JP3140121U - Motor generator with smooth start function - Google Patents

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

【課題】装置の起動時における電動機の負担を軽減させて、その起動を円滑に行なわしめる電動発電装置を提供する。
【解決手段】電動機1cと発電機1iの回転軸を互いに接続し、電動機によって発電機を回転駆動させて発電を行なう電動発電装置において、電動機1c及び発電機1iの回転軸とその間に設けられたフライホイール1e、1gとの連接並びに離接を行なうクラッチ機構1d〜1hと、発電機1iに接続された負荷回路と該発電機出力との接続並びに遮断を行なうスイッチ回路1jと、電動機1cの起動後に所定の時間間隔を置いて各クラッチ機構に対して連接指令信号を送信し、さらにスイッチ回路1jに対して接続指令信号を送信する制御回路1Lとを設ける。また、発電機1iの出力電力の一部を蓄積する蓄電回路3sと、該蓄積電力を選択供給回路1aに帰還させる電力帰還回路3tを設ける構成としても良い。
【選択図】図3
The present invention provides a motor generator that reduces the burden on an electric motor at the time of starting the apparatus and smoothly starts the apparatus.
In a motor generator that connects a rotating shaft of an electric motor and an electric generator to generate electric power by rotating the electric generator by the electric motor, the electric motor is provided between the rotating shafts of the electric motor and the electric generator. Clutch mechanisms 1d to 1h for connecting and disconnecting the flywheels 1e and 1g, a switch circuit 1j for connecting and disconnecting the load circuit connected to the generator 1i and the generator output, and starting of the motor 1c A control circuit 1L is provided which transmits a connection command signal to each clutch mechanism at a predetermined time interval and further transmits a connection command signal to the switch circuit 1j. Further, a configuration may be provided in which a power storage circuit 3s that stores part of the output power of the generator 1i and a power feedback circuit 3t that feeds back the stored power to the selective supply circuit 1a.
[Selection] Figure 3

Description

本考案は、電動機によって発電機を回転駆動して電気エネルギーを発生させる電動発電装置に関するものであり、より詳細には、装置起動時の電動機にかかる負荷を低減させて、その起動を円滑に行なわしめる電動発電装置に関するものである。   The present invention relates to a motor generator that generates electric energy by rotating a generator with an electric motor. More specifically, the present invention reduces the load on the motor at the time of starting the apparatus and smoothly starts the motor. The present invention relates to a squeezing motor generator.

電動機によって発電機を回転駆動させて発電出力を取り出す、いわゆる電動発電装置は、入力側の電力と異なる形態の電力エネルギーを容易に取り出せることから広く利用されており、同装置に関しては、例えば、特許文献1や特許文献2に示されるような多数の発明・考案が開示されている。   A so-called motor generator that takes out a generator output by rotating a generator with an electric motor is widely used because it can easily extract electric power energy in a form different from electric power on the input side. Many inventions and devices as disclosed in Document 1 and Patent Document 2 are disclosed.

特開2001−178195号公報JP 2001-178195 A 実開平2−091484号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-091484

しかしながら、静止状態にある発電機を回転起動する際に必要とされる起動トルクは、当該発電機が回転中に要する駆動トルクに比較して極めて大きな値となる。このため、かかる起動トルクを発生させるべく、電動発電装置の起動時には、発電機を駆動する電動機に流れる起動電流も大電流とならざるを得ない。したがって、電動機への電力供給設備もかかる起動電流に対応して設計する必要があり、装置設備の大型化・高コスト化を招く要因ともなっていた。   However, the starting torque required when the generator in a stationary state is rotated and started is an extremely large value compared to the driving torque required when the generator is rotating. For this reason, in order to generate such a starting torque, at the time of starting the motor generator, the starting current flowing through the motor driving the generator must be a large current. Therefore, it is necessary to design the power supply facility for the electric motor in response to the starting current, which has been a factor in increasing the size and cost of the equipment.

また、電動機の起動時には、かかる起動電流が電動機の電機子巻線或いは界磁巻線に対し、いわゆる突入電流として流入することになる。一般に、このような突入電流は、電動機に悪影響を与えその寿命や信頼性を低下させ、ひいては電動発電装置における電動機のMTBF(平均故障間隔時間)を短縮させる要因ともなっていた。   Further, at the time of starting the motor, such a starting current flows into the armature winding or the field winding of the motor as a so-called inrush current. In general, such an inrush current has an adverse effect on the motor, reduces its life and reliability, and in turn reduces the MTBF (mean time between failures) of the motor in the motor generator.

一方、発電機の回転に要する駆動トルクは、当該発電機の出力に接続された電気的負荷の大きさによって変動することは周知の事実であり、例えば、発電機の出力定格に近い電気的負荷が接続されている場合は、発電機に負荷が殆ど接続されない場合に比べて遥かに大きな駆動トルクが必要とされる。   On the other hand, it is a well-known fact that the driving torque required for the rotation of the generator varies depending on the magnitude of the electrical load connected to the output of the generator. For example, an electrical load close to the output rating of the generator When is connected, a much larger driving torque is required as compared with a case where a load is hardly connected to the generator.

したがって、電動発電装置の起動時に発電機の出力側に大容量の電気的負荷が接続されていた場合は上記の突入電流が一層大きな値となり、発電機を駆動する電動機への負担はさらに増加し、その性能や信頼性の面において一層の悪影響を与えることになる。   Therefore, if a large-capacity electrical load is connected to the output side of the generator when the motor generator is started, the above inrush current becomes a larger value, and the burden on the motor driving the generator further increases. This will have a further adverse effect on the performance and reliability.

本考案は、このような従来からの課題を解決することを目的とするものであって、より具体的には、起動時における電動機の負担を軽減させて、その起動を円滑に行なわしめる
電動発電装置を提供することを目的とする。
The present invention aims to solve such a conventional problem. More specifically, the present invention reduces the burden on the motor at the time of start-up and makes the start-up smooth. An object is to provide an apparatus.

本考案の第1の観点による電動発電装置は、前述の目的を達成するため、電動機の回転軸と発電機の回転軸とを互いに接続し、前記電動機によって前記発電機を回転駆動させることにより発電を行なう電動発電装置において、所定のクラッチ指令信号に応じて、前記電動機と前記発電機との回転軸の連接並びに離接を行なうクラッチ機構と、所定のスイッチ指令信号に応じて、前記発電機に接続された負荷回路と該発電機出力との接続並びに遮断を行なうスイッチ回路と、前記電動機の起動後に、所定の時間間隔を置いて前記クラッチ機構に対して連接指令信号を送信し、さらに前記スイッチ回路に対して接続指令信号を送信する制御回路とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a motor generator according to a first aspect of the present invention connects a rotating shaft of a motor and a rotating shaft of a generator to each other, and drives the generator to rotate by the motor. In the motor generator that performs the above-described operation, a clutch mechanism that connects and disconnects the rotating shafts of the motor and the generator according to a predetermined clutch command signal, and a motor that generates power to the generator according to a predetermined switch command signal. A switch circuit for connecting and disconnecting the connected load circuit and the generator output; and, after starting the electric motor, transmitting a connection command signal to the clutch mechanism at a predetermined time interval; And a control circuit for transmitting a connection command signal to the circuit.

したがって、このような構成によれば電動発電装置の起動時において、最初に電動機のみを単独で起動させ、その後、所定の時間間隔を置いて電動機と発電機の回転軸を連接させ、さらに発電機出力への負荷回路の接続を時系列的に行なう事が可能となる。   Therefore, according to such a configuration, when the motor generator is started, first, only the motor is started first, and then the motor and the rotating shaft of the generator are connected at a predetermined time interval. It is possible to connect the load circuit to the output in time series.

また、本考案の第2の観点による電動発電装置は、上記第1の観点において、前記電動機及び発電機の回転軸は、少なくとも一つ以上のフライホイールを中継して互いに接続されており、所定のフライホイールクラッチ指令信号に応じて、該フライホイールと前記回転軸との連接並びに離接を行なう少なくとも一つ以上のフライホイールクラッチ機構をさらに含み、前記制御回路は、前記電動機の起動後に、所定の時間間隔を置いて前記フライホイールクラッチ機構に対して連接指令信号を送信することを特徴とする。   The motor generator according to a second aspect of the present invention is the motor generator according to the first aspect, wherein the motor and the rotating shaft of the generator are connected to each other via at least one flywheel. The flywheel clutch mechanism further includes at least one flywheel clutch mechanism for connecting and disconnecting the flywheel and the rotary shaft in response to the flywheel clutch command signal. The articulation command signal is transmitted to the flywheel clutch mechanism with a time interval of.

したがって、このような構成によれば、電動機の起動後に電動機から出力される運動エネルギーを、一旦、フライホイール(はずみ車)を回転させる運動エネルギーとして蓄積することができ、電動機を起動して所定時間経過後に発電機を起動させる際には、かかる運動エネルギーを電動機からの回転トルクに追加して利用することが可能となる。   Therefore, according to such a configuration, the kinetic energy output from the motor after the motor is started can be temporarily stored as kinetic energy for rotating the flywheel (flywheel), and a predetermined time has elapsed since the motor was started. When the generator is started later, such kinetic energy can be used in addition to the rotational torque from the electric motor.

また、本考案の第3の観点による電動発電装置は、上記第1又は第2の観点において、前記発電機の出力電力の一部を蓄積する蓄電回路と、該蓄電回路に蓄えられた電力の一部を前記電動機への電力供給系統へ帰還させる電力帰還回路とをさらに含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor generator according to the first or second aspect, wherein a power storage circuit that stores a part of the output power of the generator, and a power stored in the power storage circuit. And a power feedback circuit for returning a part to the power supply system to the electric motor.

したがって、このような構成によれば、電動発電装置において発電機の出力電力の一部を蓄電回路に蓄積し、かかる蓄積電力を所定のタイミングで電動機への入力電力として帰還させて再利用することができる。   Therefore, according to such a configuration, a part of the output power of the generator is stored in the power storage circuit in the motor generator, and the stored power is fed back as input power to the motor at a predetermined timing and reused. Can do.

本考案によれば、電動発電装置の起動時において、発電機を駆動する電動機に加わる機械的若しくは電気的負荷を段階的に増加させるので、電動機への負担を軽減させることが可能であり、装置の起動を円滑におこなうことができる。また、電動機からのエネルギーを、一旦フライホイールの回転による運動エネルギーに変換して蓄積し、これを発電機起動時の起動トルクの一部として利用するので、上記の段階な負荷の増加と相俟って、電動発電装置の起動をさらに円滑化することが可能となる。また、発電機の出力電力の一部を蓄えて、それを入力側に帰還させ電動機の入力電力として再利用することによりエネルギーの利用効率をさらに高めることもできる。   According to the present invention, since the mechanical or electrical load applied to the motor that drives the generator is increased step by step when the motor generator is started up, it is possible to reduce the burden on the motor. Can be started smoothly. In addition, the energy from the motor is converted into kinetic energy generated by the rotation of the flywheel and stored, and this is used as a part of the starting torque when starting the generator. Thus, it is possible to further facilitate the startup of the motor generator. Moreover, energy utilization efficiency can be further increased by storing a part of the output power of the generator, returning it to the input side, and reusing it as input power of the motor.

以下に、本考案を実施するための最良の実施形態である複数の実施例について、各々の添付図面を参照しつつ説明を行う。   Hereinafter, a plurality of examples as the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

先ず、本考案の一つの実施形態である電動発電装置の実施例1について説明を行なう。
本実施例1による電動発電装置1の構成を図1のブロック図に示す。同図において、電力供給選択回路1aは、例えば、商用電源回路や太陽光発電回路、或いは風力発電回路等の各種の電力供給源(何れも図示せず)から出力された電力を選択して、電動機1cに供給する回路である。
First, Example 1 of the motor generator which is one embodiment of the present invention will be described.
The configuration of the motor generator 1 according to the first embodiment is shown in the block diagram of FIG. In the figure, the power supply selection circuit 1a selects, for example, power output from various power supply sources (not shown) such as a commercial power supply circuit, a solar power generation circuit, or a wind power generation circuit, It is a circuit supplied to the electric motor 1c.

因みに、本装置に利用する商用電源回路としては、例えば、通常のAC100Vによる単相交流電源を用いる構成としても良いし、或いは、AC200Vの三相交流電源を用いる構成としても良い。なお、商用電源回路からの入力電力は、所定の整流回路(図示せず)を経て電力供給選択回路1aに供給されるものとする。   Incidentally, as a commercial power supply circuit used for the present apparatus, for example, a configuration using a normal single-phase AC power supply with AC 100 V or a configuration using a AC 200 V three-phase AC power source may be used. It is assumed that input power from the commercial power supply circuit is supplied to the power supply selection circuit 1a through a predetermined rectifier circuit (not shown).

なお、図1の実施例において電力供給選択回路1aは、通常のダイオード・アレイによる、いわゆる逆流防止回路として表記されているが、本実施例はかかる事例に限定されるものではない。例えば、各電力供給系統からの出力電圧を検出し、その検出結果に応じて各電力供給系統をIGBTやトライアック等の電力制御半導体を用いて開閉制御し、電動機1cに供給される電力を選択する構成としても良い。   In the embodiment of FIG. 1, the power supply selection circuit 1a is represented as a so-called backflow prevention circuit using a normal diode array, but this embodiment is not limited to such a case. For example, the output voltage from each power supply system is detected, and each power supply system is controlled to open and close using a power control semiconductor such as IGBT or triac according to the detection result, and the power supplied to the motor 1c is selected. It is good also as a structure.

スイッチ回路1bは、電力供給選択回路1aの出力を電動機1cに接続するスイッチ回路であり、例えば、電磁リレーや電力制御用の半導体によって構成されている。スイッチ回路1bは、後述する制御回路1Lからの所定の指令信号に基づいて、その開閉(オン/オフ)が為されることになる。   The switch circuit 1b is a switch circuit that connects the output of the power supply selection circuit 1a to the electric motor 1c, and is configured by, for example, an electromagnetic relay or a semiconductor for power control. The switch circuit 1b is opened and closed (on / off) based on a predetermined command signal from the control circuit 1L described later.

また、電動機1cは直流電動機であり、スイッチ回路1bを介して電力供給選択回路1aから供給された電力によって回転駆動される。なお、後述する第2実施例のように、商用電源回路からの単独の供給電力によって電動機1cを駆動する場合は、電動機1cとして交流電動機を用いることも可能である。   The motor 1c is a DC motor and is driven to rotate by the power supplied from the power supply selection circuit 1a via the switch circuit 1b. In the case where the electric motor 1c is driven by a single supply power from the commercial power supply circuit as in a second embodiment described later, an AC electric motor can be used as the electric motor 1c.

クラッチ機構1dは、例えば、クラッチ板の離合が電磁ソレノイドによって制御される電磁稼動クラッチであり、電動機1cの回転軸とフライホイール1eの回転軸との連接或いは離接を司るクラッチ機構である。クラッチ機構1dは、制御回路1Lからの所定の指令信号に応じて、その連接並びに離接動作が為されることになる。   The clutch mechanism 1d is, for example, an electromagnetically operated clutch whose clutch plate is disengaged by an electromagnetic solenoid, and is a clutch mechanism that controls connection / disconnection of the rotating shaft of the electric motor 1c and the rotating shaft of the flywheel 1e. The clutch mechanism 1d is connected and disconnected according to a predetermined command signal from the control circuit 1L.

フライホイール1eは、質量の大きい円盤を低摩擦の軸受けやボールベアリング等(何れも図示せず)によって担持した、いわゆる「はずみ車」である。フライホイール1eは、かかる大質量円盤の運動慣性を利用して、電動機1cに加えられた電気エネルギーを回転運動エネルギーとして蓄えることができる。   The flywheel 1e is a so-called “flying wheel” in which a disk having a large mass is supported by a low-friction bearing, a ball bearing, or the like (both not shown). The flywheel 1e can store the electric energy applied to the electric motor 1c as rotational kinetic energy by using the kinetic inertia of the large mass disk.

クラッチ機構1fは、フライホイール1eと後段のフライホイール1gとの回転軸同士の連接或いは離接を司るクラッチ機構であり、その連接並びに離接動作は、前述のクラッチ機構1dと同様に制御回路1Lからの所定の指令信号によって為されることになる。   The clutch mechanism 1f is a clutch mechanism that controls the connection or disconnection of the rotating shafts of the flywheel 1e and the subsequent flywheel 1g. This is done by a predetermined command signal from.

フライホイール1gは、フライホイール1eと同様に、極めて質量の大きい円盤を低摩擦の軸受けやボールベアリング等(何れも図示せず)によって担持した「はずみ車」である。なお、フライホイール1eの質量をm1、フライホイール1gの質量をm2とすると、本実施例においては、m1<m2なる関係が定められている。   Like the flywheel 1e, the flywheel 1g is a "flywheel" in which a disk having a very large mass is supported by a low-friction bearing, a ball bearing, or the like (both not shown). If the mass of the flywheel 1e is m1 and the mass of the flywheel 1g is m2, a relationship of m1 <m2 is defined in this embodiment.

クラッチ機構1hは、フライホイール1gと発電機1iの回転軸との連接或いは離接を司るクラッチ機構であり、以上に説明した各クラッチ機構と同様であるのでその説明を省略する。なお、クラッチ機構1hの連接並びに離接動作は、制御回路1Lからの所定の指令信号によって為されることはいうまでもない。   The clutch mechanism 1h is a clutch mechanism that controls connection / disconnection between the flywheel 1g and the rotating shaft of the generator 1i. The clutch mechanism 1h is the same as each clutch mechanism described above, and thus the description thereof is omitted. Needless to say, the connecting / disconnecting operation of the clutch mechanism 1h is performed by a predetermined command signal from the control circuit 1L.

発電機1iは、前述のフフライホイール1e並びに1gを介して電動機1cによって回転駆動される交流或いは直流の発電機である。因みに、工場等の施設における通常の受電設備に電力を供給することを目的とするのであれば、発電機1iとしては単相若しくは三相の交流発電機を用いることが好ましい。   The generator 1i is an AC or DC generator that is rotationally driven by the electric motor 1c via the above-described flywheel 1e and 1g. Incidentally, it is preferable to use a single-phase or three-phase AC generator as the generator 1i if the purpose is to supply power to a normal power receiving facility in a facility such as a factory.

スイッチ回路1jは、発電機1iの発電出力を後段の負荷回路1kに接続するためのスイッチ回路であり、大容量の電力の開閉を行なう関係から、大型の電磁リレーや回路遮断機を用いることが好ましい。なお、スイッチ回路1jの開閉(オン/オフ)は、制御回路1Lからの所定の指令信号によって為されることは言うまでもない。また、負荷回路1kは、スイッチ回路1jから電力の供給を受ける受電設備である。   The switch circuit 1j is a switch circuit for connecting the power generation output of the generator 1i to the load circuit 1k in the subsequent stage, and a large electromagnetic relay or a circuit breaker is used from the relationship of opening / closing a large amount of power. preferable. Needless to say, opening / closing (ON / OFF) of the switch circuit 1j is performed by a predetermined command signal from the control circuit 1L. The load circuit 1k is a power receiving facility that receives supply of power from the switch circuit 1j.

制御回路1Lは、マイクロプロセッサや各種のデジタル/アナログ回路、並びにメモリ回路(何れも図示せず)などから構成された制御中枢部であり、電動発電装置1の各部分の動作を統括・制御するものである。なお、制御回路1Lから各クラッチ機構並びに各スイッチ回路に対しては、前述の如く、所定の指令信号が送信されることになる。   The control circuit 1L is a control center composed of a microprocessor, various digital / analog circuits, a memory circuit (none of which is shown), and controls and controls the operation of each part of the motor generator 1. Is. As described above, a predetermined command signal is transmitted from the control circuit 1L to each clutch mechanism and each switch circuit.

次に、本実施例1による電動発電装置1の動作について、図1に示すタイムチャートを参照しつつ説明を行なう。   Next, the operation of the motor generator 1 according to the first embodiment will be described with reference to the time chart shown in FIG.

電動発電装置1の起動スイッチ(図示せず)が操作員などによって押下されると、先ず、制御回路1Lは、スイッチ回路1bに対してオン指令信号を送信して同スイッチを閉じ、電力供給選択回路1aから電動機1cに対して電力の供給を開始する(図1のタイムチャートに示されるT0の時点)。   When a start switch (not shown) of the motor generator 1 is pressed by an operator or the like, first, the control circuit 1L transmits an ON command signal to the switch circuit 1b to close the switch and select the power supply. Supply of electric power from the circuit 1a to the electric motor 1c is started (at time T0 shown in the time chart of FIG. 1).

このとき、クラッチ機構1dは離接されているので、電動機1cの回転軸には如何なる機械的負荷も接続されておらず、電動機1cの起動トルクは極めて小さな値となる。それ故、電動機1cは円滑に回転を開始することが可能であり、電動機1cの起動電流についてそのピーク値を押さえることができる。   At this time, since the clutch mechanism 1d is connected and disconnected, no mechanical load is connected to the rotating shaft of the electric motor 1c, and the starting torque of the electric motor 1c becomes a very small value. Therefore, the electric motor 1c can start rotating smoothly, and the peak value of the starting current of the electric motor 1c can be suppressed.

その後、時間T1が経過すると、制御回路1Lはクラッチ機構1dに対してクラッチ連接信号を送信し同クラッチを連接させる。これによって、電動機1cの回転軸にフライホイール1eが連接されてフライホイール1eの回転が開始される。   Thereafter, when the time T1 elapses, the control circuit 1L transmits a clutch connection signal to the clutch mechanism 1d to connect the clutch. Thereby, the flywheel 1e is connected to the rotating shaft of the electric motor 1c, and the rotation of the flywheel 1e is started.

この場合、電動機1cの起動から既に時間T1が経過しているため、電動機1cの回転軸を含む電機子には十分な回転運動エネルギーが蓄積されている。したがって、フライホイール1eが電動機1cの回転軸に連接されても、電動機1cに与える負担は、フライホイール1eを連接したまま電動機1cを起動する場合に比較して遥かに小さなものとなる。   In this case, since the time T1 has already elapsed since the start of the electric motor 1c, sufficient rotational kinetic energy is accumulated in the armature including the rotating shaft of the electric motor 1c. Therefore, even if the flywheel 1e is connected to the rotating shaft of the electric motor 1c, the burden on the electric motor 1c is much smaller than when the electric motor 1c is started with the flywheel 1e connected.

フライホイール1eの連接後、時間T2が経過すると、制御回路1Lはクラッチ機構1fに対してクラッチ連接信号を送信し同クラッチを連接させる。これによってフライホイール1eの回転軸にフライホイール1gが連接されてフライホイール1gの回転が開始される。   When time T2 elapses after the flywheel 1e is connected, the control circuit 1L transmits a clutch connection signal to the clutch mechanism 1f to connect the clutch. As a result, the flywheel 1g is connected to the rotation shaft of the flywheel 1e, and the rotation of the flywheel 1g is started.

この場合、フライホイール1eの回転開始から時間(T2−T1)が経過しており、フライホイール1eには充分な回転運動エネルギーが蓄積されている。したがって、フライホイール1eよりも質量の大きなフライホイール1gの回転起動時においても、フライホイール1eに蓄積された回転運動エネルギーを利用することによって、電動機1cに与える負担を抑えることができる。   In this case, time (T2-T1) has elapsed since the start of rotation of the flywheel 1e, and sufficient rotational kinetic energy is accumulated in the flywheel 1e. Therefore, even when the flywheel 1g having a mass larger than that of the flywheel 1e is started to rotate, the burden on the electric motor 1c can be suppressed by using the rotational kinetic energy accumulated in the flywheel 1e.

その後、さらに時間T3が経過すると、制御回路1Lはクラッチ機構1hに対してクラッチ連接信号を送信し同クラッチを連接させる。これによって、これによってフライホイール1gの回転軸に発電機1iの回転軸が連接されて発電機1iの回転が開始される。この場合も、フライホイール1gの回転開始から、既に時間(T3−T2)が経過しており、フライホイール1gには十分に大きな回転運動エネルギーが蓄積されている。したがって、フライホイール1gに蓄積された回転運動エネルギーを利用することによって、発電機1iの起動をスムーズに行なう事ができる。   Thereafter, when the time T3 further elapses, the control circuit 1L transmits a clutch connection signal to the clutch mechanism 1h to connect the clutch. Thereby, the rotation shaft of the generator 1i is connected to the rotation shaft of the flywheel 1g, and the rotation of the generator 1i is started. Also in this case, time (T3-T2) has already elapsed since the start of rotation of the flywheel 1g, and sufficiently large rotational kinetic energy is accumulated in the flywheel 1g. Therefore, the generator 1i can be started smoothly by using the rotational kinetic energy accumulated in the flywheel 1g.

また、発電機1iの起動時(時間T3の時点)においては、発電機1iの出力がスイッチ回路2によってその負荷回路と遮断されているため、発電機1iを起動する際に必要とされる起動トルクは更に小さな値となり、その回転起動を極めて円滑に行なわしめる一助となる。   Further, when the generator 1i is started (at time T3), since the output of the generator 1i is cut off from the load circuit by the switch circuit 2, the start required for starting the generator 1i is required. The torque becomes a smaller value, which helps to start the rotation very smoothly.

その後、さらに時間T4が経過すると、制御回路1Lはスイッチ回路1jに対してオン指令信号を送信して同スイッチを閉じ、発電機1iの出力に負荷回路1kを接続する。これによって発電機1iの回転に要するトルクは増大するが、前述したフライホイール1e、1g、及び発電機1iの回転軸を含む電機子には充分な回転運動エネルギーが蓄積されているので、電動機1cに過度の負担を与える事無く、発電機1iから出力電力を円滑に取り出すことができる。   Thereafter, when the time T4 further elapses, the control circuit 1L transmits an ON command signal to the switch circuit 1j, closes the switch, and connects the load circuit 1k to the output of the generator 1i. As a result, the torque required for the rotation of the generator 1i increases, but sufficient rotational kinetic energy is accumulated in the above-described armature including the flywheels 1e and 1g and the rotating shaft of the generator 1i. The output power can be smoothly taken out from the generator 1i without imposing an excessive burden on the generator.

なお、時間T1〜T4の長さについては、制御回路1Lに内蔵されたタイマー回路(図示せず)において任意に設定することが可能であり、実際における電動発電装置1の実施の態様に応じて、例えば、1秒から数秒の範囲において個別、自在に可変調整できるものとする。   In addition, about the length of time T1-T4, it is possible to set arbitrarily in the timer circuit (not shown) incorporated in the control circuit 1L, and according to the embodiment of the actual motor generator 1 For example, it can be variably adjusted individually and freely in the range of 1 second to several seconds.

以上に説明したように、本実施例1による電動発電装置1においては、所定の時間差を設けて発電機1iを駆動する電動機1cに加わる機械的、電気的負荷を逐次増加させていく構成を取っている。したがって、電動機1cに無理な負担を負わせることなく、極めてスムーズに電動発電装置1の起動処理を行なう事が可能となる。   As described above, the motor generator 1 according to the first embodiment has a configuration in which the mechanical and electrical loads applied to the motor 1c that drives the generator 1i with a predetermined time difference are sequentially increased. ing. Therefore, it is possible to perform the startup process of the motor generator 1 extremely smoothly without imposing an unreasonable burden on the motor 1c.

なお、以上の実施例では、二つのフライホイール1e及び1gを用いる事例で説明を行なったが、本発明の実施はかかる事例に限定されるものではなく、例えば、電動機1cと発電機1iの間に設置されるフライホイールの数を増やしても良いし、或いは、フライホイールを省略する構成としても良い。   In the above embodiment, the case where two flywheels 1e and 1g are used has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this example. For example, between the motor 1c and the generator 1i. The number of flywheels installed in the vehicle may be increased, or the flywheel may be omitted.

次に、本考案の他の実施形態である実施例2について説明を行なう。なお、本実施例2による電動発電装置2は、前述した実施例1の電動発電装置1とその基本構成を同一にするため、実施例1と同一の構成要素に関しては、図1の場合と同じ符号を付することによってその説明を省略する。   Next, Example 2 which is another embodiment of the present invention will be described. Since the motor generator 2 according to the second embodiment has the same basic configuration as the motor generator 1 according to the first embodiment, the same components as those in the first embodiment are the same as those in FIG. The description is omitted by attaching the reference numerals.

先ず、本実施例2による電動発電装置2の構成を図2のブロック図に示す。因みに、本実施例2において追加された構成要素はクラッチ機構2mである。なお、当該クラッチ機構に関しては、実施例1の場合と同様であるのでその説明を省略する。   First, the configuration of the motor generator 2 according to the second embodiment is shown in the block diagram of FIG. Incidentally, the component added in the second embodiment is the clutch mechanism 2m. Since the clutch mechanism is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

本実施例は、低料金の夜間電力を利用して電動発電装置を駆動するような場合であり、このような場合、電動機1cに供給される電力は商用電源回路からの交流電力のみとなる。したがって、電動機1cには、例えば、単相或いは三相の誘導電動機などの低コストの交流電動機を用いることができる。また、本実施例では、装置全体の簡易化を図るべく、電動機1cと発電機1iの間に設置されるフライホイールを省略している。   The present embodiment is a case in which the motor generator is driven by using low-cost nighttime power. In such a case, the power supplied to the motor 1c is only AC power from the commercial power supply circuit. Therefore, for example, a low-cost AC motor such as a single-phase or three-phase induction motor can be used as the motor 1c. In this embodiment, the flywheel installed between the electric motor 1c and the generator 1i is omitted in order to simplify the entire apparatus.

本実施例2による電動発電装置2の動作に関しては、図2のタイムチャートに示すとおりである。すなわち、電動発電装置2の起動スイッチ(図示せず)が操作員などによって押下されると、先ず、制御回路1Lは、スイッチ回路1bに対してオン指令信号を送信して同スイッチを閉じ、商用電源回路から電動機1cに対して電力の供給を開始する(図2のタイムチャートに示されるT0の時点)。   The operation of the motor generator 2 according to the second embodiment is as shown in the time chart of FIG. That is, when a start switch (not shown) of the motor generator 2 is pressed by an operator or the like, first, the control circuit 1L transmits an ON command signal to the switch circuit 1b to close the switch, Supply of electric power from the power supply circuit to the electric motor 1c is started (at time T0 shown in the time chart of FIG. 2).

このとき、クラッチ機構2mは離接されているので、電動機1cの回転軸には如何なる機械的負荷も接続されておらず、電動機1cの起動トルクは極めて小さな値となる。それ故、電動機1cは円滑に回転を開始することが可能であり、電動機1cの起動電流についてそのピーク値を押さえることができる。   At this time, since the clutch mechanism 2m is separated, no mechanical load is connected to the rotating shaft of the electric motor 1c, and the starting torque of the electric motor 1c becomes a very small value. Therefore, the electric motor 1c can start rotating smoothly, and the peak value of the starting current of the electric motor 1c can be suppressed.

その後、時間T1が経過すると、制御回路1Lはクラッチ機構2mに対してクラッチ連接信号を送信し同クラッチを連接させる。これによって、電動機1cの回転軸に発電機1iの回転軸が連接されて発電機1iの回転が開始される。この場合、電動機1cの起動から既に時間T1が経過しているため、電動機1cの回転軸を含む電機子には充分な回転運動エネルギーが蓄積されている。したがって、発電機1iが電動機1cの回転軸に連接されても、電動機1cに与える負担は、発電機1iを連接したまま電動機1cを起動する場合に比較して遥かに小さなものとなる。   Thereafter, when the time T1 elapses, the control circuit 1L transmits a clutch connection signal to the clutch mechanism 2m to connect the clutch. Thereby, the rotating shaft of the generator 1i is connected to the rotating shaft of the electric motor 1c, and the rotation of the generator 1i is started. In this case, since the time T1 has already elapsed since the start of the electric motor 1c, sufficient rotational kinetic energy is accumulated in the armature including the rotating shaft of the electric motor 1c. Therefore, even if the generator 1i is connected to the rotating shaft of the electric motor 1c, the burden on the electric motor 1c is much smaller than when the electric motor 1c is started with the generator 1i connected.

また、発電機1iの起動時(時間T1の時点)においては、発電機1iの出力がスイッチ回路2によってその負荷回路と遮断されている。それ故、発電機1iの起動に際して必要とされる起動トルクはさらに小さな値となり、その回転起動を極めて円滑に行なわしめる一助となる。   Further, when the generator 1 i is activated (at time T 1), the output of the generator 1 i is cut off from the load circuit by the switch circuit 2. Therefore, the starting torque required for starting the generator 1i becomes a smaller value, which helps to start the rotation very smoothly.

その後、さらに時間T2が経過すると、制御回路1Lはスイッチ回路1jに対してオン指令信号を送信して同スイッチを閉じ、発電機1iの出力に負荷回路1kを接続する。これによって発電機1iの回転に要するトルクは増大するが、発電機1iの回転軸を含む電機子には充分な回転運動エネルギーが蓄積されているので、電動機1cに過度の負担を与える事無く、発電機1iから出力電力を円滑に取り出すことができるのである。   Thereafter, when the time T2 further elapses, the control circuit 1L transmits an ON command signal to the switch circuit 1j, closes the switch, and connects the load circuit 1k to the output of the generator 1i. As a result, the torque required for the rotation of the generator 1i increases, but sufficient rotational kinetic energy is accumulated in the armature including the rotating shaft of the generator 1i, so that an excessive burden is not imposed on the motor 1c. The output power can be smoothly taken out from the generator 1i.

本実施例2による電動発電装置2においても、実施例1の場合と同様に、所定の時間差をおいて電動機1cに加わる機械的、電気的負荷を逐次増加させていく構成を採用しているので、電動機1cに無理な負担を負わせることなく、極めてスムーズに電動発電装置2の起動処理を行なう事ができる。   As in the case of the first embodiment, the motor generator 2 according to the second embodiment also employs a configuration in which mechanical and electrical loads applied to the motor 1c are sequentially increased with a predetermined time difference. The motor generator 2 can be activated very smoothly without imposing an unreasonable burden on the motor 1c.

次に、本考案の他の実施形態である実施例3について説明を行なう。なお、本実施例3による電動発電装置3は、前述した実施例1による電動発電装置1とその基本構成を同一とするため、実施例1と同一の構成要素に関しては、図1の場合と同じ符号を付することによってその説明を省略する。   Next, Example 3 which is another embodiment of the present invention will be described. In addition, since the motor generator 3 according to the third embodiment has the same basic configuration as the motor generator 1 according to the first embodiment, the same components as those in the first embodiment are the same as those in FIG. The description is omitted by attaching the reference numerals.

先ず、本実施例3による電動発電装置3の構成を図3のブロック図に示す。本実施例3において追加された構成要素は、電力分配回路3q、整流回路3r、蓄電回路3s、及び電力帰還回路3tである。   First, the configuration of the motor generator 3 according to the third embodiment is shown in the block diagram of FIG. The components added in the third embodiment are a power distribution circuit 3q, a rectifier circuit 3r, a power storage circuit 3s, and a power feedback circuit 3t.

電力分配回路3qは、発電機1iからの出力電力の一部を負荷回路1kから分岐させる分岐回路である。整流回路3rは、電力分配回路3qから出力された交流電力を整流するための全波整流回路であり、例えば、ダイオードやサイリスタ等を組み合わせたブリッジ回路によって構成されている。   The power distribution circuit 3q is a branch circuit that branches a part of the output power from the generator 1i from the load circuit 1k. The rectifier circuit 3r is a full-wave rectifier circuit for rectifying the AC power output from the power distribution circuit 3q, and includes, for example, a bridge circuit in which a diode, a thyristor, or the like is combined.

蓄電回路3sは、整流回路3rから出力された直流電力を電気エネルギーとして蓄積するための蓄電回路である。蓄電回路3sは、通常のバッテリーを所定の数だけ直列若しくは並列に組み合わせたバッテリー回路によって構成しても良いし、或いは、大容量を特徴とする電気二重層キャパシタを組み合わせた構成としても良い。   The storage circuit 3s is a storage circuit for storing the DC power output from the rectifier circuit 3r as electric energy. The storage circuit 3s may be configured by a battery circuit in which a predetermined number of ordinary batteries are combined in series or in parallel, or may be configured by combining an electric double layer capacitor characterized by a large capacity.

電力帰還回路3tは、例えば、IGBTなどの電力制御トランジスタを用いた、電力スイッチング回路であり、所定の制御信号に応じて蓄電回路3sに蓄えられた電気エネルギーを、本装置の電力入力側に設けられた電力供給選択回路1aに帰還させる働きを有している。   The power feedback circuit 3t is a power switching circuit using, for example, a power control transistor such as an IGBT, and the electrical energy stored in the power storage circuit 3s according to a predetermined control signal is provided on the power input side of the apparatus. The power supply selection circuit 1a is fed back.

なお、本実施例3による電動発電装置3の起動時の処理動作に関しては、実施例1における図1のタイムチャートに示されるとおりであるのでその説明は省略する。   The processing operation at the time of starting the motor generator 3 according to the third embodiment is as shown in the time chart of FIG.

本実施例3による電動発電装置3においては、発電機1iからの出力電力に余裕がある場合は、その一部を電力分配回路3qによって抽出し、これを整流した後に蓄電回路3sに電気エネルギーとして蓄積する。そして、所定のタイミングでこれを電動機1cに帰還させることによって、発電エネルギーの再利用を図り、電動発電装置3全体として効率を高めることが可能となる。   In the motor generator 3 according to the third embodiment, when there is a margin in the output power from the generator 1i, a part of the output power is extracted by the power distribution circuit 3q, rectified, and then supplied to the storage circuit 3s as electric energy. accumulate. Then, by returning this to the electric motor 1c at a predetermined timing, it is possible to reuse the generated energy and increase the efficiency of the motor generator 3 as a whole.

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

以上に説明した本考案の構成は、電動機によって発電機を回転駆動させ、電力エネルギーを生成する小規模発電システムにおいてその利用が可能である。
The configuration of the present invention described above can be used in a small-scale power generation system that generates electric power energy by rotating a generator with an electric motor.

本考案の第1の実施例である電動発電装置1の構成を示すブロック図並びにタイムチャートである。It is the block diagram and time chart which show the structure of the motor generator 1 which is 1st Example of this invention. 本考案の第2の実施例である電動発電装置2の構成を示すブロック図並びにタイムチャートである。It is the block diagram and time chart which show the structure of the motor generator 2 which is 2nd Example of this invention. 本考案の第3の実施例である電動発電装置3の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor generator 3 which is the 3rd Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3 … 電動発電装置
1a … 電力供給選択回路
1b、1j … スイッチ回路
1c … 電動機
1d、1f、1h … クラッチ機構
1e、1g … フライホイール
1i … 発電機
1k … 負荷回路
1L … 制御回路
2m … クラッチ機構
3q … 電力分配回路
3r … 整流回路
3s … 蓄電回路
3t … 電力帰還回路
1, 2 and 3 ... Motor generator 1a ... Power supply selection circuit 1b, 1j ... Switch circuit 1c ... Motor 1d, 1f, 1h ... Clutch mechanism 1e, 1g ... Flywheel 1i ... Generator 1k ... Load circuit 1L ... Control circuit 2m ... Clutch mechanism 3q ... Power distribution circuit 3r ... Rectifier circuit 3s ... Power storage circuit 3t ... Power feedback circuit

Claims (3)

電動機の回転軸と発電機の回転軸とを互いに接続し、前記電動機によって前記発電機を回転駆動させることにより発電を行なう電動発電装置において、
所定のクラッチ指令信号に応じて、前記電動機と前記発電機との回転軸の連接並びに離接を行なうクラッチ機構と、
所定のスイッチ指令信号に応じて、前記発電機に接続された負荷回路と該発電機出力との接続並びに遮断を行なうスイッチ回路と、
前記電動機の起動後に、所定の時間間隔を置いて前記クラッチ機構に対して連接指令信号を送信し、さらに前記スイッチ回路に対して接続指令信号を送信する制御回路と、を備えたことを特徴とする電動発電装置。
In the motor generator for generating power by connecting the rotating shaft of the electric motor and the rotating shaft of the generator to each other, and rotating the generator by the electric motor,
A clutch mechanism for connecting and disconnecting the rotating shaft of the electric motor and the generator in response to a predetermined clutch command signal;
A switch circuit that connects and disconnects the load circuit connected to the generator and the generator output in response to a predetermined switch command signal;
A control circuit for transmitting a connection command signal to the clutch mechanism at a predetermined time interval after starting the motor, and further transmitting a connection command signal to the switch circuit; Motor generator to do.
前記電動機及び発電機の回転軸は、少なくとも一つ以上のフライホイールを中継して互いに接続されており、
所定のフライホイールクラッチ指令信号に応じて、該フライホイールと前記回転軸との連接並びに離接を行なう少なくとも一つ以上のフライホイールクラッチ機構をさらに含み、
前記制御回路は、前記電動機の起動後に、所定の時間間隔を置いて前記フライホイールクラッチ機構に対して連接指令信号を送信することを特徴とする請求項1に記載の電動発電装置
The rotating shafts of the electric motor and the generator are connected to each other via at least one flywheel,
And further including at least one flywheel clutch mechanism for connecting and disconnecting the flywheel and the rotating shaft in response to a predetermined flywheel clutch command signal,
2. The motor generator according to claim 1, wherein the control circuit transmits an articulation command signal to the flywheel clutch mechanism at a predetermined time interval after the motor is started.
前記発電機の出力電力の一部を蓄積する蓄電回路と、該蓄電回路に蓄えられた電力の一部を前記電動機への電力供給系統へ帰還させる電力帰還回路と、をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動発電装置。

A power storage circuit that stores a part of the output power of the generator; and a power feedback circuit that feeds back a part of the power stored in the power storage circuit to a power supply system to the motor. The motor generator according to claim 1 or 2.

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