JP2019122127A - Operational method of autonomous operation type rotary electric machine, autonomous operation type rotary electric machine, electric automobile motor power source using them, and autonomous operation type power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転電気機械に関し、特に、自律運転型回転電気機械の運転方法、自律運転型回転電気機械及びこれを利用した電気自動車用動力源及び自律運転型発電装置に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine, and more particularly, to a method of operating an autonomously operating rotary electric machine, an autonomously operating rotary electric machine, a motive power source for an electric vehicle using the same, and an autonomously operating power generator.
近年、モータと発電機をタンデム状に直列接続したモータ発電機や無負荷発電機が提案されている。 In recent years, motor generators and no-load generators have been proposed in which a motor and a generator are connected in series in tandem.
特許文献1には、2つのシェル型ハウジング内にモータ及び発電機を収納して共通の回転軸に支持し、エンジンなどの外部動力源から駆動される回転軸を介してモータ及び発電機を駆動するようにした構造が開示されている。 In Patent Document 1, a motor and a generator are housed in two shell type housings and supported by a common rotation shaft, and the motor and the generator are driven through a rotation shaft driven from an external power source such as an engine. The structure which was made to do is disclosed.
特許文献2には、共通ケース内にモータと発電機を内蔵し、共通ケースの外部に小型永久磁石式発電機を配置して、モータの出力軸で小型永久磁石式発電機を駆動して得た発電電力で発電機の固定子を励磁するようにした構造が開示されている。 In Patent Document 2, a motor and a generator are incorporated in a common case, a small permanent magnet generator is disposed outside the common case, and the small permanent magnet generator is driven by the output shaft of the motor. A structure is disclosed in which the stator of the generator is excited with the generated power.
特許文献3には、モータ及び発電機と、バッテリと、インバータとを備え、発電機の発電出力をバッテリに充電し、バッテリからの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータを駆動することで発電機を作動させるようにした自律運転型発電システムが開示されている。 Patent Document 3 includes a motor and a generator, a battery, and an inverter, and charges a battery with a generated output of the generator, converts DC power from the battery into AC power by the inverter, and drives the motor. Discloses an autonomous power generation system in which the generator is operated.
特許文献4には、所定間隔を置いて離間した第1、第2軌道上に第1、第2環状磁石列を形成し、これら環状磁石列の外周において周方向に等間隔で複数の磁気誘導鉄心を支持し、上記複数の磁気誘導鉄心に結合磁気誘導鉄心を結合してこれら結合磁気誘導鉄心に巻線方向が逆となるコイルを巻きつけ、複数の磁気誘導鉄心の両端部を上記第1、第2環状磁石列に対向させるようにした無負荷発電機が開示されている。 In Patent Document 4, first and second annular magnet arrays are formed on first and second tracks separated by a predetermined distance, and a plurality of magnetic inductions are equally spaced circumferentially around the outer periphery of these annular magnet arrays. A plurality of magnetic induction iron cores are supported by winding a coil whose direction of winding is reversed around the coupled magnetic induction iron cores by supporting the iron core, coupling the coupled magnetic induction iron cores to the plurality of magnetic induction iron cores, and And a no-load generator which is made to face the second annular magnet row.
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載のモータ発電機では、外部動力源又は外部電源によりモータを駆動して発電機を作動させているが、外部動力源又は外部電源等のインフラが整備されていない場所では、モータを駆動させることができず、結果として発電機を自律作動させることができなかった。 However, in the motor generator described in Patent Documents 1 and 2 above, the motor is operated by the external power source or the external power source to operate the generator, but infrastructure such as the external power source or the external power source is maintained In no place, the motor could not be driven and consequently the generator could not operate autonomously.
上記特許文献3に記載の自律運転型発電システムでは、通常、発電機では逆起電力が極めて大きいために、大きな定格のモータを使用する必要があった。この場合、バッテリも大容量のものを使用する必要があった。大容量バッテリとしてはリチウム(Li)イオン電池を利用することが一般であるが、この電池は充放電回数も少なく、劣化が早いのが欠点であり、実用的ではない。しかも、発電機の発電容量はモータの消費電力に比べて極めて小さいものであり、外部端子から取り出せる発電電力は僅かなものであり、実用的ではなかった。 In the autonomous power generation system described in Patent Document 3 described above, it is usually necessary to use a motor with a large rating because the generator has an extremely large back electromotive force. In this case, it is necessary to use a large capacity battery. As a large capacity battery, it is general to use a lithium (Li) ion battery, but this battery has a disadvantage that the number of charge and discharge is small and the deterioration is fast, which is not practical. Moreover, the power generation capacity of the generator is extremely small compared to the power consumption of the motor, and the generated power that can be taken out from the external terminal is small and not practical.
上記特許文献4に記載の無負荷発電機では、外部動力源又は外部電源及びモータが必要であるが、これらインフラが整備されていない場所では、発電機を自律運転させることができず、結果として発電電力を得ることができなかった。 In the no-load generator described in Patent Document 4 described above, although an external power source or an external power source and a motor are required, the generator can not be autonomously operated in a place where these infrastructures are not maintained. I could not get the generated power.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、外部動力源又は外部電源及びモータなどのインフラを必要としない、自律運転型回転電気機械の運転方法、自律運転型回転電気機械及びこれを利用した電気自動車用動力源並びに自律運転型発電装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of such conventional problems, and does not require an external power source or an infrastructure such as an external power source and a motor, and a method of operating an autonomously operating type rotary electric machine, an autonomously operating type rotary electric machine and It is an object of the present invention to provide a power source for an electric vehicle and an autonomously operating power generation device using the same.
上記目的を達成するために、本発明の第1局面による自律運転型回転電気機械の運転方法は、筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記筒状ハウジングに収納されたモータ固定子と、上記回転軸に支持されていて上記モータ固定子にエアーギャップを介して対向するモータロータとを備えた多相モータ部と、上記モータ固定子に隣接して上記筒状ハウジングに収納された発電固定子と、上記回転軸に支持されていて上記発電固定子にエアーギャップを介して対向する永久磁石ロータを有する多相交流発電部とを備え、上記発電固定子が上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持されていて上記永久磁石ロータにエアーギャップ介して対向する複数対の発電用ラジアル磁極と、上記複数対の発電用ラジアル磁極にそれぞれ結合された複数対の鉄心と、上記複数対の鉄心にそれぞれ巻かれた一対の逆起電力相殺巻線からなる主発電コイルと補助発電コイルとを備えていて上記永久磁石ロータの磁束が交差した際に主発電電力と補助発電電力とをそれぞれ出力させるモータ発電機を準備する工程と、上記主発電電力を外部に取り出す出力端子と、上記補助発電電力を整流器により直流電力に変換する工程と、上記直流電力をLiイオンキャパシタからなる蓄電デバイスに蓄電して蓄電電力を出力する工程と、上記蓄電電力から多相駆動信号を生成して上記モータ部に供給する工程とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an operation method of an autonomously operating type rotary electric machine, comprising: a rotary shaft rotatably supported by a cylindrical housing; and a motor fixed within the cylindrical housing A multiphase motor unit including a rotor, a motor rotor supported by the rotation shaft and facing the motor stator via an air gap, and housed in the cylindrical housing adjacent to the motor stator A generator stator, and a polyphase alternating current generator having a permanent magnet rotor supported by the rotating shaft and facing the generator stator through an air gap, the generator stator comprising the periphery of the cylindrical housing The magnetic poles are supported at equal intervals in the direction, and are coupled to the plurality of pairs of generating radial magnetic poles facing the permanent magnet rotor via an air gap, and the plurality of pairs of generating radial poles. A plurality of pairs of iron cores, a main generating coil consisting of a pair of back electromotive force canceling windings respectively wound around the plurality of pairs of iron cores, and an auxiliary power generating coil, and the magnetic flux of the permanent magnet rotor intersects A step of preparing a motor generator for outputting the main power and an auxiliary power, an output terminal for extracting the main power to the outside, a step of converting the auxiliary power into a DC power by a rectifier, the DC The method further comprises the steps of storing electric power in an electric storage device consisting of a Li ion capacitor and outputting the electric storage electric power, and generating an electric multi-phase drive signal from the electric storage electric power and supplying the same to the motor unit.
本発明の第2局面による自律運転型回転電気機械は、筒状ハウジングと、上記筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持された複数対の扇形ラジアル磁極と、上記複数対の扇形ラジアル磁極のそれぞれに結合された複数の鉄心と、上記複数の鉄心にそれぞれ巻かれた複数のモータコイルとを有する多相交流モータ固定子と、上記多相交流モータ固定子の両端部にエアーギャップを介して対向するように上記回転軸に支持されていて周方向にN極とS極が交互に配置された永久磁石を有する第1及び第2ロータと、上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持されていて上記第2ロータの軸方向端部にエアーギャップを介して対向する複数対の発電用ラジアル磁極と、上記複数対の発電用ラジアル磁極にそれぞれ結合された複数対の鉄心と、上記複数対の鉄心にそれぞれ巻かれた一対の逆起電力相殺巻線からなる主発電コイルと補助発電コイルとを有する多相交流発電固定子と、上記回転軸に支持されていて上記複数対の発電用ラジアル磁極にエアーギャップを介して対向する第3ロータとを備え、上記第2ロータが周方向に等間隔で交互に配置されたN極とS極の永久磁石を有し、上記第3ロータが周方向に等間隔で配置されていて軸方向において上記第2ロータの極性とは異なる極性の永久磁石を有し、上記第2ロータ及び上記第3ロータの永久磁石の磁束が上記複数対の発電用ラジアル磁極に交差して上記主発電コイルと上記補助発電コイルとに上記主発電電力と上記補助発電電力とをそれぞれ出力させ、上記第2ロータが上記多相交流モータ固定子と上記多相交流発電固定子との共通ロータとして機能することを特徴とする。 An autonomously operating type rotary electric machine according to a second aspect of the present invention comprises a cylindrical housing, a rotary shaft rotatably supported by the cylindrical housing, and a plurality of cylindrical housings supported at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical housing. A polyphase AC motor stator having a pair of fan-shaped radial magnetic poles, a plurality of iron cores coupled to each of the plurality of pairs of fan-shaped radial magnetic poles, and a plurality of motor coils respectively wound on the plurality of iron cores; First and second permanent magnets supported by the rotating shaft so as to face opposite ends of a polyphase AC motor stator via air gaps and having N poles and S poles alternately arranged in the circumferential direction A rotor, a plurality of pairs of radial magnetic poles for power generation supported at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical housing and facing an axial end of the second rotor via an air gap, and the plurality of pairs of power generation La A multiphase AC generator stator having a plurality of pairs of iron cores respectively coupled to the Al magnetic poles, and a main power generation coil and an auxiliary power generation coil each comprising a pair of back electromotive force canceling windings respectively wound on the plurality of pairs of iron cores; A third rotor supported by the rotation shaft and facing the plurality of pairs of radial magnetic poles for power generation via an air gap, wherein the second rotors are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction And S pole permanent magnets, and the third rotors are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and have permanent magnets of a polarity different from the polarity of the second rotor in the axial direction, and the second rotor and The magnetic flux of the permanent magnet of the third rotor intersects with the plurality of pairs of generating radial magnetic poles to cause the main power generation coil and the auxiliary power generation coil to output the main power generation power and the auxiliary power generation power, respectively; 2 rotors Serial, characterized in that functions as a common rotor and a polyphase AC motor stator and the multiphase AC power generation stator.
本発明の第3局面による電気自動車用自律運転型回転電気機械は、筒状ハウジングと、上記筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に支持されたフライホイールディスクと、上記フライホイールディスクの外周部から軸方向に延びている環状壁部と、上記環状壁部と径方向に整列するように上記筒状ハウジングの第1エリアに収納されたモータ固定子と、上記環状壁部と径方向に整列するように上記筒状ハウジングの第2エリアに収納された発電固定子とを備え、上記環状壁部の上記第2エリアにおいて周方向に等間隔で配置されていて上記多相交流発電固定子の両端部にエアーギャップを介して対向する第1及び第2配列の永久磁石とを備え、上記モータ固定子が上記環状壁部の上記第2エリアにおいて配置されたモータステータ極を備え、上記環状壁部がエアーギャップを介して上記モータステータ極に対向するように配置されたロータ極を備え、上記モータ固定子と、上記発電固定子と、上記環状壁部が上記筒状ハウジングの径方向において整列していることを特徴とする。 An autonomous-driving type rotary electric machine for an electric vehicle according to a third aspect of the present invention comprises a cylindrical housing, a rotary shaft rotatably supported by the cylindrical housing, and a flywheel disc supported by the rotary shaft. An annular wall extending axially from an outer peripheral portion of the flywheel disk; a motor stator housed in a first area of the cylindrical housing in radial alignment with the annular wall; A generator stator housed in a second area of the cylindrical housing in radial alignment with the wall, and arranged at equal intervals in a circumferential direction in the second area of the annular wall; A first and a second array of permanent magnets opposed to each other through an air gap at both ends of a polyphase alternating current generator stator, and the motor stator is disposed in the second area of the annular wall portion. A stator pole having a rotor pole arranged so that the annular wall faces the motor stator pole via an air gap, the motor stator, the power generation stator, and the annular wall portion They are characterized in that they are aligned in the radial direction of the cylindrical housing.
本発明の第4局面による電気自動車用自律運転型回転電気機械は、筒状ハウジングと、上記筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に支持されたフライホイールディスクと、上記フライホイールディスクの外周部から軸方向に延びている環状壁部と、上記環状壁部と径方向に整列するように上記筒状ハウジングの第1エリアに収納されたモータ固定子と、上記環状壁部と径方向に整列するように上記筒状ハウジングの第2エリアに収納された発電固定子とを備え、上記環状壁部の上記第2エリアにおいて周方向に等間隔で配置されていて上記多相交流発電固定子の両端部にエアーギャップを介して対向する第1及び第2配列の永久磁石とを備え、上記モータ固定子が上記環状壁部の上記第2エリアにおいて配置されたモータステータ極を備え、上記環状壁部がエアーギャップを介して上記モータステータ極に対向するように配置されたロータ極を備え、上記モータ固定子と、上記発電固定子と、上記環状壁部が上記筒状ハウジングの径方向において整列していることを特徴とする。 An autonomous-driving type rotary electric machine for an electric vehicle according to a fourth aspect of the present invention comprises a cylindrical housing, a rotary shaft rotatably supported by the cylindrical housing, and a flywheel disk supported by the rotary shaft. An annular wall extending axially from an outer peripheral portion of the flywheel disk; a motor stator housed in a first area of the cylindrical housing in radial alignment with the annular wall; A generator stator housed in a second area of the cylindrical housing in radial alignment with the wall, and arranged at equal intervals in a circumferential direction in the second area of the annular wall; A first and a second array of permanent magnets opposed to each other through an air gap at both ends of a polyphase alternating current generator stator, and the motor stator is disposed in the second area of the annular wall portion. A stator pole having a rotor pole arranged so that the annular wall faces the motor stator pole via an air gap, the motor stator, the power generation stator, and the annular wall portion They are characterized in that they are aligned in the radial direction of the cylindrical housing.
本発明の第5局面による電気自動車用動力源は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の自律運転型回転電気機械を備えることを特徴とする。 A power source for an electric vehicle according to a fifth aspect of the present invention includes the autonomously operating type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 8.
本発明の第6局面による自律運転型発電装置は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の自律運転型回転電気機械を備えることを特徴とする。 An autonomous operation type electric power generating apparatus according to a sixth aspect of the present invention is characterized by comprising the autonomous operation type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 7.
本発明によれば、回転機械の運転中に発電出力を発生させ、この発電出力を増幅して回転機械の励磁コイルに還流することにより出力トルクを飛躍的に向上させることが可能な自律運転型回転電気機械の運転方法、自律運転型回転電気機械及びこれを利用した電気自動車用動力源及び自律運転型発電装置に関する。 According to the present invention, an autonomous operation type capable of dramatically improving output torque by generating a power generation output during operation of a rotary machine, amplifying the power generation output and circulating it back to the exciting coil of the rotary machine The present invention relates to a method of operating a rotary electric machine, an autonomously operating rotary electric machine, a power source for an electric vehicle using the same, and an autonomously operating power generator.
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
本発明の実施形態の自律運転型回転電気機械及びその運転方法につき、図1を参照して説明する。自律運転型回転電気機械は電気自動車用動力源又は自律運転型発電装置として適用されるが、その他の農業機械、建設機械、港湾機械等の産業機械や各種船舶、各種ロボット、航空機や宇宙往還機等の移動体にも適用される。(Embodiment)
An autonomously operating type rotary electric machine according to an embodiment of the present invention and a method of operating the same will be described with reference to FIG. The autonomously operating rotary electric machine is applied as a power source for an electric vehicle or an autonomously operating power generator, but other agricultural machines, construction machines, industrial machines such as port machines, various ships, various robots, aircrafts, space return aircraft It also applies to moving objects such as
図1において、自律運転型回転機械10は、1例として、電気自動車(EV)の動力源に適用したものとして説明する。自律運転型回転機械10は、3相交流モータ(多相モータ部)12と3相交流発電機(多相発電部)14とを有するモータ発電機100を備える。多相モータ部12は出力軸12aを介して、EVのトランスミッション及びプロペラーシャフト(図示せず)等の動力伝達部を経由して駆動輪等の負荷EVwに接続される。多相発電部14は外部端子OTを介して主発電電力MPwを出力して、EVの空調機(図示せず)その他アクセサリー電気機器等の負荷15に供給される。自律運転型回転機械10を移動体用動力電源として適用する場合は、モータ部12の負荷EVwを外して、負荷15をEVの駆動モータで差し替えてもよい。 In FIG. 1, the autonomous driving type rotary machine 10 will be described as one example applied to a power source of an electric vehicle (EV). The autonomously operating rotary machine 10 includes a
3相交流発電機14は、後述のごとく、3相交流主電力MPwの他に3相交流補助電力APwを出力する。3相交流補助電力APwは整流器16で整流されて直流電力DPに変換され、充電器18を介して蓄電デバイス20に蓄電される。蓄電デバイス20は大電流充放電(短時間で500A放電が可能)で1,000,000サイクル以上の長寿命サイクルを有する日立化成のリチウムイオンキャパシタSLC−B152A、SLC−B110A又はJMエナジーのMPA45G275Hのようなリチウム(Li)イオンキャパシタバンクが好ましくは利用される。蓄電デバイス20の直流出力StPは後述のコントローラ24の指令C0に応答して閉じるスイッチSW1を介してインバータ34に供給されて、3相交流駆動信号に変換されても良い。一方、蓄電デバイス20はコントローラ24の指令C1に応答して閉じるスイッチSW2を介して高周波交流電力発生器22に蓄電電力StPを供給する。 The three-phase alternating
高周波交流電力発生器22は蓄電デバイス20の蓄電電力StPを10〜70kHz、好ましくは、20〜50kHzの高周波交流電力HfPに変換する。高周波交流電力HfPが10kHz以下では、後述のように、磁束変化が低すぎて、増幅率が低下するため好ましくなく、50kHz以上では電子部品の寿命が低くなるため、好ましくはない。高周波交流電力発生器22としては、例えば、日本国特許第3399214号及び同第3399215号又は特開平第7−231670号に開示された高周波インバータ、特開平第10−745988号に開示されたRFパワー発生器、米国特許第3368164号及び米国特許第5281905号に開示された高周波交流電力発生器並びに米国特許第4028610号及び米国特許第5281905号に開示された高周波交流電流発生インバータのいずれかがが好ましくは挙げられる。 The high frequency
コントローラ24は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)を用いて構成される。コントローラ24は入力装置26及びメインスイッチ(図示せず)に接続されていて、入力装置26はインバータの設定周波数その他の各種制御対象の制御パラメータや該制御パラメータに応じたスイッチ切替信号等を入力する。メインスイッチが投入されると、コントローラ24は、入力装置26からの出力信号に応答して、指令信号C1と指令信号C2のいずれかを出力してスイッチSW1又はSW2のいずれか一方を閉じる。高周波交流電力HfPの周波数に同期したゼロ位相信号Sがコントローラ24に入力される。 The
高周波パルス発生器28はスイッチSW2が閉じて蓄電デバイス20から蓄電電力が供給され、同時に、コントローラ24からゼロ位相信号Sに同期した同期信号Sycが供給される。高周波パルス発生器28は、高周波交流電力HfPの周波数に同期した同期信号Sycに応答して、例えば、10〜70kHz、好ましくは、20〜50kHzの高周波励磁パルスHfPeを生成する。高周波パルス発生器28としては、例えば、米国特許第8018263号公報又は米国特許第8023296号公報に開示された高周波パルス発生回路を利用してもよい。高周波励磁パルスHfPeが10kHz以下では、磁束変化が少なくなって、増幅率が低下するため好ましくなく、50kHz以上では電子部品の寿命が低くなるため、好ましくはない。高周波パルス発生器28は、例えば、上述の高周波インバータから構成してもよい。 In the high
高周波励磁パルスHfPeに応答して、高周波交流電力増幅器30は高周波交流電力HfPを増幅して高周波増幅電力HfPaを出力する。高周波増幅電力HfPaは高周波整流器32で整流されて直流増幅電力DaPに変換されてインバータ34に供給される。高周波整流器32は被整流波交流電力を直流出力電力に変換するもので、例えば、特開平2016−72755号又は特開平2017−112784号に開示された高周波整流器が好ましくは利用してもよい。 In response to the high frequency excitation pulse HfPe, the high frequency
コントローラ24からの指令信号C2に応答して、インバータ34は蓄電電力StP又は直流増幅電力DaPから設定周波数の三相交流駆動信号φU,φV,φWを生成して駆動電力としてモータ発電機100の3相交流モータ12に供給する。 In response to command signal C2 from
自律運転型回転機械10の運転において、メインスイッチ(図示せず)を投入すると、コントローラ24からの指令信号C1に応答してスイッチSWが閉じる。この時、蓄電デバイス20の蓄電電力StPは高周波交流電力発生器22に供給される。高周波交流電力発生器22は、蓄電電力StPから、例えば、50kHzの高周波交流電力HfPに変換して高周波交流電力増幅器30に供給する。一方、蓄電電力StPは高周波パルス発生器28に供給される。高周波パルス発生器28は、コントローラ24からの同期信号Sycに応答して高周波交流電力HfPに同期した50kHzの高周波励磁パルスHfPeに変換する。高周波交流電力増幅器30は高周波励磁パルスHfPeに応答して高周波交流電力HfPを増幅して高周波増幅電力HfPaを発生させる。高周波増幅電力HfPaは高周波整流器32で直流増幅電力DaPに変換されてインバータ34に供給される。コントローラ24からの指令信号C2ni応答して、インバータ34は後述の3相交流駆動信号φU,φV,φWを生成してモータ部12に供給する。このとき、モータ部(3相交流モータ)12は3相交流駆動信号に応じて回転磁界が生成されて回転駆動し、その動力で出力軸12aを介して負荷EVwを駆動する。モータ部12の運転と同時に、発電部(3相交流発電機)14が起動して3相交流主電力MPwと3相交流補助電力APwを出力し、3相交流主電力MPwは負荷15に供給され、3相交流補助電力APw整流器16に供給される。このサイクルが繰り返し行われ、上述の工程が実行される。 When the main switch (not shown) is turned on in the operation of the autonomously operating rotary machine 10, the switch SW is closed in response to the command signal C1 from the
たとえば、モータ部12の電圧、電流及び力率を乗算すると、負荷EVwの負荷が最大負荷100%に対して何%であるかが正確に分かるので、各種センサ(図示せず)からの電圧、電流及び力率の制御パラメータを入力装置26に入力してやれば、入力装置26からの制御信号に応答してコントローラ24は負荷EVwの負荷率が、例えば、50%以下の低いときに、指令信号C0を出力してSW1を閉じて、蓄電デバイス20の蓄電電力をインバータ34に供給させる。一方、負荷EVwの負荷率が、例えば、50%以上となった際には、コントローラ24は指令信号C0を指令信号C1に切替えてSW2を閉じる。この時、高周波交流電力発生器22、高周波パルス発生器28及び高周波交流電力増幅器30が作動して直流増幅電力DaPをインバータ34に供給する。このように、モータ部12の負荷に応じてインバータ34への直流電力を自由に選択することができる。 For example, when multiplying by voltage, current and power factor of the
図2、図3において、モータ発電機100は中心軸CLと端部102aを有する筒状ハウジング102と、筒状ハウジング102に回転可能に支持されていて端部の片側から中心軸CLに沿って延びる回転軸12aと、筒状ハウジング102に収納されたモータ発電機100とを備える。モータ発電機100は同心的に結合されたモータ部12と発電部14とを備える。 In FIG. 2 and FIG. 3, the
図2、図3から明らかなように、モータ部12及び発電部14はそれぞれモータ固定子105と発電固定子107とを備える。モータ固定子105は筒状ハウジング102の周方向に等間隔で支持された複数対の扇形ラジアル磁極106U,106V,106Wと、複数対の扇形ラジアル磁極106U,106V,106Wのそれぞれにおいて中心軸CLと平行に延びる鉄心103と、鉄心103のそれぞれに巻かれたモータコイル108からなる複数の電磁石を備える。 As apparent from FIGS. 2 and 3, the
電磁石106U、106V、106Wは径方向内側において軸心CLと平行に延びる1対の磁石ホルダー部116a,116b(図3参照)を備え、S極とN極とを有する永久磁石118aと、永久磁石118aとは反対の極性、N極とS極とを有する永久磁石118bを保持する。例えば、図2に示すように、電磁石106Uが励磁されて、軸心CLに沿って、S極とN極となったときに、永久磁石118aのS極の磁束が電磁石106UのS極の磁束に追加され、一方、電磁石106Uの磁極が反転したときに、永久磁石118bのN極の磁束が電磁石106UのN極の磁束に追加され、電磁石106Uの合計磁束を最大化する。そこ結果、ロータ112、112Aの永久磁石114に対する磁気吸引力を増大してトルクの向上を図れる。 The
複数対の扇形ラジアル磁極106U,106V,106Wのそれぞれの軸方向両端の磁極面110と対向するように、第1及び第2フライホイール112、112Aからなるロータが回転軸12aに固定支持されていてハウジング102に回転可能に支持される。図3より明らかなように、第1及び第2ロータ(フライホイール)112、112Aの各々は周方向においてN極とS極が交互に等間隔で配置された複数の永久磁石114.114aを有する。図2、図3において、第1ロータ112の永久磁石114のN極が扇形ラジアル磁極106Uに軸方向に整列している場合、第2ロータ112Aの永久磁石114のS極が扇形ラジアル磁極106Uに軸方向に整列している。複数の永久磁石114.114aの中心は複数対の扇形ラジアル磁極106U,106V,106Wの鉄心103と軸方向に整列するように配置される。 A rotor including first and
図4はインバータ30と電磁石106U,106V,106Wとの接続関係を示す。図3に示すように、軸心CL方向に、一対の電磁石106Uが180度の位置で対照的に配列されていて、これら電磁石106U,106V,106Wのうち、4箇所の扇形ラジアル磁極が同時に2つのロータ112、112Aにより磁気吸引される。したがって、回転軸12aは強力なトルクで回転する。 FIG. 4 shows the connection between the
図5に示すように、三相交流駆動信号φU、φV、φWはいかに述べるようなタイミングで変化する。三相交流駆動信号φUでは、タイミングt1〜t3及びt7〜t9の間で正電位となり、タイミングt4〜t6の間で負電位となる。タイミングt3〜t4、t6〜t7、t9〜t10ではOFF状態となる。3相駆動信号φVでは、三相交流駆動信号φUからタイミングt1〜t2の間タイミングが遅れる。同様に、三相交流駆動信号φWは三相交流駆動信号φUからタイミングt1〜t3の間タイミングが遅れる。このように、三相交流駆動信号φU、φV、φWは互いに対して所定の時間幅で導通(励磁)しておのおののラジアル磁極を励磁することでロータの永久磁石を吸引しながら回転軸12aを円滑に回転させている。 As shown in FIG. 5, the three-phase AC drive signals .phi.U, .phi.V, .phi.W change at the timing as described. The three-phase AC drive signal φU has a positive potential between timings t1 to t3 and t7 to t9, and a negative potential between timings t4 and t6. At timings t3 to t4, t6 to t7, and t9 to t10, the circuit is in the OFF state. In the three-phase drive signal φV, the timing is delayed between timings t1 and t2 from the three-phase AC drive signal φU. Similarly, the three-phase AC drive signal φW is delayed in timing from the three-phase AC drive signal φU to timings t1 to t3. In this manner, the three-phase AC drive signals φU, φV, φW conduct (excite) each other with a predetermined time width to excite each radial magnetic pole to attract the permanent magnets of the rotor while exciting the
図6は高周波交流電力増幅器30の具体的構造を示す。高周波交流電力増幅器30は、同心的な外周部200aと内周部200bとを有するステータ200を備える。ステータ200は外周部200aと内周部200bとの間で、周方向に等間隔で径方向に延びる複数対のラジアル磁極202を備える。複数対のラジアル磁極202において、隣接したラジアル磁極202の間には径方向に延びる励磁回路Ecが形成され、励磁回路ECは励磁磁極204を備え、励磁磁極204にはそれぞれ励磁コイル206が巻かれている。励磁回路Ecと隣接したラジアル磁極202との間にはそれぞれ一対の磁気回路208が形成される。内周部200bに隣接した位置において、励磁回路Ecの内側端部近辺にハルバッハ配列構造のコモン永久磁石210が配置されていている。ハルバッハ配列構造の永久磁石210は中央に位置していて、励磁磁極204と同一方向に延びるN極とS極とを有するセンター永久磁石と、センター永久磁石に対してN極とS極が直交するように配置されたサイド永久磁石とを備える。このように、ハルバッハ配列構造の永久磁石210はN極側の磁束が励磁回路Ecに指向するように配置される。 FIG. 6 shows a specific structure of the high frequency
ステータ200は高周波電力入力端子子210と増幅電力出力端子子212を有し、高周波電力入力端子子210はコモンライン214とコイルライン216にそれぞれ接続されている。コイルライン216には複数のインダクタ218が直列接続されていて、複数のインダクタ218はそれぞれラジアル磁極202に巻かれている。複数のインダクタ218とコモンライン214との間には複数のコンデンサ220がそれぞれ接続されている。複数のインダクタ218と複数のコンデンサ220とはそれぞれLC共振回路を構成し、これらLC共振回路はコモンライン214とコイルライン216との間において直列接続される。コンデンサ220Aを含むLC共振回路と並列にダンピング抵抗DR1が接続され、コンデンサ220Bを含むLC共振回路と並列にダンピング抵抗DR2が接続され接続される。これらダンピング抵抗DR1、DR2はLC共振回路の共振の鋭さ(Q)を抑制することによってノイズを減衰させ、回路の帯域幅や過渡特性、位相特性などを改善する。 The
励磁コイル206は高周波パルス発生器28(図1参照)から高周波交流電力HfPに同期して高周波励磁パルスHfPeが同時に供給される。ハルバッハ配列構造の永久磁石210は励磁コイル206が励磁された際の磁極と同磁極を有する。高周波励磁パルスHfPeに応答して、励磁コイル206が励磁されると、励磁回路Ecの径方向外側がN極となり、複数対のインダクタ218の径方向内側がN極となるため、ハルバッハ配列構造の永久磁石210のN極側から集中磁束210aが励磁回路Ecに流れる。この集中磁束210aと励磁コイル206で発生した磁束が合成磁束として磁気回路208を循環する。このため、インダクタ218を通過する合成磁束が増加するため、インダクタ218に流れる電流が増大する。このように、励磁コイル206が高周波励磁パルスHfPeに応答して励磁された際に、永久磁石210の高周波磁界が磁気回路208に流れて、合成高周波磁界φeが磁気回路208を通過する。このようにして、磁気回路208内には励磁コイル206の高周波磁界と永久磁石210の磁界との合成高周波磁界が流れる。このように、励磁コイル206は高周波磁界発生装置として機能する。 The
図6の高周波交流電力増幅器30の作用において、励磁コイル206に高周波パルス発生器28(図1参照)から高周波励磁パルスHfPeが、例えば、高周波交流電力HfPと同期した50kHzの周波数で同時に供給され、50kHzの周波数で複数対の磁気回路208が同時に形成される。この状態で、高周波電力入力端子211に高周波交流電力発生器20(図1参照)から、例えば、50kHzの周波数で高周波交流電力Hfpが供給され、高周波交流電力HfPは直列接続された複数のLC共振回路を通過しながら増幅される。この時、励磁コイル206は高周波励磁パルスFfPeに応答して複数対の磁気回路208に高周波磁界を発生させているため、複数対の磁気回路208を通過する磁気エネルギーφeによりインダクタ218を通過する合成磁束が増加するため、インダクタ218に交差する磁束密度が増大してインダクタ218に流れる電流が増大する。こうして得られた高周波増幅電力HfPaは高周波整流器32で整流されてインバータ34に供給される。高周波整流器32は高周波増幅電力HfPaを直流出力電力に変換するもので、例えば、特開平2016−72755号又は特開平2017−112784号に開示された高周波整流器が好ましくは利用される。 In the operation of the high frequency
図2、図7、図8より明らかなように、多相発電部14は、複数対の扇形ラジアル磁極312U、312V,312Wと、複数対のラジアル磁極312U、312V,312Wのそれぞれに結合された一対の鉄心306と、一対の鉄心306の外周にそれぞれ逆方向に巻かれた一対の逆起電力相殺巻線308を構成する主発電コイル308a1と補助発電コイル308a2からなる発電コイル308とを有する発電固定子107を備える。複数対の扇形ラジアル磁極312U、312V,312Wの軸方向両端部には第2ロータ112Aと第3ロータ112Bが近接して対向するように回転軸12aに支持される。第2ロータ112Aの永久磁石114、114aはモータ部12と発電部14の双方に協同しているため、共通ロータともいえる。 As is apparent from FIGS. 2, 7, and 8, the multiphase
図8に示されるように、発電コイル308は第1巻線308aと第2巻線308bとを備え、第1巻線308aと第2巻線308bは互いに対して逆方向となるように巻かれていることで、巻線に発生する逆起電力を互いに相殺する。これは、ラジアル磁極312、314が隣接した永久磁石114A,114Aに対向した時に、発電コイル308に流れる逆起電力を相殺するためである。すなわち、発電コイル308に起電力ef1が発生したときに、逆起電力ef2が発生して、起電力と逆起電力が互いに相殺するようになっている。このようにして、永久磁石114,114Aが周方向にラジアル磁極312Uを通過する際に、永久磁石114,114Aの磁束による起電力及び逆起電力が相殺される。その結果、発電コイル308が発電している最中に、ロータ112A、112Bは無負荷状態でスムーズに回転移動する。第1巻線308aは主発電コイル308a1と補助発電コイル308a2とを有する。同様に、第2巻線308bは主発電コイル308b1と補助発電コイル308b2とを有する。主発電コイル308a1、308b1は負荷15に接続され、補助発電コイル308a2、308b2は整流器16に接続される(図1参照)。 As shown in FIG. 8, the
図9、図10は図2、図3に示したモータ発電機100の変形例を示し、図2、図3、図7、図8のモータ発電機100と同一又は類似部品については同一の符号を用いて説明する。モータ発電機100は円筒状構造を有しているのに対してモータ発電機100Aはフラット型構造をしている点が異なる。 9 and 10 show a modification of the
図9、図10に示した変形例において、自律運転型回転電気機械100Aはフラット型の筒状ハウジング102Aと、エンドプレート102aと、高周波電力増幅器30及び関連電子部品(図1参照)を収容するカバー部材400とを備える。筒状ハウジング102Aに回転軸12aが回転可能に支持され、回転軸12aにモータロータ112Cが支持される。モータロータ112Cは径方向に延びるフライホイールディスク402を有し、フライホイールディスク402の外周部から環状壁部402aが軸方向に延びている。 In the modification shown in FIGS. 9 and 10, the autonomously operating type rotary
多相交流モータ固定子105Aが環状壁部402aと径方向に整列するように筒状ハウジング102Aの第1エリアA1に収納される。一方、多相交流発電固定子107Aが環状壁部402aと径方向に整列するように筒状ハウジング102Aの第2エリアA2に収納される。図9〜図11から明らかなように、第2エリアA1において、環状壁部402aの径方向内側には等間隔にてそれぞれ所定角度で形成された複数対のロータ極410が形成され、複数対のロータ極410の径方向内側には所定角度で形成された複数対のステータ極412が形成される。各対のステータ極412には直列巻線414が巻かれている。複数対のステータ極412は周方向に等角度で形成されて3相構造の多相交流モータ固定子105Aを構成する。多相交流モータ固定子105Aは、例えば、公知の様々なスイッチドリラクタンスモータを採用しても良い。たとえば、その1例として米国特許第4883999号に示されたアウターロータ型モータも挙げられる。 The polyphase
第2エリアA2において、環状壁部402aの外周には第1配列の永久磁石404が周方向にN極とS極が交互となるように配置される。第2配列の永久磁石406は第1配列の永久磁石404の極性と反対極性、すなわち、S極とN極が交互となるように配置される。図9より明らかなように、扇形ラジアル磁極312Uの内側端部312aが永久磁石404とエアーギャップを介して対向する。一方、扇形ラジアル磁極312Uの内側端部312bが永久磁石406とエアーギャップを介して対向する。同様に、他の扇形ラジアル磁極312V,312Wの内側端部も永久磁石404、406とエアーギャップを介して対向する。 In the second area A2, the first array of
図9、図10に示した自律運転型回転電気機械100Aにおいて、図5の3相交流駆動信号φU,φV,φWがモータ固定子105Aの巻線412に供給されると、モータロータ112Cのロータ極410が順次磁気吸引されてモータロータ112Cが回転する。この時、モータロータ112Cの永久磁石404が回転して、ラジアル磁極312の逆起電力相殺巻線308に磁束が交差して電力が発生する。このとき、主発電コイル308b1と補助発電コイル308b2とに主発電電力及び補助発電電力がそれぞれ発生する。逆起電力相殺巻線308における起電力及び逆起電力の相殺の仕組みは自律運転型回転電気機械100におけるものと同一である。 In the autonomously operating type rotary
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に示された構成に限定されず、発明の趣旨から外れることなく様々な変更が可能である。上記実施例において、モータ発電機のモータ部を電磁石型モータとして説明したが、スイッチドリラクタンスモータを採用しても良い。また、変形例の自律運転型回転電気機械において、多相交流発電部を多相交流モータ部の径方向外側に配置したものとして説明したが、多相交流モータ部を径方向外側に配置し、多相交流発電部の径方向内側に配置しても良い。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the structure shown by these Examples, A various change is possible, without remove | deviating from the meaning of invention. Although the motor unit of the motor generator has been described as an electromagnet type motor in the above embodiment, a switched reluctance motor may be employed. In the autonomous operation type rotary electric machine of the modification, the polyphase AC power generation unit is described as being disposed radially outward of the polyphase AC motor unit, but the polyphase AC motor unit is disposed radially outward, You may arrange | position to the radial inside of a polyphase alternating current power generation part.
10…自律運転型回転電気機械
12…モータ部
12a…回転軸
14…発電部
16…整流器
18…充電器
20…蓄電デバイス
22…高周波交流電力発生器
24…コントローラ
26…入力装置
28…高周波パルス発生器
30…高周波交流電力増幅器
34…インバータ
105…モータ固定子
107…発電固定子
112,112A,112AA…ロータ
114…永久磁石
200…アウタステータ
202…インナステータ
204…ラジアル磁極
206…ラジアルインナ磁極
218…インダクタ
220…コンデンサ
222,224…励磁コイル
DR1,DR2…ダンピング抵抗DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Autonomous operation type rotary
Claims (10)
上記主発電電力を外部に取り出す出力端子と、
上記補助発電電力を整流器により直流電力に変換する工程と、
上記直流電力をLiイオンキャパシタからなる蓄電デバイスに蓄電して蓄電電力を出力する工程と、
上記蓄電電力から多相駆動信号を生成して上記モータ部に供給する工程とを備えることを特徴とする自律運転型回転電気機械の運転方法。It is a process of preparing a multiphase motor unit having a rotating shaft and a multiphase alternating current generating unit drivingly connected to the rotating shaft, wherein the power generating stators of the multiphase alternating current generating unit are supported at equal intervals in the circumferential direction A plurality of generated radial magnetic poles, a plurality of iron cores respectively coupled to the plurality of radial magnetic poles, and a main generating coil including a pair of back electromotive force canceling windings respectively wound around the plurality of iron cores; An auxiliary power generation coil, and a permanent magnet rotor having permanent magnets of first and second arrays facing each of the plurality of radial magnetic poles for power generation via an air gap, and the magnetic flux of the permanent magnet rotor Preparing the multiphase AC power generation unit that causes the main power generation coil and the auxiliary power generation coil to output the main power generation power and the auxiliary power generation power, respectively, when the power generation radial magnetic poles cross each other in sequence;
An output terminal for taking out the main generated power to the outside;
Converting the auxiliary power into DC power with a rectifier;
Storing the DC power in a storage device comprising a Li ion capacitor and outputting the stored power;
And d) generating a multiphase drive signal from the stored electric power and supplying the generated signal to the motor unit.
上記高周波電力入力端子と上記増幅電力出力端子との間にコイルライン及びコモンラインを接続する工程と、
上記コイルラインに複数対のインダクタを直列接続して上記複数対の磁気回路をそれぞれ囲むように上記複数対のインダクタを上記増幅用ステータにそれぞれ配置する工程と、
上記コモンラインと上記複数対のインダクタとの間にそれぞれ複数のコンデンサを接続する工程と、
上記蓄電電力から高周波交流電力を生成する工程と、
上記高周波交流電力を上記高周波電力入力端子に供給する工程と、
上記高周波交流電力に同期して上記複数対のインダクタで発生する磁束の向きと同一方向に高周波磁界を加えて上記複数対のインダクタを通過する磁束の密度を高めることで上記複数対のインダクタが蓄えるエネルギーを増幅して上記コイルラインと上記コモンラインとの間で高周波増幅電力を発生させる工程と、
上記コイルライン及び上記コモンラインに接続された増幅電力出力端子から上記高周波増幅電力を出力させる工程と、
上記高周波増幅電力を整流して直流増幅電力を生成する工程と、
上記直流増幅電力から上記駆動信号を生成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の自律運転型回転電気機械の運転方法。And a step of preparing an amplification stator having a high frequency power input terminal and an amplification power output terminal and having a plurality of pairs of magnetic circuits formed at predetermined intervals in the circumferential direction;
Connecting a coil line and a common line between the high frequency power input terminal and the amplified power output terminal;
Connecting a plurality of pairs of inductors in series to the coil line, and arranging the plurality of pairs of inductors on the amplification stator so as to surround the plurality of pairs of magnetic circuits,
Connecting a plurality of capacitors between the common line and the plurality of pairs of inductors,
Generating high frequency AC power from the stored power;
Supplying the high frequency AC power to the high frequency power input terminal;
The plurality of inductors are stored by applying a high frequency magnetic field in the same direction as the direction of the magnetic flux generated by the plurality of inductors in synchronization with the high frequency AC power to increase the density of the magnetic flux passing through the plurality of inductors. Amplifying energy to generate high frequency amplified power between the coil line and the common line;
Outputting the high frequency amplified power from the amplified power output terminal connected to the coil line and the common line;
Rectifying the high frequency amplified power to generate a DC amplified power;
Generating the drive signal from the DC amplified power;
A method of operating an autonomously operating type rotary electric machine according to claim 1, comprising:
上記主交流発電電力を外部に取り出す出力端子と、
上記補助交流発電電力を直流電力に変換する整流器と、
上記直流電力をLiイオンキャパシタからなる蓄電デバイスに蓄電して蓄電電力を出力する蓄電デバイスと、
上記蓄電電力から多相交流駆動信号を生成して上記モータ部に供給するインバータとを備えることを特徴とする自律運転型回転電気機械。A rotary shaft rotatably supported by a cylindrical housing, a motor stator accommodated in the cylindrical housing, and a first member supported by the rotary shaft and facing the motor stator via an air gap, A polyphase AC motor unit having a second motor rotor, a power generation stator housed in the cylindrical housing adjacent to the motor stator, supported by the rotation shaft, and an air gap in the power generation stator And a multi-phase alternating current power generation unit having a permanent magnet rotor facing each other, the power generation stator being supported at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical housing, the second motor rotor and the permanent magnet rotor A plurality of pairs of generating radial magnetic poles facing each other through an air gap, a plurality of pairs of iron cores respectively coupled to the plurality of pairs of generating radial magnetic poles, and a plurality of pairs of iron cores A motor generator having a main generating coil and an auxiliary generating coil consisting of a pair of counter electromotive force canceling windings and outputting the main generating power and the auxiliary generating power when the magnetic flux of the permanent magnet rotor intersects When,
An output terminal for taking out the main AC generated power to the outside;
A rectifier for converting the auxiliary AC power into DC power;
A storage device for storing the DC power in a storage device comprising a Li ion capacitor and outputting the stored power;
An autonomously operating type rotary electric machine comprising: an inverter for generating a multi-phase alternating current drive signal from the stored electric power and supplying the same to the motor unit.
上記永久磁石ロータが上記環状壁部の第2エリアに軸方向に間隔を置いて配置された第1及び第2配列の永久磁石を備え、
上記モータ固定子が上記ロータ極の径方向内側に配置され、上記モータ固定子と、上記発電固定子と、上記環状壁部が上記筒状ハウジングの径方向において整列していることを特徴とする請求項3に記載の自律運転型回転電気機械。The motor rotor comprises a flywheel disc, an annular wall extending axially from the outer periphery of the flywheel disc, and a rotor pole disposed in a first area of the annular wall;
Said permanent magnet rotor comprising first and second arrays of permanent magnets axially spaced apart in a second area of said annular wall;
The motor stator is disposed radially inward of the rotor pole, and the motor stator, the power generation stator, and the annular wall portion are aligned in the radial direction of the cylindrical housing. The autonomous driving type rotary electric machine according to claim 3.
上記複数対の扇形ラジアル磁極の各々の対が極性の異なる一対の永久磁石を有することを特徴とする請求項3又は4記載の自律運転型回転電気機械。The motor stator comprises a plurality of pairs of fan-shaped radial magnetic poles supported at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical housing, a plurality of iron cores coupled to each of the pairs of fan-shaped radial magnetic poles, and the plurality of iron cores And a plurality of motor coils wound respectively
The autonomously operating type rotary electric machine according to claim 3 or 4, wherein each pair of the plurality of fan-shaped radial magnetic poles has a pair of permanent magnets different in polarity.
上記高周波電力増幅装置が、
高周波電力入力端子と増幅電力出力端子とを備えていて、周方向に所定間隔で形成された複数対の磁気回路と上記複数対の磁気回路にそれぞれ隣接して形成されていて上記複数対の磁気回路と共通磁路を形成する複数の励磁回路を有するステータと、
上記高周波電力入力端子と上記増幅電力出力端子との間に接続されたコイルライン及びコモンラインと、
上記コイルラインに複数対のインダクタを直列接続されていて上記複数対の磁気回路をそれぞれ囲むようにそれぞれ配置された複数対のインダクタと、
上記コモンラインと上記複数対のインダクタとの間にそれぞれ接続された複数のコンデンサと、
上記補助交流発電電力を所定周波数の高周波交流電力に変換して上記高周波電力入力端子に供給する高周波交流電力発生器と、
上記高周波交流電力に同期して上記複数の励磁回路に周期的に高周波磁界を発生させて上記複数対の磁気回路を介して上記複数対のインダクタに上記高周波磁界を交差させることで上記複数対のインダクタの電流を増加させて上記コイルラインと上記コモンラインとの間で高周波増幅電力を発生させる高周波磁界発生器と、
上記高周波増幅電力を整流して上記インバータに供給することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項記載の自律運転型回転電気機械。A high frequency power amplifier connected between the storage device and the inverter;
The high frequency power amplification device is
A high frequency power input terminal and an amplified power output terminal are provided, and are formed adjacent to a plurality of pairs of magnetic circuits formed at predetermined intervals in the circumferential direction and the plurality of pairs of magnetic circuits, and the plurality of pairs of magnetic circuits A stator having a plurality of excitation circuits forming a common magnetic path with the circuit;
A coil line and a common line connected between the high frequency power input terminal and the amplified power output terminal;
A plurality of pairs of inductors connected in series to the coil line and arranged so as to surround the plurality of magnetic circuits;
A plurality of capacitors respectively connected between the common line and the plurality of pairs of inductors;
A high frequency AC power generator that converts the auxiliary AC power into a high frequency AC power of a predetermined frequency and supplies the high frequency power to the high frequency power input terminal;
The high frequency magnetic field is periodically generated in the plurality of excitation circuits in synchronization with the high frequency alternating current power, and the high frequency magnetic field is intersected with the plurality of inductors via the plurality of magnetic circuit pairs. A high frequency magnetic field generator that generates high frequency amplified power between the coil line and the common line by increasing the current of the inductor;
The autonomously operating type rotary electric machine according to any one of claims 3 to 5, wherein the high frequency amplified power is rectified and supplied to the inverter.
上記筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持された複数対の扇形ラジアル磁極と、上記複数対の扇形ラジアル磁極のそれぞれに結合された複数の鉄心と、上記複数の鉄心にそれぞれ巻かれた複数のモータコイルとを有する多相交流モータ固定子と、
上記多相交流モータ固定子の両端部にエアーギャップを介して対向するように上記回転軸に支持されていて周方向にN極とS極が交互に配置された永久磁石を有する第1及び第2ロータと、
上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持されていて上記第2ロータの軸方向端部にエアーギャップを介して対向する複数対の発電用ラジアル磁極と、上記複数対の発電用ラジアル磁極にそれぞれ結合された複数対の鉄心と、上記複数対の鉄心にそれぞれ巻かれた一対の逆起電力相殺巻線からなる主発電コイルと補助発電コイルとを有する多相交流発電固定子と、
上記回転軸に支持されていて上記複数対の発電用ラジアル磁極にエアーギャップを介して対向する第3ロータとを備え、
上記第2ロータが周方向に等間隔で交互に配置されたN極とS極の永久磁石を有し、上記第3ロータが周方向に等間隔で配置されていて軸方向において上記第2ロータの極性とは異なる極性の永久磁石を有し、
上記第2ロータ及び上記第3ロータの永久磁石の磁束が上記複数対の発電用ラジアル磁極に交差して上記主発電コイルと上記補助発電コイルとに上記主発電電力と上記補助発電電力とをそれぞれ出力させ、
上記第2ロータが上記多相交流モータ固定子と上記多相交流発電固定子との共通ロータとして機能することを特徴とする自律運転型回転電気機械。A cylindrical housing,
A rotary shaft rotatably supported by the cylindrical housing;
A plurality of pairs of fan-shaped radial magnetic poles supported at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical housing, a plurality of iron cores coupled to the plurality of pairs of fan-shaped radial magnetic poles, and a plurality of coils wound around the plurality of iron cores Polyphase AC motor stator, having a motor coil of
The first and second permanent magnets are supported by the rotating shaft so as to face both ends of the polyphase AC motor stator via air gaps, and have permanent magnets in which N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction. 2 rotors,
A plurality of pairs of radial magnetic poles for power generation supported at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical housing and facing an axial end of the second rotor via an air gap; and a plurality of radial magnetic poles for power generation A multiphase alternating current generator stator having a plurality of pairs of iron cores coupled to each other, and a main power generation coil and an auxiliary power generation coil each comprising a pair of back electromotive force canceling windings respectively wound on the plurality of pairs of iron cores;
A third rotor supported by the rotating shaft and facing the plurality of pairs of generating radial magnetic poles via an air gap;
The second rotor has permanent magnets of N poles and S poles alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the third rotor is equally spaced in the circumferential direction, and the second rotor in the axial direction Have a permanent magnet with a polarity different from that of
The magnetic flux of the permanent magnets of the second rotor and the third rotor intersects with the plurality of pairs of generating radial magnetic poles, and the main generated power and the auxiliary generated power are respectively transmitted to the main generating coil and the auxiliary generating coil. Output
An autonomously operating type rotary electric machine characterized in that the second rotor functions as a common rotor of the polyphase AC motor stator and the polyphase AC power generation stator.
上記筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
上記回転軸に支持されたフライホイールディスクと、
上記フライホイールディスクの外周部から軸方向に延びている環状壁部と、
上記環状壁部と径方向に整列するように上記筒状ハウジングの第1エリアに収納されたモータ固定子と、
上記環状壁部と径方向に整列するように上記筒状ハウジングの第2エリアに収納された発電固定子とを備え、
上記環状壁部の上記第2エリアにおいて周方向に等間隔で配置されていて上記多相交流発電固定子の両端部にエアーギャップを介して対向する第1及び第2配列の永久磁石とを備え、
上記モータ固定子が上記環状壁部の上記第2エリアにおいて配置されたモータステータ極を備え、
上記環状壁部がエアーギャップを介して上記モータステータ極に対向するように配置されたロータ極を備え、
上記モータ固定子と、上記発電固定子と、上記環状壁部が上記筒状ハウジングの径方向において整列していることを特徴とする自律運転型回転電気機械。A cylindrical housing,
A rotary shaft rotatably supported by the cylindrical housing;
A flywheel disc supported by the rotating shaft,
An annular wall extending axially from the outer periphery of the flywheel disc;
A motor stator housed in a first area of the cylindrical housing in radial alignment with the annular wall;
A power generation stator housed in the second area of the cylindrical housing in radial alignment with the annular wall;
First and second permanent magnets arranged at equal intervals in the circumferential direction in the second area of the annular wall and facing both ends of the multiphase AC power generation stator via air gaps. ,
The motor stator comprises a motor stator pole disposed in the second area of the annular wall;
And a rotor pole disposed such that the annular wall faces the motor stator pole via an air gap,
An autonomously operating type rotary electric machine characterized in that the motor stator, the power generation stator, and the annular wall portion are aligned in the radial direction of the cylindrical housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017255473A JP2019122127A (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Operational method of autonomous operation type rotary electric machine, autonomous operation type rotary electric machine, electric automobile motor power source using them, and autonomous operation type power generation device |
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JP2017255473A JP2019122127A (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Operational method of autonomous operation type rotary electric machine, autonomous operation type rotary electric machine, electric automobile motor power source using them, and autonomous operation type power generation device |
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ID=67306588
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111953161B (en) * | 2020-08-11 | 2023-06-30 | 哈尔滨工业大学 | Double-winding axial magnetic field multiphase flywheel pulse generator system |
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2017
- 2017-12-29 JP JP2017255473A patent/JP2019122127A/en active Pending
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