JP3218009U - ブラシレスモータ連続発電機の充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定した発電が可能で、使用上さらなる利便性を備え、その全体使用上の実用効率性をさらに高める、ブラシレスモータ連続発電機の充電システムを提供する。
【解決手段】ブラシレス直流モータ１と、発電機２と、蓄電池４を備え、その内ブラシレス直流モータとモータコントローラ１１が接続され、且つモータコントローラがパルス幅変調に基づいてデューティサイクルを調整し、それによってブラシレス直流モータの回転速度をさらに変化させるものである。発電機とブラシレス直流モータを接続することで、ブラシレス直流モータの回転時、同時に発動機を駆動して発電することができる。蓄電池と発電機は電気的に接続されており、電気エネルギーを蓄え、蓄えられた電気エネルギーを発電機に供給し、蓄電池とブラシレス直流モータのモータコントローラは電気的に接続されており、蓄電池の電気エネルギーはモータコントローラを介してブラシレス直流モータの動作上必要な電気エネルギーを供給することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、ブラシレスモータ連続発電機に関し、特に連続して安定的に発電し、絶え間ない安定的な電気供給が可能なブラシレスモータ連続発電機の充電システムに関する。

各種のエネルギー動力は経済発展にとって重要な条件である。現在一般的によく見られる各種機械運転や家庭に必要なエネルギーは全て電力に関係しており、電力の最も重要な供給源は原子力発電、火力発電である。
原子力発電は安全上の懸念と核汚染の問題があり、火力発電は炭水化物燃料を燃焼することで電力を産出するが、それは燃料油、石炭、又は天然ガス、それらの炭水化物燃料で燃焼された熱エネルギーであり、これらは二酸化炭素やその他汚染ガスを大量に排出し、地球温暖化と大気汚染を引き起こし、人類の持続的発展を妨げる最大の要因である。

二酸化炭素は地球温暖化の元凶と認められており、炭素が含まれる化石燃料は使用時に二酸化炭素が排出されるが、その二酸化炭素の排出を減少させるために、現在は２つの対策をとっている。
１つ目は、省エネルギー、つまり化石燃料の使用量を制御することで二酸化炭素の排出を減少させる方法である。２つ目は、代替エネルギーの開発と使用、つまり化石燃料を使用せず、代替新エネルギーを使用することで二酸化炭素の排出を減少させるか又はゼロ・エミッションを目標とする方法である。
化石燃料を採用した経済体系は私達が生存を依存する地球を既に永続的に傷つけており、石化原料がまもなく枯渇することを考えると、「代替エネルギー」の早急の開発は既に待っていることはできない状況である。

現段階で一般的に見られる代替エネルギーには、太陽エネルギー、風力等がある。しかしながら、太陽光発電、風力発電等は全て、太陽光の強弱、風力の大小など操作使用上各種制限があり、発電を行う上で不安定で極度に不便である。

背景技術の欠点に鑑み、本考案の目的は、ブラシレスモータ連続発電機の充電システムを提供することであり、それにより安定した発電が可能であるだけではなく、使用上さらなる利便性を備え、その全体使用上の実用効率性をさらに高める。

上記の目的を達成するための本考案は、ブラシレス直流モータ、発電機及び蓄電池を含むブラシレスモータ連続発電機の充電システムであって、ブラシレス直流（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ， ＢＬＤＣ）モータがモータコントローラに接続され、モータコントローラはパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ＰＷＭ）によってデューティサイクルを調整し、それによってブラシレス直流モータの回転速度をさらに変化させることができる。
発電機にはブラシレス直流モータが接続されており、ブラシレス直流モータが回転すると発電機を同期駆動して発電することができる。蓄電池と発電機は電気的に接続されており、電気エネルギーを蓄え、蓄えられた電気エネルギーを発電機に供給し、蓄電池はブラシレス直流モータのモータコントローラと電気的に接続されて、蓄えられた電気エネルギーはモータコントローラを通してブラシレス直流モータの動作に必要な電気エネルギーを供給する。

本考案のブラシレスモータ連続発電機の充電システムのその他の好ましい実施形態では、ブラシレス直流モータが磁気発電機に接続され、磁気発電機が蓄電池に電気的に接続され、かつブラシレス直流モータが回転する際に同時に磁気発電機を発電し、磁気発電機で生成した電気エネルギーを蓄電池に伝送し、蓄電池に電気エネルギーが蓄えられる。

上記の目的によれば、本考案はブラシレス連続発電機の充電システムをさらに提供し、それはブラシレス直流モータ、発電機、磁気発電機、２つの蓄電池を含み、モータコントローラはパルス幅変調に従ってデューティサイクルを調整し、それによってブラシレス直流モータの回転速度をさらに変化させる。
発動機はブラシレス直流モータに接続し、ブラシレス直流モータが回転時に同時に発動機を同期駆動して発電することができる。発電機と磁気発電機はそれぞれ２つの蓄電池に電気的に接続されて、２つの蓄電池はそれぞれ発電機および磁気発電機によって生成された電力エネルギーを蓄えるために使用される。そのうち一つの蓄電池は磁気発電機およびブラシレス直流モータのモータコントローラと電気的に接続されており、この蓄電池はモータコントローラを介してブラシレス直流モータに必要な電気エネルギーを供給することができる。もう一つの蓄電池は発電機と電気的に接続されており、この蓄電池は必要に応じて家電製品を操作するために使用できる。

ブラシレスモータ連続発電機の充電システム実施例を示すブロック図である。 ブラシレスモータ連続発電機の充電システムの別の実施例を示すブロック図である。 従来のＰＷＭチョッパ制御の波形図である。 上アーム型ＰＷＭチョッパ制御の波形図を示す。 ハイブリッドＰＷＭチョッパ制御の波形図を示す。 ブラシレスモータ連続発電機の充電システムの別の実施例を示すブロック図である。

本考案の運用の技術内容、考案の目的、およびこの考案によって達成できる効果のより完全で明確な開示について、以下に詳細に説明する。また、掲載された図面及び図面番号も参照されたい。

まず、図１を参照し、併せて図３、図４及び図５を参照されたい。図１はブラシレスモータ連続発電機の充電システムの運用例のブロック図、図３は従来のＰＷＭチョッパ制御の波形図を示す図である。図４は上アーム型ＰＷＭチョッパ制御の波形図である。図５は本考案によって開示された技術による、ハイブリッドＰＷＭチョッパ制御波形図を示す図である。

図１において、ブラシレスモータ連続発電機の充電システムは、ブラシレス直流モータ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ Ｍｏｔｏｒ）１、発電機２，磁気発電機３及び蓄電池４を備えている。
ブラシレス直流モータ１はモータコントローラ１１に接続されており、このモータコントローラ１１は１２０°通電方式を採用し、すなわち三相の巻線の内二相の巻線のみを通電しブラシレス直流モータ１を駆動する。従って、各区間内では２つのパワートランジスタ（図示せず）と２つのフライホイールダイオード（図示せず）のみが使用され、ステータ巻線電流はモータトルクに比例する。したがって、ブラシレス直流モータ１の回転速度を調整するためには、電流の大きさを制御する必要があるが、ステータ巻線電流の制御はブラシレス直流モータの電圧に対する入力変調によって決定されなければならならず、それはパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）によってデューティサイクルを調整し、チョッパの通電時間を改変しなくてはならない。本考案の中のブラシレス直流モータ１の回転速度は速度制御をすることができる。

一般に、波幅変調方式の三相コンバータは、パワートランジスタの信号を以下の３つのチョッピング（Ｃｈｏｐｐｉｎｇ）スイッチング方式に分けることができる。それは、例えば図２に示すＰＷＭチョッパ制御波形図の従来のチョッパ制御、例えば図３に示す上アーム型ＰＷＭチョッパ制御波形図の上アーム型ＰＷＭチョッパ制御、例えば図４に示すハイブリッドＰＷＭチョッパ制御の波形図に示すハイブリッド型チョッパ制御である。

図１を再び参照されたい。発電機２とブラシレス直流モータ１が接続されており、ブラシレス直流モータ１が回転すると、同時に発電機２のコイル（図示せず）を動かし、マグネット（図示せず）の両極間を回転させることができる。このようにして、発電機２のコイル内の磁界が変化し、磁界の変化によって誘導電流が発生し発電が行われる。

図１を引き続き参照する。磁気発電機３がブラシレス直流モータ１に接続されている。同様に、ブラシレス直流モータ１が回転すると、磁気発電機３のワイヤコイル（図示せず）が、巻いているマグネット（図示せず）の両極を中心に回転する。
各回転において、カム（図示せず）は接触ブレーカー（または接点）を１回または１回以上開くことができる。これにより、当ワイヤコイル内で電磁界を発生させている電流を中断し、電磁界が消失する際には、当ワイヤコイル上に電圧が発生し、これらの接点が開いているとき、接点間隔は当ワイヤコイルの電圧がこれらの点を横切ることを意味する。これらの点にコンデンサを配置してアークを安定させ、当ワイヤコイル上の電圧を安定化させ、当ワイヤコイルの電気エネルギーの散逸率を制御して、電気を発生させる。

引き続き図１を参照する。蓄電池４は、発電機２及び磁気発電機３とそれぞれ電気的に接続されており、蓄えられた電気エネルギーを発電機２および磁気発電機３に供給する。かつ蓄電池４は、ブラシレス直流モータ１のモータコントローラ１１に同時に電気的に接続されており、モータコントローラ１１を通してブラシレス直流モータ１が動作するために必要な電気エネルギーを供給する。

これにより、本考案の操作使用上、蓄電池４に蓄えられた電気エネルギーは、モータコントローラ１１を介してブラシレス直流モータ１に供給され作動し、モータコントローラ１１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用してデューティサイクルを調整する。さらに、ブラシレス直流モータ１の回転速度を制御し、ブラシレス直流モータ１が回転すると同時に、発電機２と磁気発電機３を発電させ、かつ発電機２と磁気発電機３で生成される電気エネルギーをそれぞれ蓄電池４に伝送し蓄電する。
蓄電池４は、ブラシレス直流モータ１の動作に必要な電気エネルギーを供給するだけでなく、また、蓄電池４に蓄えられた電力エネルギーを家電機器に供給することもでき、或いは電気エネルギーを蓄えた蓄電池を電力会社に販売することもでき、或いは交通車両を駆動するための電気エネルギー等として利用することもできる。

本考案によって開示されるブラシレスモータ連続発電機の充電システムの別の実施例を図２に示している。
本考案が開示するブラシレス直流モータ１は、自動車やバイクなどの交通車両６に直接適用することができる。同様に発電機２はブラシレス直流モータ１と交通車両６の蓄電池６１にそれぞれ接続されており、ブラシレス直流モータ１が回転すると、発電機２を駆動するコイル（図示せず）がマグネット（図示せず）の２極間を回転する。これにより、発電機２のコイル内の磁界が変化し、磁界の変化により誘導電流が発生して発電が行われ、交通車両の蓄電装置６１が必要な電気エネルギーを供給する。また、モータコントローラ１１を介して交通車両６の蓄電装置６１の電力がブラシレス直流モータ１に供給され、交通車両６が駆動される。また、交通車両６が回転動作している過程中、発生した電気エネルギーは交通車両６の蓄電装置６１に送り返して蓄電することができる。

引き続き図６を参照されたい。図６は、ブラシレスモータの充電システムの別の実施例のブロック図である。
本考案が開示するブラシレスモータ連続発電機の充電システムは、発電機２と磁気発電機３をそれぞれ電池４，５に接続することができる。そのうち１つの蓄電池４は磁気発電機３と電気的に接続されており、同時にブラシレス直流モータ１のモータコントローラ１１と電気的に接続されており、これにより、モータコントローラ１１はブラシレス直流モータ１の動作に必要な電気エネルギーを提供する。
もう１つの蓄電池５は発電機２と電気的に接続されており、この蓄電池５は例えば深サイクル鉛蓄電池（Ｄｅｅｐ ｃｙｃｌｅ ｌｅａｄ−ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ）であり、深サイクル鉛蓄電池は蓄電池５として電力コンバータに接続し、蓄電した直流電気エネルギーを交流電気エネルギーに変換し、各種家庭用の家電製品に電気エネルギーを供給することができる。

以上の本考案の構造の構成と使用実施方法の説明から明らかなように、本考案は従来の構造と比較して、連続的かつ安定的に発電することができ、安定連続的に給電できるだけでなく、使用上さらなる利便性を備え、かつ全体的に使用上の実用性があることが特徴である。

以上の実施例または図面は、本考案の構成形式を限定するものではなく、本技術領域による通常の知識を有する者による適切な変化や変更も、全て本考案の特許の範疇に属する。

１ ブラシレス直流モータ
１１ モータコントローラ
２ 発電機
３ 磁気発電機
４、５ 蓄電池
６ 交通車両
６１ 蓄電装置

Claims (10)

1. ブラシレスモータ連続発電機の充電システムであって、
   ブラシレス直流モータ、及び、発電機を含み、
   前記ブラシレス直流モータは、モータコントローラと接続し、前記モータコントローラによるパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）によって調整されたデューティサイクルに従って前記ブラシレス直流モータの回転速度を変更し、
   前記発電機は、前記ブラシレス直流モータに接続し、前記ブラシレス直流モータの回転時に前記発電機を同期駆動し発電する、ことを特徴とする、
   ブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
2. 前記ブラシレス直流モータは、蓄電装置を有する交通車両と接続する、請求項１に記載のブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
3. ブラシレスモータ連続発電機の充電システムであって、
   ブラシレス直流モータ、蓄電池、及び、発電機を含み、
   前記ブラシレス直流モータは、モータコントローラと接続し、前記モータコントローラによるパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）によって調整されたデューティサイクルに従って前記ブラシレス直流モータの回転速度を変更し、
   前記発電機は、前記ブラシレス直流モータと接続し、前記ブラシレス直流モータの回転時に同時に前記発電機を同期駆動して発電し、
   前記蓄電池は、前記発電機と電気的に接続し、前記発電機から生成した電気エネルギーを蓄電し、前記蓄電池は前記モータコントローラと電気的に接続し、前記モータコントローラによって前記ブラシレス直流モータに必要な電気エネルギーを供給する、ことを特徴とする、
   ブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
4. 前記ブラシレス直流モータは更に磁気発電機と接続し、かつ磁気発電機と蓄電池は電気的に接続されており、前記ブラシレス直流モータが回転動作する際に同時に磁気発電機で発電させ、発生した電気エネルギーを前記蓄電池に伝送し、蓄電することができる、請求項３に記載のブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
5. 前記蓄電池に蓄電された電気エネルギーを家電及び交通車両の駆動へ利用することができる、請求項３に記載のブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
6. 電気エネルギーを蓄えた前記蓄電器を電力会社へ販売することができる、請求項３に記載のブラシレスモータの連続発電機の充電システム。
7. ブラシレスモータ連続発電機の充電システムであって、
   ブラシレス直流モータ、蓄電池、発電機、及び、２つの蓄電池を含み、
   前記ブラシレス直流モータは、モータコントローラと接続し、前記モータコントローラのパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）によって調整されたデューティサイクルに従って前記ブラシレス直流モータの回転速度を変更し、
   前記発電機は、前記ブラシレス直流モータと接続し、前記ブラシレス直流モータの回転時に同時に前記発電機を同期駆動して発電し、
   前記磁気発電機は、前記ブラシレス直流モータと接続し、前記ブラシレス直流モータが回転する際、同時に前記磁気発電機によって発電し、
   前記２つの蓄電池は、前記発電機と前記磁気発電機と電気的に接続し、前記２つの蓄電池は更に、前記発電機と前記磁気発電機から生成する電気エネルギーを蓄電し、
   前記磁気発電機から電気的に接続された前記蓄電池は更に、前記モータコントローラと電気的に接続し、前記モータコントローラによって前記ブラシレス直流モータに必要な電気エネルギーを供給し、
   前記発電機に電気的に接続された前記蓄電池は更に、家電製品へ電力供給することができる、ことを特徴とする、
   ブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
8. 前記蓄電池は、深サイクル鉛蓄電池である、請求項７に記載のブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
9. 前記蓄電池へ蓄電された電気エネルギーは家電製品へ供給又は交通車両を駆動することができる、請求項７に記載のブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
10. 電気エネルギーを蓄えた前記蓄電池を電気会社へ販売することができる、請求項７に記載のブラシレスモータ連続発電機の充電システム。
    

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