is performed, generally, the charging current to the battery automatically decreases as the battery is charged. As a result, the load on the generator 107 is reduced, and naturally the load on the motor 103 that drives the generator 107 is also reduced, so that the power consumption of the motor 103 is reduced and an energy saving effect is produced.

また、本実施例においては充電形態としてトリクル充電方式を採用している。言うまでもなく、トリクル充電方式の場合は、バッテリーを使い切ってから充電するのではなく、バッテリー容量を20%程度残した状態で充電を行なうものである。これによって、バッテリーの充電開始時における流入電流の大きさを抑制することが可能となり、充電時における省エネルギー効果が期待できる。   In this embodiment, a trickle charging method is adopted as a charging mode. Needless to say, in the trickle charging method, the battery is not charged after the battery is used up, but is charged with the battery capacity remaining at about 20%. As a result, the magnitude of the inflow current at the start of charging of the battery can be suppressed, and an energy saving effect at the time of charging can be expected.

さらに、トリクル充電方式を採用することにより、充電開始時の大電流による二酸化鉛電極の損傷を防止することができる。これによって、バッテリー自体の寿命も長期化し産業廃棄物として廃棄される二酸化鉛の量を軽減することが可能となり、環境保全の面からも良好な結果が期待される。   Further, by adopting the trickle charging method, damage to the lead dioxide electrode due to a large current at the start of charging can be prevented. As a result, the life of the battery itself is extended, and the amount of lead dioxide discarded as industrial waste can be reduced, and good results are expected from the viewpoint of environmental conservation.

以上に説明したように、本実施例によれば、電動・発電システムの出力側において低電圧で大電流の直流出力電力を得ることができるので、多数のバッテリーを効率良く充電することが可能となる。また、バッテリーの端子電圧を常に監視し、それに応じた制御信号によって電動機の入力電力を最適に調整するため入力電力の無駄な消費を抑えることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a large amount of DC output power at a low voltage on the output side of the motor / power generation system, so that a large number of batteries can be efficiently charged. Become. Moreover, since the terminal voltage of the battery is constantly monitored and the input power of the motor is optimally adjusted by a control signal corresponding to the battery terminal voltage, wasteful consumption of the input power can be suppressed.

なお、本発明の実施形態は、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、例えば、各々の実施例を構成する各部位の形状や配置、或いはその素材などは、本発明の趣旨を逸脱することなく、現実の実施態様に即して適宜変更ができるものであることは言うまでもない。   The embodiments of the present invention are not limited to the examples described above. For example, the shape and arrangement of each part constituting each of the examples, or the material thereof is the gist of the present invention. It goes without saying that changes can be made as appropriate according to actual embodiments without departing.

以上に説明した本発明の構成ならびに方法は、電動機によって発電機を駆動し電気エネルギーを発生させ、かつ、発生した電力で多数のバッテリーを充電する電動・発電システムにおいてその利用が可能である。
The configuration and method of the present invention described above can be used in an electric / power generation system in which a generator is driven by an electric motor to generate electric energy and a large number of batteries are charged with the generated electric power.

本発明の実施例による電動・発電システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor / power generation system by the Example of this invention. 図1のシステムにおける入力制御装置および整流装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the input control apparatus and rectifier in the system of FIG. 図1のシステムにおける電圧コンバータ装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the voltage converter apparatus in the system of FIG. 図1のシステムにおける電圧監視装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the voltage monitoring apparatus in the system of FIG.

100 … 電動・発電システム
101 … 受電装置
102 … 入力制御装置
103 … 電動機
104 … 電動機側プーリ
105 … 動力伝達ベルト
106 … 発電機側プーリ
107 … 発電機
108 … 整流装置
109 … 電圧コンバータ装置
110 … バッテリー装置
111 … 電圧監視装置
111a … 電圧検出部
111b … 比較演算部
111c … 基準電圧生成部
111d … 制御信号送出部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electric power generation system 101 ... Power receiving apparatus 102 ... Input control apparatus 103 ... Electric motor 104 ... Electric motor side pulley 105 ... Power transmission belt 106 ... Generator side pulley 107 ... Electric generator 108 ... Rectifier 109 ... Voltage converter apparatus 110 ... Battery Device 111 ... Voltage monitoring device 111a ... Voltage detection unit 111b ... Comparison operation unit 111c ... Reference voltage generation unit 111d ... Control signal sending unit

Claims (4)

交流電動機と、該交流電動機とプーリおよびベルトによって回転軸が互いに接続された交流発電機とから成る電動・発電システムにおいて
前記交流電動機に供給される入力電力を制御する入力制御手段と、前記交流発電機の出力を直流電圧に整流する整流手段と、該整流手段の出力である直流電圧を降圧し低電圧の大電流を生成する電圧変換手段と、該電圧変換手段から出力された電力を蓄える蓄電手段と、該蓄電手段の端子電圧を監視する電圧監視手段とを含み、
前記電圧監視手段は該蓄電手段の端子電圧に応じて所定の制御信号を生成し、かつ、前記入力制御手段は該制御信号に応じて前記交流電動機に供給される入力電力を制御することを特徴とする電動・発電システム。
An input control means for controlling input power supplied to the AC motor in an electric motor / generator system comprising an AC motor, and the AC motor and an AC generator having rotating shafts connected to each other by a pulley and a belt, and the AC power generation Rectifying means for rectifying the output of the machine to DC voltage, voltage converting means for stepping down the DC voltage that is the output of the rectifying means to generate a large current of low voltage, and storage for storing the electric power output from the voltage converting means Means, and voltage monitoring means for monitoring the terminal voltage of the power storage means,
The voltage monitoring means generates a predetermined control signal according to the terminal voltage of the power storage means, and the input control means controls input power supplied to the AC motor according to the control signal. Electric and power generation system.
前記交流発電機の回転軸に設けられたプーリの直径が、前記交流電動機の回転軸に設けられたプーリの直径よりも大であることを特徴とする請求項1に記載の電動・発電システム。   The motor / power generation system according to claim 1, wherein a diameter of a pulley provided on a rotating shaft of the AC generator is larger than a diameter of a pulley provided on a rotating shaft of the AC motor. 前記蓄電手段に供給される電流値が、前記交流電動機に供給される電流値に比較して極めて大であることを特徴とする請求項1または2に記載の電動・発電システム。   3. The electric / power generation system according to claim 1, wherein a current value supplied to the power storage unit is extremely larger than a current value supplied to the AC motor. 前記交流電動機および前記交流発電機は、三相交流による誘導電動機ならびに発電機であることを特徴とする請求項1ないし3の内の少なくとも何れか一項に記載の電動・発電システム。


4. The motor / power generation system according to claim 1, wherein the AC motor and the AC generator are a three-phase AC induction motor and a generator. 5.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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