JP2021027598A - モータ及びこれを用いた発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電システムなどに用いることができる高効率のモータを提供すること。【解決手段】複数の永久磁石３０を有する磁石回転体２６と、磁石回転体２６に対向して配設された複数の電磁コイル手段４４と、回生エネルギーを蓄えるための回生用蓄電手段とを備えたモータ。駆動モードにおいては、直流電源からの駆動直流電流が複数の電磁コイル手段４４に供給されて励磁され、複数の電磁コイル手段４４と磁石回転体２６の複数の永久磁石３０との磁気的反発作用により回動され、また回生モードにおいては、直流電源からの駆動直流電流の送給が停止され、磁石回転体２６が回動することにより、複数の電磁コイル手段４４に回生エネルギーが発生する。回生用蓄電手段は、回生モードにおいて複数の電磁コイル手段４４に発生する回生エネルギーを蓄え、駆動モードにおいて蓄えた回生エネルギーを複数の電磁コイル手段４４に直流駆動電流の一部として供給する。【選択図】図４

Description

本発明は、モータ及びこれを用いた発電システムに関する。

モータ発電システムとして、モータを利用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このモータ発電システムにおいては、回転自在に支持された磁石回転体を備え、この磁石回転体の周縁部に間隔をおいて複数の永久磁石が配設されている。また、磁石回転体に対して径方向に対向して複数の電磁コイル手段が配設され、これら複数の電磁コイル手段は複数の永久磁石に対応して設けられている。

このモータ発電システムでは、複数の電磁コイル手段に発生する回生エネルギーを発電電力として取り出すように構成されている。即ち、このモータ発電システムの稼働中においては駆動モードと回生モードとが繰返し遂行され、駆動モードにおいては、直流電源からの駆動直流電流が複数の電磁コイル手段に送給されて励磁され、これら複数の電磁コイル手段と磁石回転体の複数の永久磁石との磁気的反発作用により、磁石回転体が所定の回転駆動方向に回動される。また、回生モードにおいては、直流電源からの駆動直流電流の供給が停止され、磁石回転体の複数の永久磁石が所定の回転駆動方向に回動されることにより、複数の電磁コイル手段に回生エネルギーが発生し、この回生エネルギーが発電電力として取り出される。

このように、このモータ発電システムにおいては、複数の電磁コイル手段は、駆動モードにおいて回転駆動力を発生するための駆動コイル手段として機能し、また回生モードにおいて回生エネルギーを発生させるための発電コイル手段として機能し、磁石回転体が回動することにより発電出力を得ることができる。

特開２００５−２４５０７９号公報

しかしながら、このモータ発電システムでは、駆動モードと回生モードとが繰り返し遂行され、回生モードにて電磁コイル手段に生じる回生エネルギーを発電出力として取り出すために、発電出力を連続的に得ることができない。また、このモータ発電システムでは、複数の電磁コイル手段に生じる回生エネルギーを発電出力とするために、充分な発電出力を得ることができず、比較的大きな発電出力の発電システムには不向きである。

本発明の目的は、発電システムなどに好都合に用いることができる高効率のモータを提供することである。

また、本発明の他の目的は、比較的大きな発電出力を高効率で連続的に得ることができる発電システムを提供することである。

本発明のモータは、周縁部に間隔をおいて配設された複数の永久磁石を有する磁石回転体と、前記磁石回転体に対して径方向に対向して配設された複数の電磁コイル手段と、駆動直流電流を供給する直流電源と、前記直流電源からの駆動直流電流の供給を制御するためのコントローラと、回生エネルギーを蓄えるための回生用蓄電手段とを備えており、
前記複数の電磁コイル手段は、前記磁石回転体の前記複数の永久磁石に対応して配設され、前記磁石回転体は、前記複数の電磁コイル手段に対して回転自在に支持されており、
前記コントローラは、前記磁石回転体を駆動する駆動モードと、前記複数の電磁コイル手段に回生エネルギーを発生させる回生モードとに切り替えるように構成されており、
前記駆動モードにおいては、前記直流電源からの駆動直流電流が前記複数の電磁コイル手段に供給されて励磁され、前記複数の電磁コイル手段と前記磁石回転体の前記複数の永久磁石との磁気的反発作用により、前記磁石回転体が所定方向に回動され、また前記回生モードにおいては、前記直流電源からの駆動直流電流の供給が停止され、前記磁石回転体の前記複数の永久磁石が前記所定方向に回動することにより、前記複数の電磁コイル手段に回生エネルギーが発生し、
前記回生用蓄電手段は、前記回生モードにおいて前記複数の電磁コイル手段に発生する回生エネルギーを蓄え、前記駆動モードにおいて蓄えた回生エネルギーを前記複数の電磁コイル手段に直流駆動電流の一部として供給することを特徴とする。

また、本発明の発電システムによれば、請求項１又は２に記載のモータと、発電を行う発電機と、前記発電機により発生した発電電力を蓄える発電用蓄電手段とを備え、前記モータの出力部と前記発電機の入力部とが駆動伝達手段を介して駆動連結され、前記モータの前記出力部からの駆動力が前記駆動伝達手段を介して前記発電機に伝達され、前記発電機にて生成された発電電力が前記発電用蓄電手段に蓄えられることを特徴とする。

本発明のモータによれば、駆動モードと回生モードとに切り替えて稼働され、駆動モードにおいては、直流電源からの駆動直流電流が複数の電磁コイル手段に供給されて励磁され、複数の電磁コイル手段と磁石回転体の複数の永久磁石との磁気的反発作用により、磁石回転体が所定方向に回動され、また回生モードにおいては、直流電源からの駆動直流電流の供給が停止され、磁石回転体の複数の永久磁石が所定方向に回動することにより、複数の電磁コイル手段に回生エネルギーが発生する。そして、回生用蓄電手段は、回生モードにおいて複数の電磁コイル手段に発生する回生エネルギーを蓄え、駆動モードにおいて蓄えた回生エネルギーを複数の電磁コイル手段に直流駆動電流の一部として供給するので、この回生エネルギーが駆動電流の一部として利用され、これにより、直流電源からの駆動直流電の送給を少なくしてモータの作動効率を高めることができる。

また、本発明の発電システムによれば、請求項１又は２に記載のモータを用い、このモータの回転駆動力を発電機に伝達して発電を行うので、発電システムの発電効率を高めることができる。また、モータにて発生する回生エネルギーを回生用蓄電手段に蓄え、この回生用蓄電手段に蓄えた回生エネルギーを発電機を回転させるために用いているので、発電機でもって連続的に発電することができるとともに、モータの高効率が発電システムの高発電効率につながり、従来に比して高発電効率で発電することができる。

本発明に従う発電システムを簡略的に示す正面図。 図１の発電システムのモータを簡略的に示す断面図。 図２のモータにおける磁石回転体と複数の電磁コイル手段との位置関係を簡略的に示す図。 図２におけるＩＶ−ＩＶ線による断面図。 図２におけるＶ−Ｖ線による断面図。 図２のモータの制御系を簡略的に示す制御回路図。 図２のモータの制御状態を示すタイムチャート。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うモータ及びこれを用いた発電システムの一実施形態について説明する。図１において、図示の発電システム２は、発電するための発電機４と、この発電機４を駆動させるためのモータ６と、発電機４による発電電力を蓄電するための発電用蓄電手段８を備えている。発電機４、モータ６及び発電用蓄電手段８は取付ベース１０に取り付けられ、この取付ベース１０にカバー部材１２が取り付けられ、このカバー部材１２は、図１に示すように、発電機４、モータ６及び発電用蓄電手段８を覆っている。

モータ６の出力部１４と発電機４の入力部１６とは駆動伝達手段１８を介して駆動連結されている。この具体例では、駆動伝達手段１８は、モータ６の出力部１４に取り付けられた駆動プーリ２０と、発電機４の入力部１６に取り付けられた伝達プーリ２２と、駆動プーリ２０及び伝達プーリ２２に巻き掛けられた伝達ベルト２４とから構成され、モータ６からの回転駆動力は、駆動プーリ２０、伝達ベルト２４及び伝達プーリ２２を介して発電機４に伝達される。

例えば、伝達ベルト２４として例えば歯付きベルトを用いると、駆動プーリ２０及び伝達プーリ２２として歯付きプーリが用いられ、この伝達ベルト２４として例えばＶベルトを用いると、駆動プーリ２０及び伝達プーリ２２としてＶベルト用プーリが用いられる。また、駆動伝達手段１８として、チェーン及びスプロケットの組合せを用いるようにしてもよく、駆動伝達手段１８としてそれ自体周知の各種のものを用いることができる。

発電機４としてはそれ自体周知の構成の各種のものを用いることができ、また発電用蓄電手段８としてはリチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリなどの充電式バッテリを用いることができ、後述するように、発電機４からの発電出力が発電用蓄電手段８に蓄電され、この発電用蓄電手段８に蓄電された電力が電力負荷（図示せず）に送給されて消費される。

次に、図２〜図５を照して、図示のモータ６について説明すると、このモータ６は、一対の磁石回転体、即ち第１及び第２磁石回転体２６，２８を備え、かかる第１及び第２磁石回転体２６，２８が回転軸２５に一体的に回動するように固定されている。第１磁石回転体２６の周縁部には周方向に間隔をおいて複数の永久磁石３０、即ち第１〜第４永久磁石３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが配設され、これら第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄは９０度の等間隔をおいて配設されている。また、第２磁石回転体２８の周縁部には周方向に間隔をおいて複数の永久磁石３２、即ち第１〜第４永久磁石３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが配設され、これら第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄは９０度の等間隔をおいて配設されており、第２磁石回転体２８の第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄは、第１磁石回転体２６の第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄと周方向に一致するように、換言すると回転軸２５の軸方向に重なるように配設されている。

第１磁石回転第２６の第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄ及び第２磁石回転体２８の第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄは、図４及び図５に示すように、プレート状の永久磁石から構成し、これらプレート状の永久磁石を所定角度傾斜して配設するのが好ましい。

このモータ６は、図２に示すように、第１及び第２磁石回転体２６，２８を収容するためのモータハウジング３４を備え、このモータハウジング３４の両側壁３６，３８に回転軸２５の両端部が軸受部材４０，４２を介して回転自在に支持されている。回転軸２５の一端側は側壁３８を貫通して外方に延び、この回転軸２５の突出端部がモータ６の出力部１４として機能し、かかる出力部１４に駆動プーリ２０が取り付けられる。

第１磁石回転体２６においては、例えば、図４に示すように、第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面側がＮ極に着磁され、それらの内面側がＳ極に着磁される。また、第２磁石回転体２８においては、例えば、図５に示すように、第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄの外面側がＳ極に着磁され、それらの内面側がＮ極に着磁される。尚、上述とは反対に、第１磁石回転体２６の第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面側をＳ極に、それらの内面側をＮ極に着磁し、また第２磁石回転体２８の第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄの外面側をＮ極に、それらの内面側をＳ極に着磁するようにしてもよい。

図２及び図４を参照して、第１磁石回転体２６（第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄ）に対して径方向に対向して複数（この実施形態では、４つ）の電磁コイル手段４４、即ち第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄが配設され、これら第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄは、第１磁石回転体２６の第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄに対応して配設され、図４に示すように、例えば第１永久磁石３０ａが第１電磁コイル手段４４ａに対向する角度位置にあるときには、第２〜第４永久磁石３０ｂ〜３０ｄは、第２〜第４電磁コイル手段４４ｂ〜４４ｄに対向するようになる。

また、図２及び図５を参照して、第２磁石回転体２８（第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄ）に対して径方向に対向して複数（この実施形態では、４つ）の電磁コイル手段４８、即ち第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４８ｄが配設され、これら第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４４ｄは、第２磁石回転体２８の第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄに対応して配設され、図５に示すように、例えば第１永久磁石３２ａが第２電磁コイル手段４８ａに対向する角度位置にあるときには、第２〜第４永久磁石３２ｂ〜３２ｄは、第２〜第４電磁コイル手段４８ｂ〜４８ｄに対向するようになる。

第１磁石回転体２６に対向する第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄは、図４に示すように、第１〜第４鉄心５０ａ〜５０ｄと、これら第１〜第４鉄心５０ａ〜５０ｄに巻かれた第１〜第４コイル５２ａ〜５２ｄを備え、かかる第１〜第４コイル５２ａ〜５２ｄは、後述するように駆動直流電流が送給されたときに、第１〜第４鉄心５０ａ〜５０ｄの先端部がＮ極となるように巻かれている。従って、駆動直流電流が送給されると、第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄのＮ極と第１磁石回転体２６側の第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄの磁気的反発作用によって、この第１磁石回転体２６は、矢印で示す方向に回転駆動される。尚、第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面側がＳ極に着磁されている場合、第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄ（第１〜第４鉄心５０ａ〜５０ｄ）の先端部はＳ極となるように第１〜第４コイル５２ａ〜５２ｄが巻かれる。

また、第２磁石回転体２８に対向する第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４８ｄは、図５に示すように、第１〜第４鉄心５４ａ〜５４ｄと、これら第１〜第４鉄心５４ａ〜５４ｄに巻かれた第１〜第４コイル５６ａ〜５６ｄを備え、かかる第１〜第４コイル５６ａ〜５６ｄは、後述するように駆動直流電流が送給されたときに、第１〜第４鉄心５４ａ〜５４ｄの先端部がＳ極となるように巻かれている。従って、駆動直流電流が送給されると、第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４８ｄのＳ極と第２磁石回転体２８側の第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄの磁気的反発作用によって、この第２磁石回転体２８は、矢印で示す方向に回転駆動される。尚、第１〜第４永久磁石３２ａ〜３２ｄの外面側がＮ極に着磁されている場合、第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４８ｄ（第１〜第４鉄心５４ａ〜５４ｄ）の先端部はＮ極となるように第１〜第４コイル５６ａ〜５６ｄが巻かれる。

この実施形態では、図２に示すように、第１磁石回転体２６に対向する第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄの第１〜第４鉄心５０ａ〜５０ｄと第２磁石回転体２８に対向する第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４８ｄの第１〜第４鉄心５４ａ〜５４ｄとは第１〜第４磁性部材５８ａ〜５８ｄにより接続され、このように構成することにより、第１〜第４磁性コイル手段４４ａ〜４４ｄ，４８ａ〜４８ｄの磁力を強くすることができる。

尚、第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄ，４８ａ，４８ｄの第１〜第４鉄心５０ａ〜５０ｄ，５４ａ〜５４ｄをＵ字状の鉄心から構成するようにしてもよく、このように構成した場合、Ｕ字状鉄心の一方側が一方の第１〜第４鉄心５０ａ〜５０ｄとして機能し、このＵ字状鉄心の他方側が他方の第１〜第４鉄心５４ａ〜５４ｄとして機能する。

この実施形態では、図２及び図３に示すように、第１磁石回転体２６と第２磁石回転体２８との間に角度位置検知手段６０が配設されている。図示の角度位置検知手段６０は、回転軸２５に固定されたモード切替円板６２と、このモード切替円板６２の第１及び第２領域を検知するための領域検知手段６４とを備えている。モード切替円板６２には、第１磁石回転体２６（第２磁石回転体２８）の第１〜第４永久磁石３０ａ〜３０ｄ（３２ａ〜３２ｄ）に対応して周方向に間隔をおいて第１領域が設けられ、そして、これら第１領域の間に第２領域が設けられている。例えば、第１領域と第２領域が周方向に４５度の等間隔をおいて交互に設けられる。

角度位置検知手段６０は、例えばフォトセンサ（「フォトインタラプタ」とも称される）から構成され、モード切替円板６２を挟んで片側に発光素子（図示せず）が配設され、他側に受光素子（図示せず）が配設される。このことに関連して、モード切り替え円板６２は、例えば、透明乃至乃至半透明のプラスチック材料から形成され、第１領域では透明乃至半透明の状態が保たれ、発光素子からの光が受光素子に受光されるようになり、一方第２領域では黒色などに塗られ、発光素子からの光が受光素子に到達しないようになる。

この角度位置検知手段６０のモード切替円板６２として、例えば第１領域にスリット開口（図示せず）を設けたものを用いるようにしてもよく、この場合、第１領域が通過するときには発光素子（図示せず）からの光がスリット開口をとして受光素子（図示せず）に受光されるが、第２領域が通過するときには発光素子からの光がモード切替円板により遮られて受光素子に到達することはない。

この角度位置検知手段６０のモード切替円板として、例えば第１領域の外周部に径方向外方に突出するカム作用突部（図示せず）を設けたものを用い、領域検知手段６４として、例えば機械式マイクロスイッチ（図示せず）を用いるようにしてもよく、この場合、第１領域が通過するときにはモード切替円板６０のカム作用突部がマイクロスイッチに作用して押圧する（ＯＮ状態となる）が、第２領域が通過するときにはモード切替円板６０がマイクロスイッチに作用することはない（ＯＦＦ状態となる）。

この実施形態では、モード切替円板６２が第１磁石回転体２６と第２磁石回転体２８との間に配設されているが、このような構成に代えて、このモード切替円板６２を第１磁石回転体２６の外側に配設するようにしてもよく、或いは第２磁石回転体２８の外側に配設するようにしてもよい。

このモータ６は、図６に示す制御回路により作動制御される。角度位置検知手段６０（領域検知手段６４）からの検知信号はコントローラ７２に送給される。第１磁石回転体２６に対向する複数の電磁コイル手段４４（第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄ）のコイル５２（第１〜第４コイル５２ａ〜５２ｄ）と第２磁石回転体２８に対向する複数の電磁コイル手段４８（第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４８ｄ）のコイル５６（第１〜第４コイル５６ａ〜５６ｄ）は電気的に直列に接続され、これら電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ），４８（４８ａ〜４８ｄ）が直流電源７４に電気的に接続されている。

この直流電源７４に電気的に並列に回生用蓄電手段７６が配設されている。この回生用蓄電手段７６は、第１磁石回転体２６と対向する電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ）及び第２磁石回転体２８と対向する電磁コイル手段４８（４８ａ〜４８ｄ）に発生する回生エネルギーを蓄え、このような回生用蓄電手段７６としては、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリなどを用いることができる。

この実施形態では、例えば、直流電源７４と回生用蓄電手段７６との間に第１スイッチ手段７８が配設され、回生用蓄電手段７６と複数の電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ），４８（４８ａ〜４８ｄ）との間に第２スイッチ手段８０が設けられ、また直流電源７４と第１スイッチ手段７８との間にメインスイッチ８１が配設されている。更に、第１スイッチ手段７８と回生用蓄電手段７６との間にダイオード８２が配設されている。

第１及び第２スイッチ手段７８，８０は、コントローラ７２からの駆動信号及び回生信号により開閉制御される。この実施形態では、角度位置検知手段６０の領域検知手段６４がモード切替円板６２の第１領域を検知するときには、領域検知手段６４の発光素子（図示せず）からの光が受光素子（図示せず）に受光され、角度位置検知手段６０からの検知信号（この場合、受光信号）がコントローラ７２に送給される。かくすると、コントローラ７２は、この検知信号（受光信号）に基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号に基づいて第１及び第２スイッチ手段７８，８０が閉状態（ＯＮ状態）に保持され、モータ６は駆動モードでもって稼働される。

また、角度位置検知手段６０の領域検知手段６４がモード切替円板６２の第２領域を検知するときには、領域検知手段６４の発光素子（図示せず）からの光が受光素子（図示せず）に受光されず、角度位置検知手段６０からの検知信号（この場合、遮断信号）がコントローラ７２に送給される。かくすると、コントローラ７２は、この検知信号（遮断信号）に基づいて回生信号を生成し、この回生信号に基づいて第１スイッチ手段７８が開状態（ＯＦＦ状態）に保持されるとともに、第２スイッチ手段８０が閉状態（ＯＮ状態）に保持され、モータ６は回生モードでもって稼働される。

次に、主として図６及び図７を参照して、上述したモータ６及びこれを備えた発電システム２の動作について説明する。発電システム２を稼働させるには、メインスイッチ８１を押圧して閉状態（ＯＮ状態）にする。かくすると、角度位置検知手段６０の領域検知手段６４がモード切替円板６２の第１領域を検知し（第１及び第２磁石回転体２６，２８が停止した状態では、例えば図４及び図５に示す角度位置の状態で停止する）、角度位置検知手段６０からの検知信号（受光信号）がコントローラ７２に送給される。

このように検知信号が送給されると、コントローラ７２は、この検知信号（受光信号）に基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号に基づいて第１及び第２スイッチ手段７８，８０が閉状態（ＯＮ状態）に保持され、モータ６は駆動モードでもって稼働される。

この駆動モードにおいては、直流電源７４からの駆動直流電流がメインスイッチ８１並びに第１及び第２スイッチ手段７８，８０を通して第１磁石回転体２６と対向する複数の電磁コイル手段４４（第１〜第４電磁コイル手段４４ａ〜４４ｄ）及び第２磁石回転体２８と対向する複数の電磁コイル手段４８（第１〜第４電磁コイル手段４８ａ〜４８ｄ）に送給される。このとき、回生用蓄電手段７６に充分な電力（後述する回生エネルギー）が蓄電されていると、回生用蓄電手段からの直流電流がダイオード８２及び第２スイッチ手段８０を通して複数の電磁コイル手段４４，４８に駆動直流電流として送給される。

このようにして複数の電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ）に駆動直流電流が流れると、これら電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ）の鉄心５０（５０ａ〜５０ｄ）の先端側がＮ極となり、かかる電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ）と第１磁石回転体２６の複数の永久磁石３０（３０ａ〜３０ｄ）との間に磁気的反発力が作用し、また複数の電磁コイル手段４８（４８ａ〜４８ｄ）に駆動直流電流が流れると、これら電磁コイル手段４８（４８ａ〜４８ｄ）の鉄心５４（５４ａ〜５４ｄ）の先端側がＳ極となり、かかる電磁コイル手段４８（４８ａ〜４８ｄ）と第２磁石回転体２８の複数の永久磁石３２（３２ａ〜３２ｄ）との間に磁気的反発力が作用し、これら磁気的反発力により第１及び第２磁石回転体２６，２８が矢印（図４及び図５参照）で示す方向に回転駆動される。

そして、第１及び第２磁石回転体２６，２８が回転して角度位置検知手段６０の領域検知手段６４がモード切替円板６２の第２領域を検知すると、角度位置検知手段６０からの検知信号（遮断信号）がコントローラ７２に送給される。

このように検知信号が送給されると、コントローラ７２は、この検知信号（遮断信号）に基づいて回生信号を生成し、この回生信号に基づいて第１スイッチ手段７８が開状態（ＯＦＦ状態）になる一方、第２スイッチ手段８０が閉状態（ＯＮ状態）に維持され、モータ６は回生モードでもって稼働される。

この回生モードにおいては、直流電源７４からの駆動直流電流の供給が停止し、第１及び第２磁石回転体２６，２８は慣性でもって矢印で示す方向に回動する。このとき、第１及び第２磁石回転体２６，２８の複数の永久磁石３０（３０ａ〜３０ｄ），３２（３２ａ〜３２ｄ）が矢印で示す方向に移動するので、これら永久磁石３０（３０ａ〜３０ｄ），３２（３２ａ〜３２ｄ）からの磁束が複数の電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ），４８（４８ａ〜４８ｄ）を通って変化し、このような磁束の変化によって、複数の電磁コイル手段４４（４４ａ〜４４ｄ），４８（４８ａ〜４８ｄ）に回生エネルギーが発生し、発生した回生エネルギーは、回生用蓄電手段７６に流れて蓄電される。

このように領域検知手段６４がモード切替円板６２の第１領域を検知したときには駆動モードとなって第１及び第２磁石回転体２６，２８が回転駆動され、この領域検知手段６４がモード切替円板６２の第２領域を検知したときには回生モードとなって回生エネルギーの回生用蓄電手段７６への蓄電が行われ、そして、蓄電された回生エネルギー（蓄電電力）は駆動モードにおける駆動直流電流の一部として用いるので、モータ６を高効率ｄ絵回転駆動することができる。

このように回転されるモータ６の回転駆動力は、図１に示すように、駆動伝達手段１８（駆動プーリ２０、伝達ベルト２４及び伝達プーリ２２）を介して発電機４に伝達され、この発電機４の作動により発電が行われ、発電機にて発電された発電電力は発電用蓄電手段８に蓄電される。

尚、この実施形態では、発電機４からの発電電力を発電用蓄電手段８に蓄電し、発電用蓄電手段８に蓄電された電力を電力負荷（図示せず）に送給して消費するようにしているが、この発電用蓄電手段８を省略し、発電機４からの発電電力を電力負荷に直接的に送給して消費するようにしてもよい。

以上、本発明に従うモータ及びこれを用いた発電システムの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。

例えば、図示の実施形態では、磁石回転体（第１及び第２磁石回転体２６，２８）を二つ備えた形態のモータに適用して説明した、このような形態のものに限定されず、磁石回転体を一つ又は３つ以上備えた形態のものにも同様に適用することができる。

また、例えば、図示の実施形態では、第１及び第２磁石回転に４個の永久磁石を設けているが、このような構成に限定されず、このような永久磁石を適宜の数、例えば２個又は３個、或いは５個以上設けるようにしてもよい。

２ 発電システム
４ 発電機
６ モータ
８ 発電用蓄電手段
１８ 駆動伝達手段
２６，２８ 磁石回転体
３０，３０ａ〜３０ｄ，３２，３２ａ〜３２ｄ 永久磁石
４４，４４ａ〜４４ｄ，４８，４８ａ〜４８ｄ 電磁コイル手段
５０，５０ａ〜５０ｄ，５４，５４ａ〜５４ｄ 鉄心
５２，５２ａ〜５２ｄ，５６，５６ａ〜５６ｄ コイル
６０ 角度位置検知手段
６２ モード切替円板
６４ 領域検知手段
７２ コントローラ
７６ 回生用蓄電手段

Claims (4)

1. 周縁部に間隔をおいて配設された複数の永久磁石を有する磁石回転体と、前記磁石回転体に対して径方向に対向して配設された複数の電磁コイル手段と、駆動直流電流を供給する直流電源と、前記直流電源からの駆動直流電流の供給を制御するためのコントローラと、回生エネルギーを蓄えるための回生用蓄電手段とを備えており、
   前記複数の電磁コイル手段は、前記磁石回転体の前記複数の永久磁石に対応して配設され、前記磁石回転体は、前記複数の電磁コイル手段に対して回転自在に支持されており、
   前記コントローラは、前記磁石回転体を駆動する駆動モードと、前記複数の電磁コイル手段に回生エネルギーを発生させる回生モードとに切り替えるように構成されており、
   前記駆動モードにおいては、前記直流電源からの駆動直流電流が前記複数の電磁コイル手段に供給されて励磁され、前記複数の電磁コイル手段と前記磁石回転体の前記複数の永久磁石との磁気的反発作用により、前記磁石回転体が所定方向に回動され、また前記回生モードにおいては、前記直流電源からの駆動直流電流の供給が停止され、前記磁石回転体の前記複数の永久磁石が前記所定方向に回動することにより、前記複数の電磁コイル手段に回生エネルギーが発生し、
   前記回生用蓄電手段は、前記回生モードにおいて前記複数の電磁コイル手段に発生する回生エネルギーを蓄え、前記駆動モードにおいて蓄えた回生エネルギーを前記複数の電磁コイル手段に直流駆動電流の一部として供給することを特徴とするモータ。
2. 前記磁石回転体に関連して、前記磁石回転体の回転角度位置を検知するための角度位置検知手段が設けられ、前記角度位置検知手段は、第１領域と第２領域とが周方向に交互に配設されたモード切替円板と、前記モード切替円板の前記第１及び第２領域を検知するための領域検知手段とから構成され、前記コントローラは、前記領域検知手段が前記モード切替円板の前記第１領域を検知したときに前記駆動モードに切り替え、前記領域検知手段が前記モード切替円板の前記第２領域を検知したときに前記回生モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 請求項１又は２に記載のモータと、発電を行う発電機と、前記発電機により発生した発電電力を蓄える発電用蓄電手段とを備え、前記モータの出力部と前記発電機の入力部とが駆動伝達手段を介して駆動連結され、前記モータの前記出力部からの駆動力が前記駆動伝達手段を介して前記発電機に伝達され、前記発電機にて生成された発電電力が前記発電用蓄電手段に蓄えられることを特徴とする発電システム。
4. 前記モータの複数の電磁コイル手段は電気的に直列に接続されて前記モータの直流電源に電気的に接続され、前記モータの回生用蓄電手段は前記直流電源に対して電気的に並列に接続され、前記直流電源と前記回生用蓄電手段との間に第１スイッチ手段が配設され、前記回生用蓄電手段と前記複数の電磁コイル手段との間に第２スイッチ手段が配設され、駆動モードにおいては前記第１及び第２スイッチ手段が電気的に導通状態に保持され、回生モードにおいては前記第１スイッチ手段が電気的に非導通状態に保持され、前記第２スイッチ手段が電気的に導通状態に保持されることを特徴とする請求項３に記載の充電システム。
   
   
   
   
   
   
   
   

Images