JP2015070705A

JP2015070705A - 発電モーター

Info

Publication number: JP2015070705A
Application number: JP2013203101A
Authority: JP
Inventors: 浩竹村; Hiroshi Takemura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13

Abstract

【課題】薄型の電動モーターを連結することで構成される簡単な構造の発電用のモーターを提供する。【解決手段】主軸３の一端側に各々直列にＡ〜Ｄに配設され連結された４台の動力用の薄型モーター１と、主軸３の他端側に各々直列にＥ、Ｆに連結された２台の発電用の薄型モーター２と、連結された全ての薄型モーターの周囲を１つの金属ケースで囲って形成されるブロック７とを備えており、駆動用の薄型モーター１及び発電用の薄型モーター２はブラシレスモーターであって、各々不図示の永久磁石のディスク１ａ、２ａが主軸３に固定され、ディスク１ａ，２ａの表裏面の両面に放射状に不図示の固定子巻線１ｂ、２ｂが配設されており、駆動用の薄型モーター１及び発電用の薄型モーター２の各ディスク１ａ，２ａは、各々の円周部に配設された磁極が主軸３方向から見て互いに重ならないように、磁極の配置の角度をずらして主軸３に固定される。【選択図】図２

Description

本発明は、発電モーターに関する。

停電時や災害地においては必要な電力の供給が困難な状況となる。このような状況下で使用できる簡易な発電機器の提供が望まれている。

停電時でも稼働しないと困る設備は無数に存在する。例えば、公共交通機関の電車、交通渋滞を防ぐ信号機、街路灯、及び情報提供設備等、一般の設備では、エレベーター、食料品店舗の冷凍冷蔵庫など、電力を必要とする機器類については全てが該当するといってよい。また、災害地においては復旧作業用の機械や生活のための光熱機器に電力を供給できる発電機器が必要とされるのは論を待たない。

特許文献１には簡易式の発電装置として、自動車用発電機を活用した発電システムが記載されている。また、特許文献２には停電時にも家庭等で通常時と同様の電力需要にこたえることが可能な電源装置が記載されている。

特開２００６−０５０８８０号公報特開２０１３−０６３０１０号公報

しかしながら、特許文献１の方式では自動車用発電機の利用技術であるため、発電効率に限界がある。また、特許文献２の方式では基本的に太陽電池パネルを利用した技術であるため常時発電はできないし、電力が必要な場所への運搬には適していない。

本発明は、バッテリーを用いて始動させるモーターであって、種々の状況で使用することができ、最終的に電力を得ることができる簡易な構造の発電モーターを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の発明は、発電を行うモーターであって、主軸の一端側に各々直列に連結された４台の動力用の薄型モーターと、主軸の他端側に各々直列に連結された２台の発電用の薄型モーターと、連結された全ての薄型モーターの周囲を１つの金属ケースで囲って形成されるブロックと、を備えており、駆動用の薄型モーター及び発電用の薄型モーターはブラシレスモーターであって、各々永久磁石のディスクが主軸に固定され、ディスクの表裏面の両面に放射状に固定子巻線が配設されており、各駆動用の薄型モーター及び各発電用の薄型モーターのディスクは、各々の円周部に配設された磁極が主軸方向から見て互いに重ならないように、磁極の配置の角度をずらして主軸に固定されることを特徴とする。
請求項２の発明は、さらに、発電モーターには電力出力側の配線により整流器及び蓄電池に連結されており、蓄電池はさらに配線により各駆動用モーターに連結されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、さらに、駆動用の薄型モーターの駆動用電圧は１２〜２４ボルトの直流電圧であり、発電用の薄型モーターの発生電圧は１００ボルト以上の交流電圧であることを特徴とする。

本発明の発電モーターにより、簡単な構造で停電時や災害地で電力を供給できる発電機器が提供される。

本発明の発電モーターを構成する薄型モーターの実施形態を示す模式図であり、（ａ）は、薄型モーターの正面図、（ｂ）は同側面図を示す。各薄型モーターの配置図を示す模式図である。本発明の発電モーターの組み立て外観図である。薄型モーターの永久磁石ディスクの正面図である。

以下に、本発明の実施形態について図を用いて説明する。
まず、本実施形態の構成について説明する。
図１〜３に示すように、本実施形態の発電モーターは主軸３の一端側に各々直列にＡ〜Ｄに配設され連結された４台の動力用の薄型モーター１と、主軸３の他端側に各々直列にＥ、Ｆに連結された２台の発電用の薄型モーター２と、連結された全ての薄型モーターの周囲を１つの金属ケースで囲って形成されるブロック７とを備えている。駆動用の薄型モーター１及び発電用の薄型モーター２はブラシレスモーターであって、各々永久磁石のディスク１ａ、２ａが主軸３に固定され、ディスク１ａ，２ａの表裏面の両面に放射状に固定子巻線１ｂ、２ｂが配設されており、各駆動用の薄型モーター１（Ａ〜Ｄ）のディスク１ａと各発電用の薄型モーター２（Ｅ、Ｆ）のディスク２ａは、各々の円周部に配設された磁極（図４参照方）が主軸３方向から見て互いに重ならないように、磁極の配置の角度をずらして主軸３に固定される。

図２に示しように、発電モーターは電力出力側の発電用の薄型モーター２からの配線により整流器５及び蓄電池６に連結されており、蓄電池６はさらに配線により各駆動用薄型モーター１に連結されている。また、駆動用薄型モーター１が配設される側の主軸３には変速機４が配設されている。
駆動用の薄型モーター１の駆動用電圧は１２〜２４ボルトの直流電圧であり、発電用の薄型モーター２の発生電圧は１００ボルト以上の交流電圧である。

軸受の摩擦対策としてベアリングと主軸３に固体潤滑コーティング剤を使用する。また、図４に示すように、各薄型モーター内部の発熱対策として、永久磁石ディスク１ａ、２ａに溝１ｃ、２ｃを入れて内部空気の流動を多くし、空冷効率を向上させるとともに、金属ケースのブロック７内部の冷却も同時に行う。

次に、本実施形態の発電モーターの運転方法について説明する。
本実施形態ではサイズが異なるのみで同一の構造を有する駆動用の薄型モーター１と、発電用の薄型モーター２を１つの主軸３に取り付けて、４台の薄型モーター１をモーターとして回転させ、これによって回転する主軸３により２台の発電用の薄型モーター２を回転させて発電を行う。
始動方法は、不図示のバッテリー電源からの電力で、４台の駆動用モーター１を回転させる。その回転動力が２台の発電用薄型モーター２を回転させて供給用電力を発電する。
発電された電力は、整流器５を通して、駆動用薄型モーター１の回転維持と必要各所へ供給され、残りは蓄電池６に蓄電される。

本実施形態の発電モーターの効果について説明する。
まず、駆動用の薄型モーター１及び発電用の薄型モーター２で用いているブラシレスモーターの特徴としては、ブラシのないことでモーターの構造も簡単で部品点数も少ないことである。摩擦点は軸受のみで、ブラシモーターに比較して寿命が格段に長く、摩擦が少ないため効率が良い。同じサイズのブラシモーターと比較して高出力が得られる。
通常のブラシモーターでは、機械的にプラスマイナスを反転させ、流す電力で出力をコントロールする。ブラシモーターの部品には、ブラシとコミュニテーターの接点において摩耗が生じるため、ある程度の寿命があり、モーターの構造も部品点数が多く複雑である。

モーターの回転数も高回転のため、必要な回転数に制御してモーターに負担を掛けないことが大事でその点でもブラシレスモーターは優れている。
ブラシレスモーターのコントローラーはモーターを回転させるために電気的にプラスマイナスを反転させるので構造が複雑である。したがってコンピュータによって制御を行う。

さらに、本実施形態では上述のように各駆動用の薄型モーター１（Ａ〜Ｄ）及び各発電用の薄型モーター２（Ｅ、Ｆ）の各ディスク１ａ、２ａの円周部に配設された磁極（図４）が主軸３方向から見て互いに重ならないように、各ディスク１ａ、２ａが磁極の配置の角度をずらして主軸３に固定される。本実施形態では図４に示すように各ディスク１ａ、２ａの磁極（Ｎ、Ｓ極）は３対配設されている。したがって、例えば、ディスク１ａ（４枚）、ディスク２ａ（２枚）の各Ｎ極を順に２４°ずつ角度をずらして主軸３に固定することが考えられる。これにより、モーター特有の回転振動を軽減するためである。

一般的なモーターで予想される故障原因としては、軸受部分の摩耗、ホコリや油切れ等が考えられ、モーター内部ではホコリや水滴で電気ショートが考えられる。しかしながら、本実施形態では発電モーター自体は完全に囲った状態であるため、故障の問題は温度管理を行うのみで従来のモーターに較べて大幅に改善される。

本実施形態の発電モーターは、上記構成により、摩擦等による損失が少なく、極めて高効率の発電を実現することができる。その結果、電力使用量を軽減し、地球温暖化、大気汚染の軽減に資することができ、また、停電時でも電力を供給することができるため、災害地で電力を供給できる。さらに、電気自動車への充電も可能である。

１駆動用薄型モーター
１ａディスク
１ｂ固定子巻線
１ｃ溝
２発電用薄型モーター
２ａディスク
２ｂ固定子巻線
２ｃ溝
３主軸
４変速機
５整流器
６蓄電池
７ブロック

Claims

発電を行うモーターであって、該モーターは、
主軸の一端側に各々直列に連結された４台の動力用の薄型モーターと、
上記主軸の他端側に各々直列に連結された２台の発電用の薄型モーターと、
連結された上記全ての薄型モーターの周囲を１つの金属ケースで囲って形成されるブロックと、を備えており、
上記駆動用の薄型モーター及び上記発電用の薄型モーターはブラシレスモーターであって、各々永久磁石のディスクが上記主軸に固定され、該ディスクの表裏面の両面に放射状に固定子巻線が配設されており、
上記各駆動用の薄型モーター及び上記各発電用の薄型モーターの上記ディスクは、各々の円周部に配設された磁極が上記主軸方向から見て互いに重ならないように、上記磁極の配置の角度をずらして上記主軸に固定される、
ことを特徴とする発電モーター。
上記発電モーターには電力出力側の配線により整流器及び蓄電池に連結されており、該蓄電池はさらに配線により上記各駆動用モーターに連結されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発電モーター。
上記駆動用の薄型モーターの駆動用電圧は１２〜２４ボルトの直流電圧であり、
上記発電用の薄型モーターの発生電圧は１００ボルト以上の交流電圧である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の発電モーター。