JP2020065408A - 高効率発電システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高トルクの電力を発電することができ、発電効率の高い発電システムを提供する。【解決手段】第１段目の発電装置として、異差動速度連動体の筐体１０１−１の回転力により各々回転する発電機Ｇ１１Ａ，Ｇ１２Ａと、それら発電機の出力電力により各々駆動する電動機Ｍ１，Ｍ２を設け、筐体（１０１−２）の回転力により発電する電動機駆動用発電機（Ｇ１１Ｂ）、負荷用発電機（Ｇ１２Ｂ）、および電動機軸が筐体（１０１−２）に結合され、発電機（Ｇ１１Ｂ）の出力電力により駆動する電動機（Ｍ３）とを備えた発電装置を第２段目〜第Ｎ段目とし、各段の筐体（１０１−１〜１０１−Ｎ）の動力をタイミングベルトＴ１〜ＴＮを介して伝達することで、各負荷用発電機の各トルクを、順次高トルクとし各々異なるトルクとする。【選択図】図１３

Description

本発明は、二酸化炭素排出の原因となる化石燃料を使わず、不安定要素の多い自然エネルギーを利用せず、低コストで安定的に高トルクの発電が行える高効率発電システムに関する。

化石燃料は、発電所、自動車、ディーゼル機関、重工業、船舶等、産業のエネルギーとして使われ、地球を汚してきた。すなわち、化石燃料は、二酸化炭素を排出する最大原因を持っている他、石炭、石油は水銀を多く含み、熱すると蒸発して酸性雨の条件を作る。火力発電の装置には、水銀蒸発を防ぐための精製装置（ろ過装置）に多額の設備費を掛けており、そのコストは１ｋｗ当たり５円〜７円とも言われている。

また、化石燃料から自然エネルギーに活用を求めた技術革新はまだ道半ばであり、その効果、効率、コストに対し、産業的負荷の問題や自然という不安定要素という大きな損失があり、解決しなければならない技術課題が山積みしている。

例えば太陽光発電は、先行して家庭などに導入され普及の過程にあるが、その電力の出力効率は非常に低く、しかも設置面積が大きく重量もありコスト高である。

一方、その他の電力供給手段として発電用モータの活用がある。この発電用モータは、発電効率が高く、安定した電力の供給が期待できる。したがって、効果的な発電モータを構成し、化石燃料を使わず新エネルギーとして稼動させれば、自然エネルギーに対抗できる主力の発電装置になり代替エネルギーの新生となる。

尚、高効率発電装置に関連する技術として、負荷変動による速度変動率を低減させた原動機駆動発電装置の回転速度安定装置は、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。

また、本発明に関連する異差動速度連動体は特許文献２に開示されている。

特開平８−８４４９８号公報 特許５８１６７３４号公報

発電用モータを活用して電力を生産する発電装置は、一旦稼動すれば天候や季節に左右されることなくコストの安い非常に安定した電力を得ることができる。

これを実現させるためには、発電用モータの負荷を増大させずに高トルク出力を得る手段、電気・機械的な変換効率を高める手段、電気・機械的な損失を低減する手段等の充実が要求される。

また、異なる複数のトルクを出力することができる発電システムの構築が待望されている。

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、高トルクの電力を発電することができ、発電効率の高い発電システムおよびその制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の高効率発電システムは、
内部に収納スペースを備えた筐体と、該筐体の筐体壁の第１の部位を穿設して第１の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第１の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部に対して筐体内の中心を挟んで対向する筐体壁の第２の部位を穿設して第２の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第２の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部および第２の筐体回転軸部を結ぶ筐体回転軸線に直交する線上の筐体壁の第３の部位と、該第３の部位に対して、前記筐体回転軸線に直交する線に沿って対向する筐体壁の第４の部位との間に配設された軸体と、前記筐体壁の第１の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第１の穴部に対向し、回転中心が第１の穴部の直径範囲内に配設された第１の歯車と、前記筐体壁の第２の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第２の穴部に対向し、回転中心が第２の穴部の直径範囲内に配設された第２の歯車と、前記筐体壁の第３の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第３の歯車と、前記筐体壁の第４の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第４の歯車と、を備えた異差動速度連動体を、Ｎ段（Ｎは２以上の整数）設けて第１〜第Ｎ異差動速度連動体とし、
回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第１の歯車の回転中心に結合された第１の電動機と、
回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第２の歯車の回転中心に結合された第２の電動機と、
回転軸が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第２の歯車の回転中心に各々結合された筐体駆動用電動機と、
一端が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第１の歯車の回転中心に各々結合された動力受け軸と、
前記Ｎ段目の異差動速度連動体の動力受け軸の他端の外周面と、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部又は第２の筐体回転軸部の軸方向に直交する外周面との間に設けられ、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の動力を前記Ｎ段目の異差動速度連動体に伝達する動力伝達手段と、
前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第１の電動機に駆動電力を供給する第１の発電機を有した電動機駆動装置と、
前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第２の電動機に駆動電力を供給する第２の発電機と、
前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転され、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に対応する筐体駆動用電動機に駆動電力を各々供給する電動機駆動用発電機と、
負荷に電力を供給する発電機であって、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に各々対応して設けられ、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転される負荷用発電機と、
を備えたことを特徴とする。

上記構成において、第１および第２の電動機を、各々が同一回転軸線上で同一回転方向となるように回転駆動させる（第１および第２の電動機は同一回転軸線上で対向配設されているため、第１および第２の電動機各々を互いに逆回転させる）（以下、これを第１の動作モードと称する）と、第１異差動速度連動体における第１の歯車の回転によって第３および第４の歯車が回転しようとする回転方向と、第２の歯車の回転によって第３および第４の歯車が回転しようとする回転方向は互いに逆となる。

このため、第３および第４の歯車は回転せず、第１および第２の歯車と第３および第４の歯車の噛み合い位置が変わらない状態で第１および第２の歯車が回転し、その回転駆動力はともに第３および第４歯車と軸体を介して第１異差動速度連動体の筐体に伝達され、該筐体を回転させる力として作用する。

これにより、第１異差動速度連動体の筐体の回転力は第１の電動機の回転によるトルクと第２の電動機の回転力によるトルクが合力されたトルクとなり、動力伝達手段および動力受け軸を介して第２異差動速度連動体の第１の歯車に伝達される。

第２異差動速度連動体の第１の歯車が回転することにより筐体が回転し、その回転力によって第２異差動速度連動体に対応する電動機駆動用発電機が駆動され、その回転力によって対応する筐体駆動用電動機が回転駆動する。

これによって、第２異差動速度連動体の筐体の回転力は、第１の筐体回転軸部側に伝達された、前記第１および第２の電動機の回転力を合算したトルクと、回転軸が第２の筐体回転軸部内に挿入されて第２の歯車に結合された筐体駆動用電動機の回転によるトルクとが合力されたトルクとなる（動力受け軸が結合された第１の歯車と、筐体駆動用電動機の回転軸が結合された第２の歯車が同一回転軸線上で同一回転方向となるように回転駆動させる第１の動作モードを実施した場合）。

したがって、第２異差動速度連動体の筐体の回転力によるトルクは第１異差動速度連動体の筐体の回転力によるトルクよりも大となる。

以下、同様にしてＮ−１段目の異差動速度連動体の動力がＮ段目の異差動速度連動体の動力受け軸および第１の歯車に伝達され、Ｎ段目の異差動速度連動体の筐体の第２の歯車には、当該筐体に対応して設けられた電動機駆動用発電機により回転される筐体駆動用電動機の回転力が入力される。

これによって、第１の動作モード時は、第１の歯車の回転力によるトルクと第２の歯車の回転力によるトルクとが合力されて、Ｎ段目の異差動速度連動体の筐体の回転力によるトルクは、Ｎ−１段目の異差動速度連動体の筐体の回転力によるトルクよりも大となる。

これによって、Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に各々対応して設けられた負荷用発電機の各トルクを、順次高トルクとし各々異なるトルクとすることができる。

また、請求項２に記載の高効率発電システムは、請求項１において、
前記負荷に供給される電力を検出する検出部と、
予め前記各負荷用発電機毎に設定した電力許容量および前記検出部で検出された負荷電力量の差分と、負荷の力率を含む負荷状況を表す信号とに基づいて、前記複数の負荷用発電機のうち、負荷のトルク低下が発生しない負荷用発電機を判定する判定部と、
前記複数の負荷用発電機の出力側と負荷を結ぶ電路に介挿され、負荷への供給電力を、前記判定部によって判定された負荷用発電機側に切換える切換部と、
を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、各負荷用発電機毎の電力許容量および負荷の検出電力量の差分と、負荷状況を表す信号とに基づいて、Ｎ段のうち高トルクを発生する段の異差動速度連動体に対応する負荷用発電機に切り換えることができ、これによって負荷トルクの低下発生を防いで供給電力不足を防止することができる。

また、請求項３に記載の高効率発電システムは、請求項１において、前記負荷は前記複数の負荷用発電機に各々対応して設けられ、前記複数の負荷用発電機の出力電力を、各対応する負荷に各々供給することを特徴としている。

上記構成によれば、複数の負荷の各用途に応じて、各負荷に必要とされるトルクの電力を各々供給することができる。

また、請求項４に記載の高効率発電システムは、請求項１において、前記各負荷用発電機の出力電力を統合する電力統合部を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、複数の負荷用発電機の出力電力を統合して、定電圧の電力を負荷に供給することができる。

また、請求項５に記載の高効率発電システムは、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記Ｎ段目の異差動速度連動体の動力受け軸と、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部又は第２の筐体回転軸部の回転数比は、１対１以外の比率となるように構成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、Ｎ段目の異差動速度連動体の動力受け軸とＮ−１段目の異差動速度連動体の第１又は第２の筐体回転軸部の回転数比を例えば１対３とした場合、Ｎ段目の異差動速度連動体側には１／３減速による３倍トルク（高トルク）の動力が得られる。

また、請求項６に記載の高効率発電システムは、請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記電動機駆動装置は、
前記第１の発電機として、発電機軸が発電機本体の両端に突出して配設され、前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力が発電機軸の一端に伝達される発電機を用い、
電源装置の出力電力により回転駆動される電動機であって、始動時に、軸が前記第１の発電機の発電機軸の他端に結合される始動用電動機を備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、１個の発電機（第１の発電機）で、第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力と始動用電動機の回転力とを受けることができ、電動機駆動装置の構成を簡単化することができる。

また、請求項７に記載の高効率発電システムは、請求項１ないし６のいずれか１項において、前記電動機駆動装置は、前記第１の発電機の出力電力を交流−直流変換した電力を蓄積するバッテリを備え、前記第１の電動機は前記バッテリの出力電力により駆動されることを特徴とする。

上記構成によれば、バッテリを用いない場合に比べて、高効率発電システム全体の運転継続時間を延ばすことができる。

また、請求項８に記載の高効率発電システムの制御方法は、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高効率発電システムにおける制御方法であって、
前記第１および第２の電動機のうちいずれか一方を回転停止とし、いずれか他方を回転駆動させることを特徴とする。

上記構成において、例えば始動時に一方の電動機を停止させ他方の電動機を回転させる（以下、これを第２の動作モードと称する）、すなわち例えば第１の電動機を停止させ（例えば回転軸を電磁ブレーキなどでロックさせ）、第２の電動機のみを回転駆動させると、第２の歯車の回転力は第３および第４の歯車を回転させる力と、筐体を回転させる力として作用する。

この際、第１の歯車が回転停止中であるにも拘らず、第３および第４の歯車が回転状態となるため、第３および第４の歯車の回転と筐体の回転にともなって第３および第４の歯車は第１の歯車上を筐体の回転方向に沿って移動していく。

このとき第１の歯車が回転停止しているため第１の電動機側から筐体を回転させる力は作用せず、筐体に作用する力は、前記第１および第２の電動機両方を回転駆動させた場合と比べて半分となる。このため、第２の電動機（第２の歯車）の回転数と第１異差動速度連動体の筐体の回転数の比は２対１となり、第１異差動速度連動体により１／２減速が行われ、その結果２倍のトルクが得られる。

このように例えば電動機の始動時に、大電流を流さなくても２倍のトルクの動力が第２異差動速度連動体側へ伝達され、高トルクの電力を発電することができるので、過電流が抑制されて電動機にかかる負荷が軽減される。

また、請求項９に記載の高効率発電システムは、
内部に収納スペースを備えた筐体と、該筐体の筐体壁の第１の部位を穿設して第１の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第１の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部に対して筐体内の中心を挟んで対向する筐体壁の第２の部位を穿設して第２の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第２の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部および第２の筐体回転軸部を結ぶ筐体回転軸線に直交する線上の筐体壁の第３の部位と、該第３の部位に対して、前記筐体回転軸線に直交する線に沿って対向する筐体壁の第４の部位との間に配設された軸体と、前記筐体壁の第１の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第１の穴部に対向し、回転中心が第１の穴部の直径範囲内に配設された第１の歯車と、前記筐体壁の第２の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第２の穴部に対向し、回転中心が第２の穴部の直径範囲内に配設された第２の歯車と、前記筐体壁の第３の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第３の歯車と、前記筐体壁の第４の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第４の歯車と、を備えた異差動速度連動体を、Ｎ段（Ｎは２以上の整数）設けて第１〜第Ｎ異差動速度連動体とし、
回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第１の歯車の回転中心に結合された第１の電動機と、
回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第２の歯車の回転中心に結合された第２の電動機と、
回転軸が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第２の歯車の回転中心に各々結合された筐体駆動用電動機と、
一端が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第１の歯車の回転中心に各々結合された動力受け軸と、
前記Ｎ段目の異差動速度連動体の動力受け軸の他端の外周面と、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部又は第２の筐体回転軸部の軸方向に直交する外周面との間に設けられ、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の動力を前記Ｎ段目の異差動速度連動体に伝達する動力伝達手段と、
前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第１の電動機に駆動電力を供給する第１の発電機を有した電動機駆動装置と、
前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第２の電動機に駆動電力を供給する第２の発電機と、
前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転され、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に対応する筐体駆動用電動機に駆動電力を各々供給する電動機駆動用発電機と、
負荷に電力を供給する発電機であって、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に各々対応して設けられ、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転される負荷用発電機と、を備え、
前記第１および第２の電動機のうち少なくともいずれか一方の電動機を、インバータにより制御される交流電動機で構成し、
前記第１および第２の電動機を、各々が同一回転軸線上で同一回転方向となるように、所望の回転周波数以上の回転速度まで回転駆動させた後に、前記第１および第２の電動機のうちいずれか一方で且つ交流電動機で構成された側の電動機に対して、インバータの回転制御周波数を下げずにインバータ制御を続行したままいずれか他方の電動機を回転停止させる第１の制御を行う電動機制御手段を設けたことを特徴とする。

上記構成において、第１および第２の電動機の回転中は、前記第１の動作モードで述べたように、第１および第２の電動機と第１異差動速度連動体（筐体）の回転速度は１対１である。このときの減速は、第１又は第２の筐体回転軸部と第２異差動速度連動体の動力受け軸の回転数比の分のみであるため、動力の負担率は軽い。

その後に、例えば第１の電動機を回転停止させると、第１異差動速度連動体の筐体には第１の電動機からの回転駆動力が作用しなくなり、第２の電動機からの回転駆動力のみが作用するので、筐体の回転（第１および第２の筐体回転軸部の回転）は前述の第２の動作モードのように１／２に減速される。

そしてこの１／２減速による２倍トルクと、第１異差動速度連動体の第１又は第２の筐体回転軸部と、第２異差動速度連動体の動力受け軸の回転数比の逆数倍のトルクを合算した高トルクの動力が第２異差動速度連動体側に伝達される。

本発明の異差動速度連動体を用いずに、インバータ制御により電動機の回転速度を減速させると電動機の回転不足が生じてトルクも下るが、本発明の請求項９の制御を実施することにより、所望の回転数が確保され、動力の負担率を軽減し高効率な発電システムが得られる。

また、本発明において、第１、第２の電動機のうち一方の電動機を停止しておき他方の電動機を回転駆動させる第２の動作モードを実行する場合、他方の電動機の回転速度が目的とする回転速度に到達するまでの期間は、異差動速度連動体に基づく２倍トルクと、第１異差動速度連動体の第１又は第２の筐体回転軸部と、第２異差動速度連動体の動力受け軸との回転数比に基づくトルクとの合力により、高トルクの動力が得られるが、減速により回転数が不足する懸念がある。

しかし請求項９の第１の制御を実施することにより、回転数不足を補いつつ高トルクを得ることができる。

（１）請求項１〜９に記載の発明によれば、高トルクの電力を発電することができ、発電効率の高い発電システムを提供することができる。
（２）請求項１に記載の発明によれば、複数の負荷用発電機の各トルクを、順次高トルクとし各々異なるトルクとすることができる。
（３）請求項２に記載の発明によれば、負荷トルクの低下発生を防いで供給電力不足を防止することができる。
（４）請求項３に記載の発明によれば、複数の負荷の各用途に応じて、各負荷に必要とされるトルクの電力を各々供給することができる。
（５）請求項４に記載の発明によれば、複数の負荷用発電機の出力電力を統合して、定電圧の電力を負荷に供給することができる。
（６）請求項５に記載の発明によれば、Ｎ段目の異差動速度連動体側に、１対１以外の回転数比に基づく減速による高トルクの動力が得られる。
（７）請求項６に記載の発明によれば、１個の発電機（第１の発電機）で、第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力と始動用電動機の回転力とを受けることができ、電動機駆動装置の構成を簡単化することができる。
（８）請求項７に記載の発明によれば、バッテリを用いない場合に比べて、高効率発電システム全体の運転継続時間を延ばすことができる。
（９）請求項８に記載の発明によれば、第１異差動速度連動体により１／２減速が行われ、大電流を流さなくても２倍のトルクの動力が第２異差動速度連動体側へ伝達され、これによって高トルクの電力を発電することができるので、過電流が抑制されて電動機にかかる負荷が軽減される。
（１０）請求項９に記載の発明によれば、第１の制御を実施することで、回転数不足を補いつつ高トルクを得ることができる。

特許文献２を適用した発電システムのブロック図。 特許文献２による高効率発電装置の要部構成図。 特許文献２による高効率発電装置の異差動速度連動体１００の構成図。 特許文献２による異差動速度連動体１００の斜視図。 特許文献２による高効率発電装置の動力伝達部材および動力受け部材を表し、（ａ）は一例の正面図、（ｂ）は他の例の正面図。 特許文献２による高効率発電装置の第１の動作モードの状態説明図。 特許文献２による高効率発電装置の第１の動作モードにおける要部ギヤの噛み合い位置を表し、（ａ）は筐体の半回転前の要部説明図、（ｂ）は筐体の半回転後の要部説明図。 特許文献２による高効率発電装置の第２の動作モードの様子を表し、（ａ）は状態説明図、（ｂ）は筐体の半回転前の要部ギヤの説明図、（ｃ）は筐体の半回転後の要部ギヤの説明図。 特許文献２による高効率発電装置の第３の動作モードの状態説明図。 本発明の実施例１における基本構成の一例を示すブロック図。 本発明の実施例１における基本構成の他の例を示すブロック図。 本発明の実施例１におけるトルク合力の説明図。 本発明の実施例１の全体構成図。 本発明の実施例２の全体構成図。 本発明の実施例３の全体構成図。 本発明の実施例１における、発電機出力容量と運転継続時間の関係を示すグラフ。 本発明の実施例１における、交流電動機と回転速度の関係を示すグラフ。 本発明の実施例１における、交流電動機の極数と、回転数、トルクの関係を示すグラフ。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本実施形態例では、高トルクの電力を発電することができ、発電効率の高い発電システムを提供するために、特許文献２に記載の異差動速度連動体を利用して、複数の負荷用発電機の各トルクを、順次高トルクとし、異なるトルクが得られるように構成し、また、負荷トルクの低下発生を防いで供給電力不足を防止するように構成した。

まず、本発明で利用する特許文献２に記載の異差動速度連動体および発電システムの構成を説明する。

図１は特許文献２に記載の発明による発電装置を適用した発電システムのブロック図であり、図２は発電装置の要部構成図であり、図３は発電装置の一部の構成図である。図１において、１はＡ電動機であり、バッテリ６を電源とする直流電動機、例えば強力なトルクを出力する直巻き型直流モータにより構成される。

２はＢ電動機であり、交流電動機、例えば誘導モータ（汎用モータ）により構成される。

３は電動機駆動手段であり、バッテリ６からＡ電動機（直流電動機）１に印加する電圧を制御するスロットル制御装置（可変式直流電圧制御部）や、Ｂ電動機（交流電動機）２の周波数制御を行うインバータ等を備えている。このインバータの入力側は図示省略の開閉器を介して後述の電力変換・分配手段４の三相交流電源（２００ｖ）に接続され、出力側は前記Ｂ電動機２に接続されている。

１０は、互いに協働するＡ連動体減速機１０ＡおよびＢ連動体減速機１０Ｂを備えた減速手段であり、Ａ電動機１およびＢ電動機２のうち少なくとも一方の電動機の回転速度を減速し、高トルクの動力をＡ発電機１１およびＢ発電機１２に伝達する。

減速手段１０は例えば図２のように構成され、後述する各種動作モードに応じて種々の高トルクの動力をＡ発電機１１およびＢ発電機１２に伝達できるようになっている。

Ａ発電機１１は例えば交流発電機から成り、Ｂ発電機１２は例えばＤＣアウターロータ型補助発電機から成る。

４は、例えばパワーコンディショナ、電力配電盤を備え、Ａ発電機１１およびＢ発電機１２の各発電電力を所望の交流電力に変換し、電動機駆動手段３、充電装置５および負荷７に分配する電力変換・分配手段である。

この電力変換・分配手段４は、Ａ発電機１１で発電された交流電力を一旦直流電力に変換してさらにそれを交流電力に変換したり、Ｂ発電機１２で発電された直流電力を交流電力に変換する機能を有している。

５はバッテリ６を充電する充電装置であり、電力変換・分配手段４から供給された交流電力を直流電力に変換する整流器（順電力変換器）を備えている。

尚、Ａ電動機１は直流電動機に限らず交流電動機で構成されてもよく、Ｂ電動機２は交流電動機に限らず直流電動機で構成されてもよい。

次に減速手段１０の構成を図２〜図５とともに説明する。図２は、減速手段１０を正面から見、減速手段１０を構成する異差動速度連動体１００とその周辺の要部を断面で図示したものであり、図３は異差動速度連動体１００のみを図示したものであり、図４は異差動速度連動体１００の斜視図、図５は減速機構の例を示した図である。

これらの図において、１０１は、内部に収納スペースを有し、外形が例えば図４のように直方体形状に構成された筐体（ケーシング）であり、筐体壁としての、天面板１０１Ｔ、底面板１０１Ｂ、左側面板１０１Ｌ、右側面板１０１Ｒ、正面板１０１Ｆ（図示省略）、背面板１０１Ｚを備えている。

前記左側面板１０１Ｌの中央部位（第１の部位）を穿設して第１の穴部１０２Ｌを形成し、その穴部１０２Ｌの外周の左側面板１０１Ｌを所定厚みで筐体外側に（左側面板１０１Ｌに直交する方向に）突出させて左側筐体回転軸部１０３Ｌ（第１の筐体回転軸部）を形成している。

尚、左側筐体回転軸部１０３Ｌの筐体外側突出距離は、後述する支持板２０２Ｌの厚みと左側筐体回転軸部プーリ３００Ｌの軸方向厚みの合計の長さ以上とする。

前記右側面板１０１Ｒの中央部位（第２の部位）を穿設して第２の穴部１０２Ｒを形成し、その穴部１０２Ｒの外周の右側面板１０１Ｒを所定厚みで筐体外側に（右側面板１０１Ｒに直交する方向に）突出させて右側筐体回転軸部１０３Ｒ（第２の筐体回転軸部）を形成している。

尚、右側筐体回転軸部１０３Ｒの筐体外側突出距離は、後述する支持板２０２Ｒの厚みと右側筐体回転軸部プーリ３００Ｒの軸方向厚みの合計の長さ以上とする。

前記天面板１０１Ｔの中央部位（第３の部位）には、該天面板１０１Ｔの筐体内部に対向する面から所定深さで円筒状に切り欠いて軸受け部１０４Ｔが設けられ、前記底面板１０１Ｂの中央部位（第４の部位）には、該底面板１０１Ｂの筐体内部に対向する面から所定深さで円筒状に切り欠いて軸受け部１０４Ｂが設けられている。

前記軸受け部１０４Ｔおよび１０４Ｂを結ぶ線（左側筐体回転軸部１０３Ｌと右側筐体回転軸部１０３Ｒを結ぶ筐体回転軸線に直交する線）と第１の穴部１０２Ｌとの間には、左サイドギヤ１１０Ｌ（第１の歯車）が回転可能に収納されている。この左サイドギヤ１１０Ｌは、その回転軸線と直交する面が第１の穴部１０２Ｌに対向し、回転中心部には後述するＡ電動機１の回転軸先端部をスプライン結合するためのスプライン嵌合穴１１１Ｌが設けられ、該スプライン嵌合穴１１１Ｌが第１の穴部１０２Ｌの直径範囲内となるように配設されている。

前記軸受け部１０４Ｔおよび１０４Ｂを結ぶ線（左側筐体回転軸部１０３Ｌと右側筐体回転軸部１０３Ｒを結ぶ筐体回転軸線に直交する線）と第２の穴部１０２Ｒとの間には、右サイドギヤ１１０Ｒ（第２の歯車）が回転可能に収納されている。この右サイドギヤ１１０Ｒは、その回転軸線と直交する面が第２の穴部１０２Ｒに対向し、回転中心部には後述すＢ電動機２の回転軸先端部をスプライン結合するためのスプライン嵌合穴１１１Ｒが設けられ、該スプライン嵌合穴１１１Ｒが第２の穴部１０２Ｒの直径範囲内となるように配設されている。

前記サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒは、例えば回転軸方向に直交する外周面の歯を回転軸線に対して斜めに刻んで螺旋状としたはすば歯車や、歯が刻まれる面を円錐面としたかさ歯車等を用いるが、図２、図３の例ではかさ歯車を用いた例を図示している。

左側筐体回転軸部１０３Ｌおよび右側筐体回転軸部１０３Ｒを結ぶ筐体回転軸線と前記軸受け部１０４Ｔとの間には、一方のピニオンギヤ１２０Ｔ（第３の歯車）が回転可能に収納されている。このピニオンギヤ１２０Ｔは、その回転軸線と直交する面が軸受け部１０４Ｔに対向し、回転中心部は軸受け部１０４Ｔの直径よりも若干大きい直径のシャフト挿入穴１１２Ｔが設けられ、該シャフト挿入穴１１２Ｔが軸受け部１０４Ｔの直径範囲内となるように配設され、回転軸方向に直交する外周面の歯が前記サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒの歯に噛合するように配設されている。

左側筐体回転軸部１０３Ｌおよび右側筐体回転軸部１０３Ｒを結ぶ筐体回転軸線と前記軸受け部１０４Ｂとの間には、他方のピニオンギヤ１２０Ｂ（第４の歯車）が回転可能に収納されている。このピニオンギヤ１２０Ｂは、その回転軸線と直交する面が軸受け部１０４Ｂに対向し、回転中心部は軸受け部１０４Ｂの直径よりも若干大きい直径のシャフト挿入穴１１２Ｂが設けられ、該シャフト挿入穴１１２Ｂが軸受け部１０４Ｂの直径範囲内となるように配設され、回転軸方向に直交する外周面の歯が前記サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒの歯に噛合するように配設されている。

前記シャフト挿入穴１１２Ｔおよび１１２Ｂにはピニオンシャフト（軸体）１３０が挿入され、その一方の先端は前記軸受け部１０４Ｔに収められて冠メタル留め固定され、その他方の先端は前記軸受け部１０４Ｂに収められて冠メタル留め固定されている。

前記ピニオンギヤ１２０Ｔのシャフト挿入穴１１２Ｔとピニオンシャフト１３０の間のスペースにはベアリング１４０Ｔが配設され、ピニオンギヤ１２０Ｂのシャフト挿入穴１１２Ｂとピニオンシャフト１３０の間のスペースにはベアリング１４０Ｂが配設されている。

尚、ピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂは、本例では前記サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒと同様にかさ歯車で構成されている。

左サイドギヤ１１０Ｌのスプライン嵌合穴１１１Ｌには、スプライン加工が施されたＡ電動機１の回転軸１ｓの先端部（スプライン軸）が左側筐体回転軸部１０３Ｌを通して挿入されてスプライン結合されている。

また、右サイドギヤ１１０Ｒのスプライン嵌合穴１１１Ｒには、スプライン加工が施されたＢ電動機２の回転軸２ｓの先端部（スプライン軸）が右側筐体回転軸部１０３Ｒを通して挿入されてスプライン結合されている。

前記第１の穴部１０２Ｌ形成によりくり抜かれた左側面板１０１Ｌ側の面および左側筐体回転軸部１０３Ｌの内周面と、Ａ電動機１の回転軸１ｓの外周面との間にはベアリング１４１Ｌが設けられている。

前記第２の穴部１０２Ｒ形成によりくり抜かれた右側面板１０１Ｒ側の面および右側筐体回転軸部１０３Ｒの内周面と、Ｂ電動機２の回転軸２ｓの外周面との間にはベアリング１４１Ｒが設けられている。

図３に示すように、異差動速度連動体１００は、筐体１０１、左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒ、軸受け部１０４Ｔ，１０４Ｂ、左サイドギヤ１１０Ｌ、右サイドギヤ１１０Ｒ、ピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂ、ピニオンシャフト１３０等を備えている。

上記のように構成された異差動速度連動体１００は、例えば図２に示す支持体２００によって回転自在に支持されている。すなわち、支持体２００は、例えば水平方向に配設される支持台２０１と、異差動速度連動体１００の横幅（天面板１０１Ｔ、底面板１０１Ｂの筐体回転軸線方向の一辺の長さ）以上の間隔で互いに対向して支持台２０１から立設された２枚の支持板２０２Ｌ，２０２Ｒとを備えている。

支持板２０２Ｌ，２０２Ｒの各上端から所定距離下降した部位には、左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒの直径よりも若干大きい直径の穴部２０３Ｌ，２０３Ｒが各々設けられている。

内部にＡ、Ｂ電動機の回転軸１ｓ、２ｓが各々挿入された左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒは、前記穴部２０３Ｌ，２０３Ｒに各々挿入されている。

前記穴部２０３Ｌ形成によりくり抜かれた支持板２０２Ｌ側の面と左側筐体回転軸部１０３Ｌの外周面との間にはベアリング１４２Ｌが設けられている。

前記穴部２０３Ｒ形成によりくり抜かれた支持板２０２Ｒ側の面と右側筐体回転軸部１０３Ｒの外周面との間にはベアリング１４２Ｒが設けられている。

左側筐体回転軸部１０３Ｌの端部、すなわち穴部２０３Ｌを通して左側に突出した部位の外周には、左側筐体回転軸部プーリ３００Ｌ（動力伝達部材）が結合されている（例えばキー溝接合により結合されている）。

右側筐体回転軸部１０３Ｒの端部、すなわち穴部２０３Ｒを通して右側に突出した部位の外周には、右側筐体回転軸部プーリ３００Ｒ（動力伝達部材）が結合されている（例えばキー溝接合により結合されている）。

左側筐体回転軸部プーリ３００Ｌの径方向線上に所定距離隔てた部位には、Ａ発電機軸プーリ３１０Ｌ（動力受け部材）が回転自在に配設され、これらプーリ３００Ｌおよび３１０Ｌの外周にはタイミングベルト３２０Ｌが掛け廻されている（図５（ａ））。Ａ発電機軸プーリ３１０Ｌの回転中心にはＡ発電機１１の回転軸１１ｓが例えばスプライン結合により結合されている。

右側筐体回転軸部プーリ３００Ｒの径方向線上に所定距離隔てた部位には、Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｒ（動力受け部材）が回転自在に配設され、これらプーリ３００Ｒおよび３１０Ｒの外周にはタイミングベルト３２０Ｒが掛け廻されている（図５（ａ））。Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｒの回転中心にはＢ発電機１２の回転軸１２ｓが例えばスプライン結合により結合されている。

左側筐体回転軸部プーリ３００ＬとＡ電動機１の間に位置する回転軸１ｓの外周には電磁ブレーキ４００Ｌが配設され、右側筐体回転軸部プーリ３００ＲとＢ電動機２の間に位置する回転軸２ｓの外周には電磁ブレーキ４００Ｒが配設されている。

前記Ａ電動機１、Ｂ電動機２、Ａ発電機１１、Ｂ発電機１２は図示省略の保持手段（例えば固定台や支持台等）によって各々支持および保持されている。

尚、前記動力伝達部材は、左側、右側筐体回転軸部プーリ３００Ｌ，３００Ｒおよびタイミングベルト３２０Ｌ，３２０Ｒに代えて、左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒの各外周に取り付けた動力伝達側ギヤ（例えば図５（ｂ）のギヤ３５０Ｌ（Ｒ））を用い、前記動力受け部材は、Ａ，Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｌ，３１０Ｒに代えて、前記動力伝達側ギヤ（３５０Ｌ(Ｒ))の歯と噛合する動力受け側ギヤ（例えば図５（ｂ）のギヤ３６０Ｌ（Ｒ））を用いて構成してもよい。

前記筐体１０１の天面板１０１Ｔとピニオンギヤ１２０Ｔの間、底面板１０１Ｂとピニオンギヤ１２０Ｂの間、左側面板１０１Ｌと左サイドギヤ１１０Ｌの間、右側面板１０１Ｒと右サイドギヤ１１０Ｒの間は、各々若干のクリアランスを持たせ、前記各ギヤのスムーズな回転が行えるように構成している。

筐体１０１の内部には潤滑油が注入されるが、本例ではピニオンシャフト１３０の先端部分を軸受け部１０４Ｔ，１０４Ｂに挿入し冠メタル留め固定しているので、左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒを軸として筐体１０１が例えば高速に回転しても、潤滑油が筐体１０１の外部に漏れ出すことはない。

尚、筐体１０１の底面板１０１Ｂの、例えば両側２箇所には開閉可能なドレインコック１５０ａ，１５０ｂが設けられ、ここを介して潤滑油の交換を行う。

前記ベアリング１４０Ｔ，１４０Ｂは、前記ピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂの回転を滑らかとし、該ギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂとピニオンシャフト１３０の磨耗を防ぐ。

前記ベアリング１４１Ｌ，１４１Ｒは、前記回転軸１ｓ、２ｓの回転を滑らかとし、該回転軸１ｓ、２ｓと左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒの各内周の磨耗を防ぐ。

前記ベアリング１４２Ｌ，１４２Ｒは、前記筐体１０１の回転を滑らかとし、左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒの各外周と前記支持板２０２Ｌ，２０２Ｒの磨耗を防ぐ。

上記のように構成された減速手段１０において、図２、図３の異差動速度連動体１００は、後述する第２の動作モードにて、Ａ電動機１又はＢ電動機２のいずれかの回転速度を１／２に減速し２倍のトルクの動力を左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒに出力する。

また、後述する異差動速度連動体１００の他の動作モードにおいても、Ａ電動機１、Ｂ電動機２の回転速度を減速させる動作が行われ、それに応じた高トルクの動力が出力される。

また、この異差動速度連動体１００の動作に基づく高トルク取得動作に加えて、さらに動力伝達部材（左側、右側筐体回転軸部プーリ３００Ｌ，３００Ｒおよびタイミングベルト３２０Ｌ，３２０Ｒ）と動力受け部材（Ａ、Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｌ，３１０Ｒ）の回転数比による高トルク取得動作が行われる。

すなわち、左側筐体回転軸部１０３Ｌ側であれば、左側筐体回転軸部プーリ３００ＬとＡ発電機軸プーリ３１０Ｌの回転数比が例えば３対１になるように両プーリの直径を設定しておく。

これによって、左側筐体回転軸部プーリ３００Ｌが３回転する毎にＡ発電機軸プーリ３１０Ｌが１回転して回転数は１／３に減速され、その逆数倍のトルクが得られる。

したがって、前記異差動速度連動体１００が２倍トルクを出力した場合は、合力された２＋３＝５倍のトルクの動力がＡ発電機１１に伝達される。

また、右側筐体回転軸部プーリ３００ＲとＢ発電機軸プーリ３１０Ｒの回転数比を、前記と異なる例えば４対１になるように両プーリの直径を設定しておけば、前記と同様の合力動作で２＋４＝６倍のトルクの動力がＢ発電機１２に伝達される。

尚、前記動力伝達部材および動力受け部材を各々ギヤ（例えば図５（ｂ）のギヤ３５０Ｌ，３５０Ｒ，３６０Ｌ，３６０Ｒ）で構成する場合は、両ギヤの回転数比が例えば３対１であれば各々のギヤ歯数の比（又はピッチ円径（歯車の噛み合う位置から中心までの距離の２倍）の比）を１対３に構成するものである。

減速手段１０は図２のように構成されるため、図１のＡ連動体減速機１０Ａは、本例では異差動速度連動体１００と、左側筐体回転軸部プーリ３００Ｌ、タイミングベルト３２０Ｌ、Ａ発電機軸プーリ３１０Ｌとを含み、図１のＢ連動体減速機１０Ｂは、本例では異差動速度連動体１００と、右側筐体回転軸部プーリ３００Ｒ、タイミングベルト３２０Ｒ、Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｒとを含んでいる。

次に、減速手段１０の具体的動作を図２〜図９とともに説明する。図６〜図９において、図２、図３と同一部分は同一符号をもって示している。図７（ａ），（ｂ）および図８（ｂ）、（ｃ）は筐体１０１内の要部のみを模式的に図示している。

まず、第１の動作モードとして、Ａ、Ｂ電動機１、２を、各々が同一回転軸線上で同一回転方向となるように回転駆動させる。すなわち、Ａ、Ｂ電動機１、２は同一回転軸線上で対向配設されているため、Ａ、Ｂ電動機１、２を各々互いに逆回転させる。

例えば図６において、Ａ電動機１であればスプライン結合された回転軸端部からＡ電動機１の本体側を見て右回転（ＣＷ）、Ｂ電動機２であればスプライン結合された回転軸端部からＢ電動機２の本体側をみて左回転（ＣＣＷ）させる。

すると図６のように、左サイドギヤ１１０Ｌがピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂを回転させようとする回転方向と、右サイドギヤ１１０Ｒがピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂを回転させようとする回転方向は互いに逆となる（図示破線の矢印）。

このため、ピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂは回転せず、左、右サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒとピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂの噛み合い位置が変わらない状態で左、右サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒが図示実線の矢印方向に回転し、その回転駆動力はともにピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂとピニオンシャフト１３０を介して筐体１０１に伝達され、筐体１０１を図示実線の矢印方向に回転させる力として作用する。

すなわち図７（ａ）に示すように、左、右サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒとピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂの噛み合わせがロックされた（ＳＬａ，ＳＬｂは左サイドギヤ１１０Ｌの外周面上の位置を表し、ピニオンギヤ１２０Ｔであればピニオンギヤ１２０Ｔの外周面上の位置Ｐ１ａとＳＬａが噛み合っている）状態で左、右サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒの回転力がピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂおよびピニオンシャフト１３０を介してシャフト先端のメタル留め部に作用するため、回転軸１ｓ、２ｓとともに筐体１０１も回転する。

この回転中、サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒとピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂの噛み合わせがロック状態であるため、位置ＳＬａとＰ１ａの位置関係は、図７（ａ）から半回転した図を示す図７（ｂ）のように変わらない。そしてこのときのＡ，Ｂ電動機１，２の回転軸１ｓ，２ｓ（左、右サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒ）の回転数と筐体１０１の回転数（左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒの回転数）の比（異差動速度連動体１００による減速比）は１対１である。

そして、Ａ，Ｂ電動機１，２の回転数と等しい回転数の筐体１０１の回転動力は、左側、右側筐体回転軸部プーリ３００Ｌ，３００Ｒ、タイミングベルト３２０Ｌ，３２０ＲおよびＡ，Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｌ，３１０Ｒを介してＡ，Ｂ発電機１１，１２の回転軸１１ｓ、１２ｓに伝達され、これによってＡ，Ｂ発電機１１，１２は前記プーリ３００Ｌ，３００Ｒとプーリ３１０Ｌ，３１０Ｒの回転数比で決まるトルクの動力で発電を行う。

例えば左側筐体回転軸部プーリ３００ＬとＡ発電機軸プーリ３１０Ｌの回転数比が３対１であれば、１／３減速により３倍のトルクがＡ発電機１１側に伝達され、右側筐体回転軸部プーリ３００ＲとＢ発電機軸プーリ３１０Ｒの回転数比が４対１であれば、１／４減速により４倍のトルクがＢ発電機１２側に伝達される。

次に第２の動作モードとして、例えばＡ電動機１を電磁ブレーキ４００Ｌによって停止させ（ロックしておき）、Ｂ電動機２を、スプライン結合された回転軸端部からＢ電動機２の本体側を見て例えば図８のように右回転（ＣＷ）させる。

すると、Ｂ電動機２の回転軸２ｓ（右サイドギヤ１１０Ｒ）の回転力はピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂを回転させる力と、筐体１０１を回転させる力として作用する。

このとき、前記図７で述べた第１の動作モードの場合のようにピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂと左サイドギヤ１１０Ｌの噛み合いがロックされることはなく、図８（ｂ）、（ｃ）のように、回転停止している左サイドギヤ１１０Ｌの歯車上をピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂが回転しながら移動（筐体１０１の回転方向に沿って移動）していく。

このため、回転軸２ｓの回転数と筐体１０１の回転数は、前記第１の動作モードの場合のように１対１の関係にはならず、図８（ｂ）の状態（ピニオンギヤ１２０Ｔが上にある状態（図８（ａ）の筐体１０１の天面板１０１Ｔが上、底面板１０１Ｂが下の状態）から回転軸２ｓが１回転しても、筐体１０１は１回転とはならず半回転となり、図８（ｃ）のようにピニオンギヤ１２０Ｔが下にある状態（図８（ａ）の筐体１０１の天面板１０１Ｔが下、底面板１０１Ｂが上の状態）となる。

そして次の回転軸２ｓの１回転（合計２回転）で筐体１０１が１回転する（図８（ｂ）の状態となる）。

このように、左サイドギヤ１１０Ｌが回転停止しているためＡ電動機１側から筐体１０１を回転させる力は作用せず、筐体１０１に作用する力は、前記第１の動作モードのようにＡ，Ｂ両方の電動機１，２を回転駆動させた場合と比べて半分となる。このためＢ電動機（右サイドギヤ１１０Ｒ）の回転数と筐体１０１の回転数の比は２対１となり、異差動速度連動体１００により１／２減速が行われ、その結果２倍のトルクがＡ，Ｂ発電機１１，１２側に伝達される。

このように、例えば電動機の始動時に大電流を流さなくても２倍のトルクの動力が発電機側に伝達されるため、過電流が抑制されて電動機にかかる負荷が軽減される。

さらに、左側筐体回転軸部プーリ３００ＬとＡ発電機軸プーリ３１０Ｌの回転数比が３対１であれば、その１／３減速による３倍のトルクと前記異差動速度連動体１００による２倍トルクが合力されて５倍の高トルクの動力がＡ発電機１１側に伝達される。

また、右側筐体回転軸部プーリ３００ＲとＢ発電機軸プーリ３１０Ｒの回転数比が４対１であれば、その１／４減速による４倍のトルクと前記異差動速度連動体１００による２倍トルクが合力されて６倍の高トルクの動力がＢ発電機１２側に伝達される。

次に第３の動作モードとして、Ａ，Ｂ電動機１，２を、各々が同一回転軸線上で異なる回転方向となるように回転駆動させる。すなわち、Ａ，Ｂ電動機１，２は同一回転軸線上で対向配設されているため、図９のように、Ａ電動機１を、スプライン結合された回転軸端部からＡ電動機１の本体側を見て右回転（ＣＷ）させ、Ｂ電動機２を、スプライン結合された回転軸端部からＢ電動機２の本体側を見て右回転（ＣＷ）させる。

すると、左サイドギヤ１１０Ｌがピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂを回転させようとする回転方向と右サイドギヤ１１０Ｒがピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂを回転させようとする回転方向が同一となるため、これら４つのギヤ１１０Ｌ，１２０Ｔ，１１０Ｒ，１２０Ｂは図示矢印方向にすべて回転する。

すなわち、筐体１０１の中心部から各ギヤを見て、左サイドギヤ１１０Ｌは右回り、ピニオンギヤ１２０Ｔは左回り、右サイドギヤ１１０Ｒは右回り、ピニオンギヤ１２０Ｂは左回りとなる。これによって、Ａ，Ｂ電動機１，２（回転軸１ｓ、２ｓ）からの回転トルクは互いに打ち消されて筐体１０１には伝達されず、回転軸１ｓ、２ｓおよび前記各ギヤが回転するだけで筐体１０１は回転しない。

次に、減速手段１０の他の動作モードを説明する。電動機の始動時に前記第２の動作モードを実行し、例えばＡ電動機１を電磁ブレーキ４００Ｌのロックによって停止状態とし、Ｂ電動機２を、スプライン結合された回転軸端部からＢ電動機２の本体側を見て左回転（ＣＣＷ）させて、異差動速度連動体１００の動作に基づく１／２減速による２倍トルクを得る。

この場合、例えば左側筐体回転軸部プーリ３００ＬおよびＡ発電機プーリ３１０Ｌの回転数比が４対１、右側筐体回転軸部プーリ３００ＲおよびＢ発電機プーリ３１０Ｒの回転数比が３対１であるとすると、Ａ発電機１１側には２倍＋４倍＝６倍トルクが得られ、Ｂ発電機１２側には２倍＋３倍＝５倍トルクが得られる。

この後に電磁ブレーキ４００Ｌのロックを解除してＡ電動機１を、例えば前記第１の動作モードと同様に同一回転軸線上でＢ電動機２の回転方向と同一の方向に（図６に示すように、スプライン結合された回転軸部からＡ電動機１の本体側を見て右回転（ＣＷ）方向に）回転駆動させる。

すると、左サイドギヤ１１０Ｌが停止から回転状態となり、Ｂ電動機２の回転力のみならずＡ電動機１の回転力が異差動速度連動体１００に加わり、前記第２の動作モードで得ていた１／２減速作用を弱めて、筐体１０１の回転を速めるように作用する。

このため、Ａ電動機１の回転速度をＢ電動機２の回転速度になるまで増速している期間において、異差動速度連動体１００における減速比（Ｂ電動機２（軸）の回転速度と、筐体１０１、すなわち左側、右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒの回転速度との比）が前記１／２よりも小さくなって、１／１．８→１／１．５→１／１．２のように推移する。これにともなって、Ａ発電機１１側には１．８＋４＝５．８倍→１．５＋４＝５．５倍→１．２＋４＝５．２倍のトルクが得られ、Ｂ発電機１２側には１．８＋３＝４．８倍→１．５＋３＝４．５倍→１．２＋３＝４．２倍のトルクが得られる。

そしてＡ電動機１の回転速度がＢ電動機２の回転速度に到達したら、前記第１の動作モード（図６、図７）と同様に、左、右サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒとピニオンギヤ１２０Ｔ，１２０Ｂの噛み合い位置が変わらない状態で左、右サイドギヤ１１０Ｌ，１１０Ｒと筐体１０１のみが回転し、異差動速度連動体１００における減速比が１対１となり、ＡおよびＢ電動機１，２の回転数と異差動速度連動体１００（筐体１０１）の回転数が同一となる。

したがってこの時点で、減速は左側、右側筐体回転軸部プーリ３００Ｌ，３００ＲとＡ，Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｌ，３１０Ｒの回転数比のみで決まり、Ａ発電機１１側には４倍トルクの動力が得られ、Ｂ発電機１２側には３倍トルクの動力が得られる。

尚、前記第２の動作モード実行後に、回転停止していたＡ電動機１を前記第３の動作モード（図９）のように、スプライン結合された回転軸端部からＡ電動機１の本体側を見て右回転（ＣＷ）させる動作モードは、Ａ，Ｂ電動機１，２側の回転トルクが互いに打ち消し合う方向となって筐体１０１を回転させないように作用するので、原則として実行しない。

次に、Ａ、Ｂ電動機１、２のうち少なくともいずれか一方の電動機を交流電動機で構成し、その交流電動機は電動機駆動手段３の例えば高効率インバータによって駆動制御し、Ａ、Ｂ電動機１、２を、所望の回転周波数以上の回転速度となるように第１の動作モードで回転駆動させた後に、Ａ、Ｂ電動機１、２のうちいずれか一方を回転停止させるモード（第１の制御）について説明する。

ここでは、図１に示すようにＡ電動機１を直流電動機とし、Ｂ電動機２を交流電動機とした場合について説明する。

まず、図６のように、各電動機１、２が同一回転軸線上で同一回転方向となるように、所望の回転周波数以上で制御を行う。すなわち、Ａ電動機１（直流電動機）に対しては、電動機駆動手段３の可変式直流電圧制御部によって所望回転数以上となるように直流電圧を制御し、Ｂ電動機２（交流電動機）に対しては、電動機駆動手段３のインバータによって所望回転数以上となるように周波数制御を行う。

この場合、回転軸１ｓ、２ｓの回転数と筐体１０１（すなわちその回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒに結合されている左側、右側筐体回転軸部プーリ３００Ｌ，３００Ｒ）の回転数は同一であり、減速は、前記プーリ３００Ｌ，３００ＲとＡ、Ｂ発電機軸プーリ３１０Ｌ，３１０Ｒの回転数比のみで決まり、各電動機１、２の動力の負担は軽い。

そしてこの時点では、Ａ発電機１１側には４倍トルク（前記プーリ３００Ｌと３１０Ｌの直径比は１対４とする）の動力が得られ、Ｂ発電機１２側には３倍トルク（前記プーリ３００Ｒと３１０Ｒの直径比は１対３とする）の動力が得られる。

そしてこの後に、前記インバータの回転制御周波数は下げずにＢ電動機２へのインバータ制御を続行し、Ａ電動機１（直流電動機）のみを回転停止とする（Ａ電動機１への直流電圧供給を断つ）。すると、Ａ電動機１の回転を停止させた直後、回転軸１ｓは惰性により回転速度を落としながら回転し続けるが、回転軸１ｓから筐体１０１へのトルクは作用しないため、筐体１０１の回転速度はＢ電動機２の回転軸２ｓの回転速度よりも減速していく。

そして例えば電磁ブレーキ４００Ｌをロックさせても支障のない回転数まで回転軸１ｓの回転が減速した時点で、電磁ブレーキ４００Ｌをロックさせて回転軸１ｓを固定させると、前記図８で述べた第２の動作モードの状態となる。したがってこの時点で、筐体１０１の回転はＢ電動機２（回転軸２ｓ）の回転に対して１／２に減速され、それによる２倍トルクと、Ａ発電機１１側では４倍トルクが合力されて６倍トルクの動力が得られ、Ｂ発電機１２側では３倍トルクが合力されて５倍トルクの動力が得られる。

上記のように、電動機を所望の回転周波数以上の回転速度となるように回転駆動させ、インバータ制御による電動機の減速は行わず、異差動速度連動体１００により減速を行う動作モードによれば、充分な回転速度を確保することができ、且つ動力の負担率を軽減することができる。

上記の異差動速度連動体を用いずに、インバータ制御により電動機の回転速度を減速させると電動機の回転不足が生じてトルクも下るが、前記第１の制御を実施することにより、所望の回転数が確保され、動力の負担率を軽減し高効率な発電装置が得られる。

また、前記Ａ電動機１、Ｂ電動機１のうち一方の電動機を停止しておき他方の電動機を回転駆動させる第２の動作モードを実行する場合、他方の電動機の回転速度が目的とする回転速度に到達するまでの期間は、異差動速度連動体に基づく２倍トルクと、動力伝達部材と動力受け部材の回転数比に基づくトルクとの合力により、高トルクの動力が得られるが、減速により回転数が不足する懸念がある。

しかし前記第１の制御を実施することにより、回転数不足を補いつつ高トルクを得ることができる。

図１０は本実施例１の基本構成の一例を示す構成図である。図１０において、５０１はバッテリ充電装置５０２の直流電力がバッテリ制御ユニット５０３の制御によって充電されるバッテリである。

バッテリ５０１に蓄積された直流電力はスイッチ５０４を介して直流電動機５０５に駆動電力として供給される。直流電動機５０５の電動機軸の端部はクラッチ（電磁クラッチ）５０６の一端に結合され、一端がクラッチ５０６の他端に結合されたクラッチ軸５１６の他端は、回転方向変換歯車装置５２０の平歯車５２１の回転中心に結合されている。

平歯車５２１は平歯車５２２に噛合しており、平歯車５２２の回転中心には平歯車軸５２５の一端が結合され、平歯車軸５２５の他端は、異差動速度連動体１００の筐体１０１内の左サイドギヤ１１０Ｌの回転中心に結合されている。

左側筐体回転軸部１０３Ｌの端部外周には図２の場合と同様にプーリ５３３が結合され、該プーリ５３３の径方向線上に所定距離隔ててプーリ５３５が回転自在に配設され、これらプーリ５３３および５３５の各外周にはタイミングベルト５３４が掛け廻されている。

プーリ５３５の回転中心にはクラッチ軸５１８の一端が結合され、クラッチ軸５１８の他端はクラッチ（電磁クラッチ）５０８の一端に結合され、クラッチ５０８の他端には発電機５３１（Ｇ１）の発電機軸の端部が結合されている。

筐体１０１の回転力がプーリ５３３、タイミングベルト５３４、プーリ５３５およびクラッチ５０８を介して発電機５３１の発電機軸に伝達されることによって発電機５３１が回転駆動され、その交流出力電力は電源制御ユニット５４１、インバータ制御ユニット５５０、スイッチ５５１およびインバータ５６１を介して所定の電圧、周波数に制御されて交流電動機５１１に供給される。

交流電動機５１１の電動機軸の端部はクラッチ（電磁クラッチ）５０７の一端に結合され、一端がクラッチ５０７の他端に結合されたクラッチ軸５１７の他端は、回転方向変換歯車装置５２０の平歯車５２３の回転中心に結合されている。平歯車５２３は平歯車５２２に噛合している。

また発電機５３１の交流出力電力は、電源制御ユニット５４１、インバータ制御ユニット５５０、スイッチ５５２およびインバータ５６２によって所定の電圧、周波数に制御されて交流電動機５１２に供給される。交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓの端部は筐体１０１内の右サイドギヤ１１０Ｒの回転中心に結合されている。

尚、前記インバータ５６１、５６２は、交流電力を直流電力に変換する順変換部、および直流電力を交流電力に変換する逆変換部を各々備えて構成されている。

右側筐体回転軸部１０３Ｒの端部外周には図２の場合と同様にプーリ５３６が結合され、該プーリ５３６の径方向線上に所定距離隔ててプーリ５３８が回転自在に配設され、これらプーリ５３６および５３８の各外周にはタイミングベルト５３７が掛け廻されている。

プーリ５３８の回転中心にはクラッチ軸５１９の一端が結合され、クラッチ軸５１９の他端はクラッチ（電磁クラッチ）５０９の一端に結合され、クラッチ５０９の他端には発電機５３２（Ｇ２）の発電機軸の端部が結合されている。

筐体１０１の回転力がプーリ５３６、タイミングベルト５３７、プーリ５３８およびクラッチ５０９を介して発電機５３２の発電機軸に伝達されることによって発電機５３２が回転駆動され、その交流出力電力は電源制御ユニット５４２、スイッチ５５３および負荷電源用制御ユニット５７０を介して所定の電圧、周波数に制御されて負荷５７５に供給される。

５２６は平歯車軸５２５（筐体１０１の左側入力軸）に設けられたブレーキ、５２７は交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓ（筐体１０１の右側入力軸）に設けられたブレーキである。

５８１は、前記各電動機５０５、５１１、５１２の回転速度を検出する回転センサ（エンコーダ等）、各電動機５０５、５１１、５１２および発電機５３１、５３２の、温度を検出する温度センサ、音を検出する音センサ等を備え、各電動機、発電機の各種制御を行う制御ユニットである。

前記発電機および電動機の回転にともない、モータ内に巻かれているコイルや鉄片の損失があり、それらの損失はすべて熱になり温度が上がる。

また、軸受けベアリングの損傷が起き異常な回転運動を続けると、騒音や温度上昇が起きるだけでなく振動も大きくなる。

このため、前記制御ユニット５８１の温度センサ、音センサは、軸受ベアリングに伝導される熱（温度）と、それに伴う騒音の変化等を感知するセンサとして動作し、メンテナンス管理を強化することができる。

５８２は、制御ユニット５８１からの指令に基づいて、スロットル調整を行って直流電動機５０５の回転速度を制御するスロットル制御部である。

５８３は、各クラッチ５０６〜５０９（電磁クラッチ）の結合⇔切り離し（接続⇔遮断）を制御するクラッチ制御ユニットである。

尚、前記平歯車５２１〜５２３の各歯数はすべて例えば２４歯で構成されている。

また、前記バッテリ制御ユニット５０３は、バルク充電方式、吸収充電方式を採用しクイック充電としてバッテリ５０１の充電補充を行う（充電速度は例えば２０分で充電率７５％の速さとなる）。また、フロート充電等の方式によって、バッテリ充電装置５０２の電力をバッテリ５０１に充電する制御を行う。

前記電源制御ユニット５４１は、発電機５３１の発電電力が導入されるトランスを備え、該トランスの、例えば交流出力電圧２００Ｖ三相出力端子、２００Ｖ単相の出力端子、交流１００Ｖ三相出力端子を介してインバータ制御ユニット５５０へ電力を出力する。

前記電源制御ユニット５４２は、発電機５３２の発電電力が導入されるトランスを備え、該トランスの、例えば交流出力電圧２００Ｖ三相出力端子、２００Ｖ単相の出力端子、交流１００Ｖ三相出力端子を介して負荷電源用制御ユニット５７０側へ電力を出力する。

前記インバータ制御ユニット５５０は、インバータ５６１、５６２の出力が一定電圧（例えば三相２００Ｖ）で所望の周波数となるように制御を行う。

前記負荷電源用制御ユニット５７０は、電源制御ユニット５４２からの電力を負荷５７５に供給し、発電機システムの仕様に従い、使用者の負荷条件（使用する需要機器類の種類）に対して使用する消費電力の許容範囲内で発電機システムの安全運転を行う制御を担っている。

上記のように構成された装置において、初期状態として、バッテリ５０１には直流電力が充電されているものとする。

まず、装置の始動時には、クラッチ制御ユニット５８３がクラッチ５０６、５０８を結合状態とし、クラッチ５０７、５０９を切り離し状態とし、交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓに設けられたブレーキ５２７をロック状態とし、平歯車軸５２５に設けられたブレーキ５２６を解放状態とし、スイッチ５０４、５５１をオンとし、スイッチ５５２、５５３をオフとする。

すると直流電動機５０５が始動し、そのときの電動機軸の回転方向は、電動機本体側から見て例えば右回転（ＣＷ）とする。このため、クラッチ５０６およびクラッチ軸５１６を介して回転される平歯車５２１も右回転となり、これに噛合する平歯車５２２の回転方向は平歯車軸５２５側を見て左回転（ＣＣＷ）となる。

直流電動機５０５はスロットル制御部５８２により、設定した回転速度になるよう制御され、それにともなって、平歯車軸５２５に結合された筐体１０１内の左サイドギヤ１１０Ｌが、平歯車軸５２５から左サイドギヤ１１０Ｌ側を見て左回転する。

その際、交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓに設けられたブレーキ５２７がロックされているため右サイドギヤ１１０Ｒは回転せず、図８で述べた第２の動作モードとなって筐体１０１は平歯車軸５２５の回転速度（＝直流電動機５０５の回転速度）の１／２の回転速度で回転する（トルクは２倍）。

筐体１０１の回転力は左側筐体回転軸部１０３Ｌの外周に設けられたプーリ５３３から、タイミングベルト５３４、プーリ５３５、クラッチ軸５１８およびクラッチ５０８を介して発電機５３１の発電機軸に伝達される。

このとき、発電機５３１に伝達されるトルクは、筐体１０１の回転による２倍トルク、プーリ５３３およびプーリ５３５の径比で決まる減速比の逆数のトルクとの合計となる。

これによって、発電機５３１が回転駆動し交流電力（例えば３相２００Ｖ）を出力する。

交流電動機５１１は、発電機５３１の交流電力をインバータ５６１によって変換した交流電力により駆動されるが、クラッチ５０７が切り離されているため空転状態で駆動待機する。

尚、交流電動機５１１の電動機軸の回転方向（すなわちクラッチ軸５１７および平歯車５２３の回転方向）は、交流電動機５１１の本体側から見て右回転となるように駆動制御している。

次に、直流電動機５０５の回転速度と交流電動機５１１の回転速度が「同期速度」に到達したら（図示省略の回転センサが前記電動機５０５と５１１の回転速度の同期を検知したら）、クラッチ制御ユニット５８３がクラッチ５０６を切り離すと同時にクラッチ５０７を結合させる。

この際、平歯車軸５２５の回転駆動力は逆起電力を生じることなくスムーズに直流電動機５０５から交流電動機５１１側に切り換えられる。

次にクラッチ５０９を結合させ、ブレーキ５２７を解放し、スイッチ５５２をオン制御してインバータ５６２の出力電力を交流電動機５１２に供給する。この際、交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓと平歯車軸５２５が、同一回転軸線上で同一回転方向となるように回転駆動させる（すなわち交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓを、電動機本体から筐体１０１側を見て右回転させる）。

そして、電動機軸５１２ｓ（右サイドギヤ１１０Ｒ）の回転速度が平歯車軸５２５（左サイドギヤ１１０Ｌ）の回転速度と同一になると、図６、図７で述べた第１の動作モードとなって、筐体１０１の回転トルクは、平歯車軸５２５（左サイドギヤ１１０Ｌ）の回転トルクと交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓ（右サイドギヤ１１０Ｒ）の回転トルクが合力されたトルクとなる。

筐体１０１の回転力は右側筐体回転軸部１０３Ｒの外周に設けられたプーリ５３６から、タイミングベルト５３７、プーリ５３８、クラッチ軸５１９およびクラッチ５０９を介して発電機５３２の発電機軸に伝達される。これによって、発電機５３２が回転駆動し交流電力（例えば三相２００Ｖ）を出力する。

このとき、発電機５３２に伝達されるトルクは、平歯車軸５２５（左サイドギヤ１１０Ｌ）の回転トルクと交流電動機５１２の電動機軸５１２ｓ（右サイドギヤ１１０Ｒ）の回転トルクが合力されたトルクと、プーリ５３６および５３８の径比で決まる減速比の逆数のトルクとの合計である。

そしてスイッチ５５３をオン制御することにより、発電機５３２の出力電力は、電源制御ユニット５４２および負荷電源用制御ユニット５７０を介して所定電圧、周波数に制御されて負荷５７５に供給される。

図１０の構成によれば、異差動速度連動体１００の筐体１０１を、バッテリ駆動による直流電動機５０５の始動により回転させ、その後前記筐体１０１の回転力を駆動源とする発電機５３１の出力電力を、筐体１０１の回転継続のための交流電動機５１１、５１２の駆動電源となるように、電力を循環させているので、筐体１０１を回転始動させるためのバッテリ駆動による直流電力を切り離した後は、負荷への電力供給により筐体１０１の回転力が落ちて負荷への電力供給不足が生じるまでの時間、運転は継続され、装置の動作を継続させるための専用の駆動電源（別電源）は必要としない。

しかも、運転継続中は異差動速度連動体１００特有の動作により、高トルクの出力が得られる。

ここで、図１０の電力循環型の発電装置における運転継続時間（装置の出力容量（発電機５３２の出力容量）と負荷５７５の容量の関係で決まる継続時間）を図１６のグラフとともに説明する。

図１６は、図１０の装置を、前述した運転時の動作説明のように運転を実施したときの発電機出力容量、負荷容量と経過時間の関係を示し、その実施条件は次のとおりである。

（１）発電機５３２の容量…７ＫＶＡ（力率１）
（２）交流電動機５１１、５１２の仕様…誘導電動モータ（ＩＭ）、出力容量１．５ＫＷ、６極
（３）負荷５７５の容量、消費電力…負荷抵抗として１相に９００Ｗ（例えば９０Ｗ用白熱電球×１０個）×３相＝２．７ＫＷ
（４）インバータ５６２は電圧一定、周波数変調として用いた。

（５）プーリ５３６およびプーリ５３８の径比で決まる減速比…１／３（トルクは逆数の３倍）。

図１６において（ア）領域は、発電機５３２の容量７ＫＶＡ（力率１）と力率＋効率を０．９としたときの容量６．３ＫＷとの間の領域を示している。

（イ）領域は、交流電動機５１２（５１１）の発生温度が４０℃〜５０℃時点の定格（負荷電流の変動率１０％を見込む）であり、負荷容量最大値が５．６ＫＷである始動から２時間以内の領域を示している。

（ウ）領域は、負荷容量４．５ＫＷで継続運転できる、２時間経過後の領域（継続運転領域）を示している。

図１６に示すように、発電機５３２の出力容量（有効電力）、例えば三相三線「Ｒ・Ｓ・Ｔ」の電力に対して、負荷５７５の負荷容量（有効消費電力）との割合を的確に運転制御が維持できる範囲（発電機の定格出力許容量以内）を超えない運行及び発電機システムの正常運転（各部材等の不具合且つ不都合となる故障原因が生じない運転）において、時間制限を受けず継続的に発電機システムの駆動が維持できる。

また図１７に、前記図１０の装置の運転実施時の交流電動機５１２の回転速度とモータトルクの関係を示す。図１７において、図１０の負荷５７５が増加すると回転速度が落ち、負荷とモータのトルク（ＴＰ）が釣り合った点Ｐで回転する。

さらに負荷が増加してＭ点に至ると、交流電動機５１２はこれ以上のトルクを発生できず、Ｒ点に至って停止する。

本発明では、基本的に、図１７の図示安定領域で運転を行うものである。

尚、図１７の安定領域における交流電動機５１２（５１１）の極数２Ｐ〜４８Ｐと、回転数（回転速度）（ｒｐｍ）、トルク（Ｎ．ｍ）の関係を図１８に示す。

また、図１０の装置の変形例として、発電機５３１とバッテリ制御ユニット５０３の間に交流電力を直流電力に変換するコンバータを設け、発電機５３１の発電出力を直流に変換してバッテリ５０１に蓄積するように構成してもよい。このように構成することによって、装置の運転を定期的に行っている限り直流電動機５０５の駆動用の電源を常時バッテリ５０１に確保しておくことができる。

このため、発電機５３１の出力をバッテリ５０１に蓄積しない構成に比べて、運転継続時間を延ばすことができる。

尚、図１０の発電機５３１は、後述する図１３の、発電装置を多段に接続した発電システムにおける電動機駆動用発電機として用いられ、図１０の発電機５３２は、図１３における負荷用発電機として用いられる。

次に、本実施例１の基本構成の他の例を示す図１１を説明する。図１１において、図１０と同一部分は同一符号をもって示している。６３１は、発電機軸６３１Ｂを、発電機筐体（本体）６３１Ａの両端に突出して配設した発電機である。発電機軸左側端６３１ＢＬはクラッチ（電磁クラッチ）６０８の一端に結合され、発電機軸右側端６３１ＢＲはクラッチ（電磁クラッチ）６０９の一端に結合されている。

発電機６３１の回転により発生する交流電力（例えば３相出力、２００Ｖ）は、電源制御ユニット６４１にて２相、１００Ｖ電力に変換され、ＡＣ−ＤＣコンバータ６１０に送られて直流電力となり、さらにバッテリ制御ユニット５０３および充電装置５０２を介してバッテリ５０１に蓄電される。

５０５は、バッテリ５０１の電力により駆動され、スロットル制御部５８２により回転速度制御される直流電動機であり、その電動機軸は前記クラッチ６０９の他端に結合されている。

また電動機６３１の出力電力は電源制御ユニット６４１、スイッチ５５１、インバータ制御ユニット５５０およびインバータ５６１を介して所定電圧、周波数に制御されて、交流電動機５１１に駆動電力として供給される。

交流電動機５１１の電動機軸は、異差動速度連動体１００の筐体１０１内の左サイドギヤ１１０Ｌの回転中心に結合されている。

筐体１０１の右サイドギヤ１１０Ｒの回転中心には軸６０５の一端が結合され、該軸６０５の他端にはブレーキ（例えば電磁ブレーキ）６２６が設けられている。

筐体１０１の右側筐体回転軸部１０３Ｒの端部の外周には、回転方向変換歯車装置６２０の平歯車６２１が結合されている。

平歯車６２１は平歯車６２２に噛合しており、平歯車６２２の回転中心には平歯車軸６２５の一端が結合され、平歯車軸６２５の他端は前記クラッチ６０８の他端に結合されている。

６８３は、各クラッチ６０８、６０９（電磁クラッチ）の結合⇔切り離し（接続⇔遮断）を制御するクラッチ制御ユニットである。

尚、前記平歯車６２１、６２２の各歯数はともに例えば２４歯で構成されている。

上記のように構成された装置において、初期状態として、バッテリ５０１には直流電力が充電されているものとする。

まず装置の始動時には、ブレーキ６２６をロック状態とし、クラッチ６０８を切り離した状態とし、クラッチ６０９を結合状態とし、スイッチ５５１をオンとする。

直流電動機５０５はバッテリ５０１の直流電力により始動し、そのときの電動機軸の回転方向は、電動機本体側からクラッチ６０９を見て例えば右回転（ＣＷ）とする。

これによって発電機６３１の発電機軸６３１Ｂが回転駆動し、発電機６３１の出力電力を所定電圧、周波数に制御した電力が交流電動機５１１に供給され、該交流電動機５１１が駆動される。

また、発電機６３１の出力電力はＡＣ−ＤＣコンバータ６１０により直流に変換された後、バッテリ制御ユニット５０３および充電装置５０２を介してバッテリ５０１に供給される。

次に、交流電動機５１１の電動機軸に結合された左サイドギヤ１１０Ｌの回転により筐体１０１が回転するが、このとき右サイドギヤ１１０Ｒの回転中心に結合された軸６０５はブレーキ６２６によりロックされているため、図８で述べた第２の動作モードとなり、筐体１０１は交流電動機５１１の回転速度の１／２の速度で回転する（トルクは２倍）。

このときの交流電動機５１１の電動機軸の回転方向は、直流電動機５０５の電動機軸の回転方向（右回転）と合わせるために、電動機本体側から筐体１０１側を見て右回転（ＣＷ）とする。

筐体１０１の右側筐体回転軸部１０３Ｒの外周に設けられた回転方向変換歯車装置６２０の平歯車６２１も右回転し、これに噛合する平歯車６２２は筐体１０１側から見て左回転し、平歯車軸６２５は、平歯車６２２から切り離し状態となっているクラッチ６０８を見て左回転で空転する。

これによって、直流電動機５０５の電動機軸と平歯車軸６２５を、同一回転軸線上で同一回転方向とすることができる。

次に、直流電動機５０５の回転速度と平歯車軸６２５の回転速度である筐体１０１の回転速度（すなわち交流電動機５１１の回転速度の１／２の速度）とが「同期速度」に到達したら（図示省略の回転センサの前記電動機５０５と５１１の回転速度検出信号に基づく）、クラッチ制御ユニット６８３がクラッチ６０９を切り離すと同時にクラッチ５０８を結合させる。

この際、発電機６３１の回転駆動力は逆起電力を生じることなくスムーズに直流電動機５０５から交流電動機５１１側に切り換えられる。

上記のように図１１の装置も、始動時は直流電動機５０５により発電機６３１を駆動し、該発電機６３１の出力電力を電源とする交流電動機５１１によって異差動速度連動体１００の筐体１０１を回転させた後、前記直流電動機５０５の回転力に代えて、筐体１０１の回転力によって発電機６３１を駆動させる、電力循環型の発電装置となっている。

図１１の装置単独で負荷に電力を供給する場合は、例えば筐体１０１の左側、又は右側筐体回転軸部１０３Ｌ，１０３Ｒの外周に、例えば図１０で述べたプーリ５３６、タイミングベルト５３７、プーリ５３８を設け、さらに図１０と同様にクラッチ５０９、負荷用の発電機５３２、電源制御ユニット５４２、負荷電源用制御ユニット５７０等を設けるものである。

また図１１の構成を、後述する図１３の多段接続の発電システムに適用する場合、筐体１０１内の右サイドギヤ１１０Ｒに結合された軸６０５は、ブレーキ６２６による固定状態にはせず、前段の筐体１０１の筐体回転軸部の回転力がタイミングベルト等の動力伝達手段を介して伝達される「動力受け軸」として用いられるものである。

前記発電機６３１はその発電機軸６３１Ｂが発電機筐体の両端に突出した構成であるので、１個の発電機で、筐体１０１の右側筐体回転軸部１０３Ｒの回転力と直流電動機５０５の回転力の両方を受けることができ、装置構成を簡単化することができる。

本実施例１では、図１０又は図１１の発電装置を多段に接続して順次高トルクで各々異なるトルクが得られる発電システムを提供するものであるが、次に、多段接続によるトルク合力の原理について図１２とともに説明する。

図１２は、複数の異差動速度連動体を多段（Ｎ段：Ｎは２以上の整数）接続（図１２の例では４段接続）した発電システムの要部のみを模式的に図示している。例えば筐体は、筐体１０１−１および１０１−２では外観形状を模式的に示し、筐体１０１−３および１０１−４では内部構造を模式的に示している。

図１２において、第１段発電装置の筐体１０１−１内の、左サイドギヤ（１１０Ｌ）の回転中心には電動機Ｍ１（第１の電動機）の電動機軸の端部が結合され、右サイドギヤ（１１０Ｒ）の回転中心には電動機Ｍ２（第２の電動機）の電動機軸の端部が結合されている。

第２段発電装置の筐体１０１−２内の、左サイドギヤの回転中心には軸６０５−２（動力受け軸）の端部が結合され、右サイドギヤの回転中心には電動機Ｍ３（筐体駆動用電動機）の電動機軸の端部が結合されている。

第３段発電装置の筐体１０１−３内の、左サイドギヤの回転中心には軸６０５−３（動力受け軸）の端部が結合され、右サイドギヤの回転中心には電動機Ｍ４（筐体駆動用電動機）の電動機軸の端部が結合されている。

第４段発電装置の筐体１０１−４内の、左サイドギヤの回転中心には軸６０５−４（動力受け軸）の端部が結合され、右サイドギヤの回転中心には電動機Ｍ５（筐体駆動用電動機）の電動機軸の端部が結合されている。

第１段発電装置の筐体１０１−１の左側筐体回転軸部１０３Ｌと第２段発電装置の軸６０５−２の各外周には動力伝達手段としての例えばタイミングベルトＴ１が掛け廻されている。

第２段発電装置の筐体１０１−２の左側筐体回転軸部１０３Ｌと第３段発電装置の軸６０５−３の各外周には動力伝達手段としての例えばタイミングベルトＴ２が掛け廻されている。

第３段発電装置の筐体１０１−３の左側筐体回転軸部１０３Ｌと第４段発電装置の軸６０５−４の各外周には動力伝達手段としての例えばタイミングベルトＴ３が掛け廻されている。

尚、図１２では各電動機を駆動する発電機、電源装置、制御装置およびその他の周辺の装置は図示省略している。

図中のＡ１〜Ａ４は、異差動速度連動体の筐体１０１−１〜１０１−４の左側の動力の出力軸（左側筐体回転軸部１０３Ｌ）を示し、Ｃ１〜Ｃ４は、異差動速度連動体の筐体１０１−１〜１０１−４の右側の動力の出力軸（右側筐体回転軸部１０３Ｒ）を示している。

また、Ｂ１〜Ｂ４は筐体１０１−１〜１０１−４の左側の動力の入力軸を示し、Ｂ１は電動機Ｍ１の電動機軸、Ｂ２は軸６０５−２、Ｂ３は軸６０５−３、Ｂ４は軸６０５−４である。

また、Ｄ１〜Ｄ４は筐体１０１−１〜１０１−４の右側の動力の入力軸を示し、Ｄ１は電動機Ｍ２の電動機軸、Ｄ２は電動機Ｍ３の電動機軸、Ｄ３は電動機Ｍ４の電動機軸、Ｄ４は電動機Ｍ５の電動機軸である。

またＣＯＭＡは、第１段発電装置におけるトルクが、電動機Ｍ１のトルクＴＭ１と電動機Ｍ２のトルクＴＭ２の合計であることを示し、ＣＯＭＢは、第２段発電装置におけるトルクが、トルクＣＯＭＡと電動機Ｍ３のトルクＴＭ３の合計であることを示し、ＣＯＭＣは、第３段発電装置におけるトルクが、トルクＣＯＭＢと電動機Ｍ４のトルクＴＭ４の合計であることを示し、ＣＯＭＤは、第４段発電装置におけるトルクが、トルクＣＯＭＣと電動機Ｍ５のトルクＴＭ５の合計であることを示している。

尚、図１２の発電システムの負荷（図示省略）へは、出力軸Ｃ１〜Ｃ４から出力される各動力を電力に変換して供給するものである。

このように、タイミングベルトＴ１〜Ｔ３を介して異差動速度連動体の筐体１０１−１〜１０１−４を連結することにより、各段の発電装置のトルクを順次高トルクとし各々異なるトルクとすることができる。

次に、本実施例１による高効率発電システムの具体的構成を図１３とともに説明する。

図１３は、異差動速度連動体を備えた発電装置をＮ段（Ｎは２以上の整数）接続した発電システムの要部を表し、図１２の構成に、電動機駆動用発電機および負荷用発電機を追加表示しており、図１０〜図１２と同一部分は同一符号をもって示している。

図１３では各部の制御装置、クラッチ、スイッチ等は図示省略している。

図１３においてＧ１１Ａは、自身の始動後に筐体１０１−１の左側筐体回転軸部１０３Ｌの回転力によって軸が回転され、電動機Ｍ１に駆動電力を供給する発電機（第１の発電機）であり、５０５は発電機Ｇ１１Ａを始動させる直流電動機（始動用電動機）である。

実際には、発電機Ｇ１１Ａは、例えば図１１に示す、発電機軸（６３１Ｂ）が発電機本体の両端に突出して配設された発電機６３１で構成され、図示省略しているが、発電機軸の一端（６３１ＢＬ）は、例えば図１１で述べたクラッチ６０８および回転方向変換歯車装置６２０を介して筐体１０１−１の左側筐体回転軸部１０３Ｌに接続されている（左側筐体回転軸部１０３Ｌの外周に平歯車６２１が結合されている）。

また図示省略しているが、発電機軸の他端（６３１ＢＲ）は、例えば図１１で述べたクラッチ６０９を介して直流電動機５０５の電動機軸に結合されている。

発電機Ｇ１１Ａの出力電力は、例えば図１１の場合と同様に、図示省略の電源制御ユニット（６４１）、ＡＣ−ＤＣコンバータ（６１０）、バッテリ制御ユニット（５０３）、充電装置（５０２）およびバッテリ（５０１）を介して直流電動機５０５に供給されるとともに、電源制御ユニット（６４１）、スイッチ（５５１）、インバータ制御ユニット（５５０）およびインバータ（５６１）を介して電動機Ｍ１に供給される。

Ｇ１２Ａは、筐体１０１−１の右側筐体回転軸部１０３Ｒの回転力によって軸が回転され、電動機Ｍ２に駆動電力を供給する発電機（第２の発電機）である。

実際には、図示省略しているが、例えば図１０のように右側筐体回転軸部１０３Ｒの外周にプーリ（５３６）を結合し、タイミングベルト（５３７）、プーリ（５３８）およびクラッチ軸（５１９）、クラッチ（５０９）を設け、該クラッチと発電機Ｇ１２Ａの発電機軸を結合している。

また、発電機Ｇ１２Ａの出力電力は図示省略の、例えば図１０の電源制御ユニット（５４１）、インバータ制御ユニット（５５０）およびインバータ（５６２）を介して電動機Ｍ２に供給される。

Ｔ１は、第１段目の筐体１０１−１の右側筐体回転軸部１０３Ｒと、第２段目の筐体１０１−２の軸６０５−２（動力受け軸）の各外周に掛け廻されたタイミングベルト（動力伝達手段）である。

Ｍ３は、電動機軸が筐体１０１−２の右側筐体回転軸部１０３Ｒ内に回転可能に挿入されて、右サイドギヤ１１０Ｒの回転中心に結合された電動機（筐体駆動用電動機）である。

Ｇ１１Ｂは、筐体１０１−２の回転力によって発電機軸が回転され、電動機Ｍ３に駆動電力を供給する発電機（電動機駆動用発電機）である。実際には、図示省略しているが、例えば図１０のように、左側筐体回転軸部１０３Ｌの外周にプーリ（５３３）を結合し、タイミングベルト（５３４）、プーリ（５３５）、クラッチ軸（５１８）、クラッチ（５０８）を設けて発電機Ｇ１１Ｂの発電機軸と結合し、発電機Ｇ１１Ｂの出力電力を、電源制御ユニット（５４１）、インバータ制御ユニット（５５０）、インバータ（５６２）を介して電動機Ｍ３に供給するように構成されている。

Ｇ１２Ｂは、筐体１０１−２の回転力によって発電機軸が回転される発電機（負荷用発電機）である。実際には、図示省略しているが、例えば図１０のように右側筐体回転軸部１０３Ｒの外周にプーリ（５３６）を結合し、タイミングベルト（５３７）、プーリ（５３８）およびクラッチ軸（５１９）、クラッチ（５０９）を設け、該クラッチと発電機Ｇ１２Ｂの発電機軸を結合している。

Ｔ２は、第２段目の筐体１０１−２の左側筐体回転軸部１０３Ｌと、第３段目の筐体１０１−３の軸６０５−３（動力受け軸）の各外周に掛け廻されたタイミングベルト（動力伝達手段）である。

Ｍ４は、電動機軸が筐体１０１−３の右側筐体回転軸部１０３Ｒ内に回転可能に挿入されて、右サイドギヤ１１０Ｒの回転中心に結合された電動機（筐体駆動用電動機）である。

Ｇ１１Ｃは、筐体１０１−３の回転力によって発電機軸が回転され、電動機Ｍ４に駆動電力を供給する発電機（電動機駆動用発電機）である。実際には、図示省略しているが、例えば図１０のように、左側筐体回転軸部１０３Ｌの外周にプーリ（５３３）を結合し、タイミングベルト（５３４）、プーリ（５３５）、クラッチ軸（５１３）、クラッチ（５０８）を設けて発電機Ｇ１１Ｃの発電機軸と結合し、発電機Ｇ１１Ｃの出力電力を、電源制御ユニット（５４１）、インバータ制御ユニット（５５０）、インバータ（５６２）を介して電動機Ｍ４に供給するように構成されている。

Ｇ１２Ｃは、筐体１０１−３の回転力によって発電機軸が回転される発電機（負荷用発電機）である。実際には、図示省略しているが、例えば図１０のように右側筐体回転軸部１０３Ｒの外周にプーリ（５３６）を結合し、タイミングベルト（５３７）、プーリ（５３８）およびクラッチ軸（５１９）、クラッチ（５０９）を設け、該クラッチと発電機Ｇ１２Ｃの発電機軸を結合している。

以下同様にして合計Ｎ段の発電装置が接続され、第Ｎ段発電装置も前記と同様に構成された筐体１０１−Ｎ、軸６０５−Ｎ、電動機ＭＮ、発電機Ｇ１１Ｎ（電動機駆動用発電機）、発電機Ｇ１２Ｎ（負荷用発電機）等を備える。

前記Ｎ段の筐体１０１−１〜１０１−Ｎを、例えば第１の動作モードで運転すると、図１２で述べたトルク合力の原理により、Ｎ段目の筐体（１０１−２〜１０１−Ｎ）の回転力によるトルクは、Ｎ−１段目の筐体（１０１−１〜１０１−Ｎ−１）の回転力によるトルクよりも大となる。

これによって、第１段目の発電装置〜第Ｎ段目の発電装置の出力側の発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの各トルクを、順次高トルクとし各々異なるトルクとすることができる。

前記各段の発電装置の発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの各出力側は、それらのうちいずれかを選択して切り換える切換部７０６と、電源制御ユニットやインバータ等を有した電力変換・制御部７０７を介して負荷７０８に接続されている。

７０２は、センサ７０１（変流器（ＣＴ）、計器用変圧器（ＰＴ）など）を用いて、負荷７０８に供給される電力（電力変換・制御部７０７のインバータ出力電力、および各発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの出力電力）を検出する検出部である。

７０３は、第１〜第Ｎ段発電装置の各負荷用の（各出力側の）発電機出力の各電力許容量が予め設定されるとともに、負荷７０８の力率を含む負荷状況を表す信号が設定される電力設定部である。

尚、電力設定部７０３への設定は、随時任意に設定変更する設定モードを有している。

７０４は、検出部７０２で検出された負荷電力量と電力設定部７０３にて予め設定した各段の負荷用の発電機の電力許容量とを比較する比較部である。

７０５は、比較部７０４で比較された検出負荷電力量および設定電力許容量の差分と、電力設定部７０３に設定された負荷の力率を含む負荷状況を表す信号とに基づいて、Ｎ段の発電装置の負荷用の（出力側の）発電機のうち、負荷７０８に接続した場合に負荷７０８のトルク低下が発生しない発電機（発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎのうちいずれかの発電機）を判定する判定部である。

切換部７０６は、入力端子ａ〜ｎにはＮ段の発電装置の出力側の発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの出力側が接続され、出力端子Ｏには電力変換・制御部７０７が接続され、判定部７０５によって判定された負荷用の発電機側の入力端子に切り換える切換スイッチで構成されている。

尚、電力変換・制御部７０７は、例えば図１０の電源制御ユニット５４２、インバータ５６２、負荷電源用制御ユニット５７０と同様に構成され、切換部７０６で切り換えられた側の発電機（Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎのうちいずれかの発電機）の出力電力を負荷７０８に送出する。

ここで、電力設定部７０３に設定する、Ｎ段発電装置の負荷用の発電機出力毎の各電力許容量と、負荷力率を含む負荷状況を表す信号について、具体例を説明する。

発電機の出力容量（ＫＶＡ）を決める（設定する）とき、消費電力量（負荷抵抗）１ＫＷに対して、力率１であれば発電機出力容量を１ＫＶＡに対して許容範囲有効倍率として１．８倍〜２．５倍の皮相電力１．８ＫＶＡ〜２．５ＫＶＡを目安として決める。

負荷需要に対して発電機出力容量がギリギリだと、回転数がすぐに落ちる現象が生じる。また発電機出力容量が多すぎると、発電機を回している動力等も当然大きくなるのでランニングコストロス（コストロス）であり効率が悪くなる。

発電機出力許容範囲について、発電機始動時の瞬間的電圧降下を見込む。また、定常時と始動時の負荷算定を考慮する。

・定常時＝始動時から負荷が正常に動作をしている状態。

・始動時＝負荷がつながり発電機を回し始めた直後の時間帯（立ち上げ時）。

例えば需要機器（負荷の種類）で定常時と始動時に大きな差ができる場合が起きる。ヒータ類を使った電熱器、白熱球、トースターのように力率の良いもの等は１倍率である（力率の標準設定は「１」とする）が、電動モータやクーラーなど（誘導性、コイル）リアクタンス（電流を通しにくくする）を考慮した力率に対して１．８倍から２．５倍を見込んで発電機出力許容量を決める（各段の発電機出力毎の電力許容量を電力設定部７０３に設定する）。

仮に、電動機出力「７４ｋＷ」であって、その回転数が毎分８０００回転とすると、８８．３３Ｎ・ｍ（９．０ｋｇｆ・ｍ）のトルクを加えたことになる。 公式：９５５０（定数）×７４ｋＷ÷８０００ｒ／ｍｉｎ＝８８．３３Ｎ・ｍとなる。

逆に７４ｋＷを発電している発電機が毎分８０００回で回転しているときは、８８．３３Ｎ・ｍのトルクが加えられている。

８８．３３Ｎ・ｍ＝９．０ｋｇｆ・ｍであるから、半径１ｍの滑車に９ｋｇの錘を下げて、回転数が毎分８０００回で巻き上げている状態である（６０Ｈｚの場合、回転数は毎分３６００回転、５０Ｈｚの場合、回転数は毎分３０００回転）。

例えば６０Ｈｚの場合、９５５４（定数）×１ＫＷ÷３６００ｒ／ｍｉｎ＝２．６５Ｎ・ｍとなり、５０Ｈｚの場合、９５５４（定数）×１ＫＷ÷３０００ｒ／ｍｉｎ＝３．１８Ｎ・ｍとなる。

尚、前記定数９５５４は係数値であり、６０（１分の換算値）×１０００（単位の換算値）÷２×３．１４＝９５５４で求められる。

電動モータの極数は、４Ｐ，６Ｐ，８Ｐ，１２Ｐ・・・と極数が増えると回転数は低くなり、その分トルク値が上がる。

前記条件において、電力需要が１ＫＷ（１０００Ｗの負荷値）なら、３．１８Ｎ・ｍのトルク値が必要となる。需要機器の負荷変動に対する対策として、前記１．８倍＝１８００Ｗの場合５．７２Ｎ・ｍとなり、２．５倍（２５００Ｗ）で７．９５Ｎ・ｍのトルクが必要となる。

発電機は、使う需要機器（消費電力）の変化でトルク値（Ｎ・ｍ）に左右される。例えば、需要機器が５００Ｗに下がれば１．５９Ｎ・ｍに下げるだけである。

前記トルク計算式に基づき、発電装置の設置時における「発電機出力容量」に対する電動機（動力源）を組合わせる初期設定においては、消費電力量に対する発電機許容出力容量を算出（ＫＶＡ）して、それに伴い外部動力の有効出力容量（ＫＷ）が決まる。

図１３の発電システムでは、通常運転の場合、各段の異差動速度連動体１００−１〜１００−Ｎの筐体１０１−１〜１０１−Ｎを、図１０、図１１の装置と同様に、例えば図６、図７で述べた第１の動作モードで回転させる。

そして、判定部７０５が、電力許容量および負荷の検出電力量の差分と、負荷状況を表す信号とに基づいて、負荷７０８のトルク低下が発生しない発電機（Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎのいずれかの発電機）を判定し、切換部７０６が、前記判定された発電機側の入力端子（ａ〜ｎのいずれか）にスイッチを切り換える。

これによって、負荷７０８のトルクの低下発生を防いで供給電力不足を防止することができる。

例えば、負荷の検出電力量（消費電力量）が第１段目の発電機Ｇ１２Ａの電力許容量を超えたら、切換部７０６は入力端子ｂ側に切り換えられて、より高トルクの第２段目の負荷用の発電機Ｇ１２Ｂの発電出力が負荷７０８へ供給され、第２段目の発電機Ｇ１２Ｂの電力許容量を超えたら切換部７０６は入力端子ｃ側に切り換えられて、より高トルクの第３段目の負荷用の発電機Ｇ１２Ｃの発電出力が負荷７０８へ供給されるものである。

尚、図１３では第１段の発電装置の発電機Ｇ１２Ａ（第２の発電機）を、電動機Ｍ２（第２の電動機）駆動用と、負荷用の両方に供していたが、これに代えて電動機Ｍ２の駆動専用としても良い。

本実施例２では、図１３の第１段〜第Ｎ段の各発電装置の出力を用途別に各負荷に供給するように構成した。

図１４は本実施例２の発電システムの構成を示し、図１３と同一部分は同一符号をもって示している。図１４において図１３と異なる点は、前記センサ７０１、検出部７０２、電力設定部７０３、比較部７０４、判定部７０５、切換部７０６、電力変換・制御部７０７および負荷７０８を除去し、各段の発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの出力側に電力変換・制御部７０７ａ〜７０７ｎを介して負荷７０８ａ〜７０８ｎを各々接続した点にあり、その他の部分は図１３と同一に構成されている。

前記各負荷７０８ａ〜７０８ｎは、例えば２ＫＷ／ｈ、３ＫＷ／ｈ…５ＫＷ／ｈのように各々使用範囲が異なる負荷であり、例えば第１段目の発電機Ｇ１２Ａに対応する負荷７０８ａはクーラー専用とし、第２段目の発電機Ｇ１２Ｂに対応する負荷７０８ｂはオフィス照明用とし、第３段目の発電機Ｇ１２Ｃに対応する負荷７０８ｃはコンプレッサ用とするなど、各発電機の効率的な電力使用が可能となる。

以上のように本実施例２によれば、複数の負荷の各用途に応じて、各負荷に必要とされるトルクの電力を各々供給することができる。

本実施例３では、図１３、図１４に示す第１段〜第Ｎ段の発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの出力電力を統合して負荷に供給するように構成した。

図１５は本実施例３の発電システムの構成を示し、図１４と同一部分は同一符号をもって示している。図１５において図１４と異なる点は、前記電力変換・制御部７０７ａ〜７０７ｎおよび負荷７０８ａ〜７０８ｎを除去し、各発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの出力電力を統合する電力統合部８００と、負荷７０８とを設けた点にあり、その他の部分は図１４と同一に構成されている。

電力統合部８００は、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ、高周波インバータ、電力加算部などを備えて発電機Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎの各電力を統合し、負荷７０８に定電圧の電力を供給する。

本実施例３によれば、負荷７０８に変動があったとしても、出力電力の許容範囲が広がり、且つ効率的な電力の活用が見込める。

前記実施例１の図１３における、例えば筐体１０１−１の右側筐体回転軸部１０３Ｒと筐体１０１−２の動力受け軸である軸６０５−２の回転数比は１対１であったが、本実施例４では、これを１対１以外の比率となるように構成するものである。

すなわち、図１３のタイミングベルトＴ１を除去し、前記右側筐体回転軸部１０３Ｒと軸６０５−２の間に、図１０で述べたようにプーリ５３６、タイミングベルト５３７、プーリ５３８を設けて、プーリ５３６と５３８の径比を１対１以外の比に構成する。

または、右側筐体回転軸部１０３Ｒと軸６０５−２の各外周に、互いに異なる歯数を有した歯車を各々結合してそれらを噛合させる。

図１３のタイミングベルトＴ２〜ＴＮについても上記と同様の構成とする。また、図１４、図１５についても上記と同様の構成とする。

上記構成によれば、Ｎ段目の筐体の動力受け軸（軸６０５−２〜６０５−Ｎ）とＮ−１段目の筐体の筐体回転軸部（筐体１０１−１の１０３Ｒ、筐体１０１−２〜１０１−Ｎ−１の１０３Ｌ）の回転数比を例えば１対３とした場合、Ｎ段目の筐体（１０１−２〜１０１−Ｎ）には１／３減速による３倍トルク（高トルク）の動力が得られる。

前記図１３〜図１５では、第１段発電装置の電動機Ｍ１，Ｍ２をともに第１の動作モードで駆動していたが、本実施例５では、例えば電動機Ｍ２を回転停止とし、電動機Ｍ１を回転駆動させる、第２の動作モードで運転を行う。

これによって、前記図８で述べたように、電動機Ｍ１の回転数と筐体１０１−１の回転数の比は２対１となり、筐体１０１−１により１／２減速が行われ、２倍のトルクが得られる。

このため、例えば電動機Ｍ１の始動時に、大電流を流さなくても２倍のトルクの電力が筐体１０１−２側へ伝達され、高トルクの電力を発電することができるので、過電流が抑制されて電動機Ｍ１にかかる負荷が軽減される。

本実施例６では、図１３〜図１５の第１段発電装置の電動機Ｍ１，Ｍ２のうち少なくともいずれか一方を、インバータにより制御される交流電動機で構成し、電動機Ｍ１，Ｍ２を、各々が同一回転軸線上で同一回転方向となるように、図示省略の電動機制御手段によって、所望の回転周波数以上の回転速度まで回転駆動させた後に、電動機Ｍ１，Ｍ２のうちいずれか一方で且つインバータ制御される交流電動機で構成された側の電動機に対して、インバータの回転制御周波数を下げずにインバータ制御を続行したままいずれか他方の電動機を回転停止させる「第１の制御」を行うように構成した。

上記構成において、電動機Ｍ１，Ｍ２の回転中は、前記第１の動作モードで述べたように、電動機Ｍ１，Ｍ２と筐体１０１の回転速度は１対１である。このときの減速は、筐体１０１−１の右側筐体回転軸部１０３Ｒと筐体１０１−２の軸６０５−２の回転数比の分のみであるため、動力の負担率は軽い。

その後に、例えば電動機Ｍ１を回転停止させると、筐体１０１−１には電動機Ｍ１からの回転駆動力が作用しなくなり、電動機Ｍ２からの回転駆動力のみが作用するので、筐体１０１−１の回転は前述の第２の動作モードのように１／２に減速される。

そしてこの１／２減速による２倍トルクと、筐体１０１−１の右側筐体回転軸部１０３Ｒおよび筐体１０１−２の軸６０５−２の回転数比の逆数倍のトルクを合算した高トルクの動力が筐体１０１−２側に伝達される。

本発明の異差動速度連動体を用いずに、インバータ制御により電動機の回転速度を減速させると電動機の回転不足が生じてトルクも下るが、本実施例６の「第１の制御」を実施することにより、所望の回転数が確保され、動力の負担率を軽減し高効率な発電システムが得られる。

また、本発明において、電動機Ｍ１，Ｍ２のうち一方の電動機を停止しておき他方の電動機を回転駆動させる第２の動作モードを実行する場合、他方の電動機の回転速度が目的とする回転速度に到達するまでの期間は、異差動速度連動体の筐体１０１−１に基づく２倍トルクと、筐体１０１−１と筐体１０１−２の軸６０５−２の回転数比に基づくトルクとの合力により、高トルクの動力が得られるが、減速により回転数が不足する懸念がある。

しかし本実施例６の「第１の制御」を実施することにより、回転数不足を補いつつ高トルクを得ることができる。

１…Ａ電動機
１ｓ，２ｓ，１１ｓ，１２ｓ…回転軸
２…Ｂ電動機
３…電動機駆動手段
４…電力変換・分配手段
５…充電装置
６、５０１…バッテリ
７、７０８、７０８ａ〜７０８ｎ…負荷
１０…減速手段
１１…Ａ発電機
１２…Ｂ発電機
１００、１００−１〜１００−Ｎ…異差動速度連動体
１０１、１０１−１〜１０１−Ｎ…筐体
１０２Ｌ…第１の穴部
１０２Ｒ…第２の穴部
１０３Ｌ…左側筐体回転軸部
１０３Ｒ…右側筐体回転軸部
１０４Ｔ，１０４Ｂ…軸受け部
１１０Ｌ…左サイドギヤ
１１０Ｒ…右サイドギヤ
１１１Ｌ，１１１Ｒ…スプライン嵌合穴
１１２Ｔ，１１２Ｂ…シャフト挿入穴
１２０Ｔ，１２０Ｂ…ピニオンギヤ
１３０…ピニオンシャフト
１４０Ｔ，１４０Ｂ，１４１Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｌ，１４２Ｒ…ベアリング
１５０ａ，１５０ｂ…ドレインコック
２００…支持体
２０３Ｌ，２０３Ｒ…穴部
３００Ｌ…左側筐体回転軸部プーリ
３００Ｒ…右側筐体回転軸部プーリ
３１０Ｌ…Ａ発電機軸プーリ
３１０Ｒ…Ｂ発電機軸プーリ
３２０Ｌ，３２０Ｒ、５３４、５３７、Ｔ１〜ＴＮ…タイミングベルト
３５０Ｌ，３５０Ｒ…動力伝達側ギヤ
３６０Ｌ，３６０Ｒ…動力受け側ギヤ
４００Ｌ，４００Ｒ…電磁ブレーキ
５０２…バッテリ充電装置
５０４，５５１，５５２，５５３…スイッチ
５０５…直流電動機
５０６〜５０９、６０８、６０９…クラッチ
５１１，５１２…交流電動機
５１２ｓ…電動機軸
５１６〜５１９…クラッチ軸
５２０、６２０…回転方向変換歯車装置
５２１〜５２３、６２１、６２２…平歯車
５２５、６２５…平歯車軸
５２６、５２７、６２６…ブレーキ
５３１、５３２、６３１、Ｇ１１Ａ〜Ｇ１１Ｎ、Ｇ１２Ａ〜Ｇ１２Ｎ…発電機
５３３、５３５、５３６、５３８…プーリ
５４１、５４２、６４１…電源制御ユニット
５５０…インバータ制御ユニット
５６１、５６２…インバータ
５７０…負荷電源用制御ユニット
５７５、７０８、７０８ａ〜７０８ｎ…負荷
５８１…制御ユニット
５８２…スロットル制御部
５８３、６８３…クラッチ制御ユニット
６０５，６０５−１〜６０５−Ｎ…軸
６１０…ＡＣ−ＤＣコンバータ
７０１…センサ
７０２…検出部
７０３…電力設定部
７０４…比較部
７０５…判定部
７０６…切換部
７０７、７０７ａ〜７０７ｎ…電力変換・制御部
８００…電力統合部
Ｍ１〜ＭＮ…電動機

Claims (9)

1. 内部に収納スペースを備えた筐体と、該筐体の筐体壁の第１の部位を穿設して第１の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第１の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部に対して筐体内の中心を挟んで対向する筐体壁の第２の部位を穿設して第２の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第２の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部および第２の筐体回転軸部を結ぶ筐体回転軸線に直交する線上の筐体壁の第３の部位と、該第３の部位に対して、前記筐体回転軸線に直交する線に沿って対向する筐体壁の第４の部位との間に配設された軸体と、前記筐体壁の第１の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第１の穴部に対向し、回転中心が第１の穴部の直径範囲内に配設された第１の歯車と、前記筐体壁の第２の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第２の穴部に対向し、回転中心が第２の穴部の直径範囲内に配設された第２の歯車と、前記筐体壁の第３の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第３の歯車と、前記筐体壁の第４の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第４の歯車と、を備えた異差動速度連動体を、Ｎ段（Ｎは２以上の整数）設けて第１〜第Ｎ異差動速度連動体とし、
   回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第１の歯車の回転中心に結合された第１の電動機と、
   回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第２の歯車の回転中心に結合された第２の電動機と、
   回転軸が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第２の歯車の回転中心に各々結合された筐体駆動用電動機と、
   一端が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第１の歯車の回転中心に各々結合された動力受け軸と、
   前記Ｎ段目の異差動速度連動体の動力受け軸の他端の外周面と、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部又は第２の筐体回転軸部の軸方向に直交する外周面との間に設けられ、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の動力を前記Ｎ段目の異差動速度連動体に伝達する動力伝達手段と、
   前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第１の電動機に駆動電力を供給する第１の発電機を有した電動機駆動装置と、
   前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第２の電動機に駆動電力を供給する第２の発電機と、
   前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転され、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に対応する筐体駆動用電動機に駆動電力を各々供給する電動機駆動用発電機と、
   負荷に電力を供給する発電機であって、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に各々対応して設けられ、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転される負荷用発電機と、
   を備えたことを特徴とする高効率発電システム。
2. 前記負荷に供給される電力を検出する検出部と、
   予め前記各負荷用発電機毎に設定した電力許容量および前記検出部で検出された負荷電力量の差分と、負荷の力率を含む負荷状況を表す信号とに基づいて、前記複数の負荷用発電機のうち、負荷のトルク低下が発生しない負荷用発電機を判定する判定部と、
   前記複数の負荷用発電機の出力側と負荷を結ぶ電路に介挿され、負荷への供給電力を、前記判定部によって判定された負荷用発電機側に切換える切換部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の高効率発電システム。
3. 前記負荷は前記複数の負荷用発電機に各々対応して設けられ、前記複数の負荷用発電機の出力電力を、各対応する負荷に各々供給することを特徴とする請求項１に記載の高効率発電システム。
4. 前記各負荷用発電機の出力電力を統合する電力統合部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の高効率発電システム。
5. 前記Ｎ段目の異差動速度連動体の動力受け軸と、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部又は第２の筐体回転軸部の回転数比は、１対１以外の比率となるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高効率発電システム。
6. 前記電動機駆動装置は、
   前記第１の発電機として、発電機軸が発電機本体の両端に突出して配設され、前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力が発電機軸の一端に伝達される発電機を用い、
   電源装置の出力電力により回転駆動される電動機であって、始動時に、軸が前記第１の発電機の発電機軸の他端に結合される始動用電動機を備えている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高効率発電システム。
7. 前記電動機駆動装置は、前記第１の発電機の出力電力を交流−直流変換した電力を蓄積するバッテリを備え、前記第１の電動機は前記バッテリの出力電力により駆動されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の高効率発電システム。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高効率発電システムにおける制御方法であって、
   前記第１および第２の電動機のうちいずれか一方を回転停止とし、いずれか他方を回転駆動させることを特徴とする高効率発電システムの制御方法。
9. 内部に収納スペースを備えた筐体と、該筐体の筐体壁の第１の部位を穿設して第１の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第１の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部に対して筐体内の中心を挟んで対向する筐体壁の第２の部位を穿設して第２の穴部を設け、その穴部の外周の筐体壁を筐体外部に突出して設けられた第２の筐体回転軸部と、前記第１の筐体回転軸部および第２の筐体回転軸部を結ぶ筐体回転軸線に直交する線上の筐体壁の第３の部位と、該第３の部位に対して、前記筐体回転軸線に直交する線に沿って対向する筐体壁の第４の部位との間に配設された軸体と、前記筐体壁の第１の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第１の穴部に対向し、回転中心が第１の穴部の直径範囲内に配設された第１の歯車と、前記筐体壁の第２の穴部と前記軸体の間に回転可能に収納された歯車であって、回転軸線と直交する面が前記第２の穴部に対向し、回転中心が第２の穴部の直径範囲内に配設された第２の歯車と、前記筐体壁の第３の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第３の歯車と、前記筐体壁の第４の部位と前記筐体回転軸線との間に回転可能に収納された歯車であって、回転中心には前記軸体が挿入され、外周が前記第１および第２の歯車に噛合する第４の歯車と、を備えた異差動速度連動体を、Ｎ段（Ｎは２以上の整数）設けて第１〜第Ｎ異差動速度連動体とし、
   回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第１の歯車の回転中心に結合された第１の電動機と、
   回転軸が、前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部内に回転可能に挿入されて第２の歯車の回転中心に結合された第２の電動機と、
   回転軸が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第２の歯車の回転中心に各々結合された筐体駆動用電動機と、
   一端が、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部内に回転可能に各々挿入されて各第１の歯車の回転中心に各々結合された動力受け軸と、
   前記Ｎ段目の異差動速度連動体の動力受け軸の他端の外周面と、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部又は第２の筐体回転軸部の軸方向に直交する外周面との間に設けられ、前記Ｎ−１段目の異差動速度連動体の動力を前記Ｎ段目の異差動速度連動体に伝達する動力伝達手段と、
   前記第１異差動速度連動体の第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第１の電動機に駆動電力を供給する第１の発電機を有した電動機駆動装置と、
   前記第１異差動速度連動体の第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が回転され、前記第２の電動機に駆動電力を供給する第２の発電機と、
   前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第１の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転され、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に対応する筐体駆動用電動機に駆動電力を各々供給する電動機駆動用発電機と、
   負荷に電力を供給する発電機であって、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体に各々対応して設けられ、前記Ｎ段の異差動速度連動体のうち第１段目を除く異差動速度連動体の各第２の筐体回転軸部の回転力によって軸が各々回転される負荷用発電機と、を備え、
   前記第１および第２の電動機のうち少なくともいずれか一方の電動機を、インバータにより制御される交流電動機で構成し、
   前記第１および第２の電動機を、各々が同一回転軸線上で同一回転方向となるように、所望の回転周波数以上の回転速度まで回転駆動させた後に、前記第１および第２の電動機のうちいずれか一方で且つ交流電動機で構成された側の電動機に対して、インバータの回転制御周波数を下げずにインバータ制御を続行したままいずれか他方の電動機を回転停止させる第１の制御を行う電動機制御手段を設けたことを特徴とする高効率発電システム。

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