JP2011244676A

JP2011244676A - 回生同軸発電機

Info

Publication number: JP2011244676A
Application number: JP2010128319A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kawamura; 和弘河村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】従来の発電及び送電形態では、自然を破壊して建設され、莫大な費用を要する。火力を利用しての発電においては、ＣＯ２の排出が多大である。蓄電器を利用しての回生発電は、蓄電器の寿命が短いのが短所であり、長期の使用には適さない。
【解決手段】電力モータ３と発電機５をシャフト４を使用することにより、電力モータ３が作動すれば発電を行い、得られた電力を電力モータ３に回生する。
電力モータ３と発電機５の発熱による冷却には、電子冷却ユニットペルチェ素子７，８を利用し発熱による障害を防止する回生同軸発電機。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、電力モータと発電機をシャフトで一体化して、回生電力で発電を行い、冷却に半導体であるペルチェ素子を使用して安定した電力を得る発電である。

従来の発電装置には、水力発電、火力発電、原子力発電、太陽光発電、風力発電等が一般的であり、建設には莫大な費用と運用費を必要とする。
また、小規模の発電機はエンジンを利用しての発電機がほとんどである。

電動機と発電機とを同軸で直結した電動発電機は電車の補助電源として使用されているが、主電源は、架空電線方式にてパンタグラフなど車両上部に集電装置を通じて電車を動かしている。

回生電力を利用するものは、蓄電器を利用している。以下の文献参照。

特開２００７−１６６７２５号公報

先に述べた技術で、需用に応じた電力を得ようとすると、火力発電では、化石燃料を使用するので、エネルギー資源の価格変動を受けるほか、資源の枯渇や、地球温暖化の要因であるＣＯ２の排出量が多大であり、環境には著しく悪影響を及ぼす。原子力発電はＣＯ２削減の観点では良いと思うが、高度な発電処理を必要とし放射能汚染の心配が常にある。

太陽光発電は、光が当たらないと発電を行わないという致命的な欠点がある。風力発電は、風が吹いていなければ風車は回らず発電を行わない。こちらも致命的な欠点である。水力発電等の自然を利用しての発電では、自然環境を破壊してしまう。これらの発電装置を建設するには、莫大な費用と広大な建設用地を必要とし、送電設備にも莫大な費用を必要とする。

小規模のエンジンを利用しての発電機では、地球温暖化の要因であるＣＯ２の排出が多く、また、簡易的に利用される程度である。蓄電器を利用しての回生発電は、現在の水準では蓄電器の寿命が３年程度と一般的に言われている事からすれば、長期の使用には適していない。また、モータと発電機が分離されているので、動力伝達時のロスが生じやすい。

回転を利用しての電力モータや発電機は、回転に対する空気抵抗や摩擦抵抗により発熱するので冷却を必要とする。電力モータや発電機の軸にファンを取り付けての自己通風式や、電力モータおよび発電機より切り離して送風機で冷却する強制冷風式がある。ちなみに新幹線に使用されているのは強制冷風式である。

これらは、風力を利用しての冷却方式であり、電力モータおよび発電機の外部に冷却フィンを取り付ける方法や、内部に通風口を設けて冷却効率を上げているので、全体的に大きなものになっている。

電力モータと発電機をシャフトで一体化して、電力モータが作動すれば発電を行い、得られた電力を分岐して変圧器にて変圧し、電力モータに回生する。連続作動時に電力モータと発電機よりの発熱を、電子冷却ユニットペルチェ素子を用いて冷却する。

本発明の実施例を図１、図２の符号を用いて説明する。一例として、発電機５の出力を１００ボルト、２４Ａ発電可能な発電機５を使用する。電力モータ３は、発電機５が発電可能な回転を得られる２４ボルトの電力モータ３を使用する。

電力モータ３と発電機５を、シャフト４を使用して芯振れが無いように一体化する。同一のシャフト４に電力モータ３と発電機５の取り付けが困難な場合は、電力モータ３と発電機５は別々に取り付けてから、両シャフト４を溶接やボルトあるいはナットなどで芯振れがないように固定する。

電力モータ３と発電機５は磁場を利用した構造なので、磁場が干渉しないように隔壁を設ける。または間隔を開けて干渉を防止する。

電力モータ３の冷却には風力を冷却に使用せずに、半導体冷却ユニットである電子冷却ユニットペルチェ素子７を利用して冷却する。発電機５の冷却にも、同じく電子冷却ユニットペルチェ素子８を利用して冷却する。

風力を利用しての冷却のように、冷却フィンや通風口を設け無くてすみ、同じ出力の物でも小型にできる。また、地球温暖化の原因であるフロンを使用しない電子冷却なので、環境にも良い。

初動時に、外部より電力を得るか、もしくは、シャフト４を直接回転させる装置を利用して、電力モータ３を作動させる。発電可能なシャフト４の回転が得られれば良い。

電力モータ３と発電機５は、シャフト４にて一体化されているので、シャフト４が回転すれば、発電機５は発電を行う。

発電機５より得られた電力は、配線６より分岐して、変圧器１に流れていく。変圧器１にて２４ボルトに変圧する。変圧器１で２４ボルトに変圧された電力は、配線２を流れて、電力モータ３の回生電源となる。

電力モータ３と発電機５は、シャフト４にて一体化されているので、シャフト４を発電可能な回転を維持すれば常時発電される。常時発電されているということは、電力モータ３への回生電源も常時得られるので、電力モータ３は常時作動する。

先に述べたように電力モータ３と発電機５は、シャフト４にて一体化されているので、電力モータ３が常時作動していれば発電機５は常時発電する。

電力モータ３及び発電機５の連続作動により、空気抵抗や摩擦抵抗による発熱は、配線６より分岐させた電力を変圧器９にて設定電力に変圧して、配線１１を介して制御回路１０にて制御して、配線１２を介して電子冷却ユニットペルチェ素子７，８の電力源となり、それぞれを冷却する。（制御回路は、コンピュータ制御などを使用。制御回路図は省く）

発電を停止させる時には、配線２または、配線６にスイッチをあらかじめ取り付けておけば速やかに停止できる。

上記に説明したように、構造がいたって簡単であり部品点数も少ないので、小型化が容易にできる。

電車などのように１５００ボルト１６０ｋｗと大きな電力を必要とするときには、配線６の分岐を増やして、上記に示した電動モータ３、発電機５より大きな出力のものを新たに増やしていけば、設定電力を得られる。

発明の効果

本発明は上記の構成をなしたもので、上述の諸問題を解消し以下の効果を有する。
（１）構造がいたって簡単であり小型にできるので、ますます拡大する電気自動車の電力源として使用できる。
（２）個別に家屋や工場などに設置すれば、電力会社からの電力供給のように、鉄塔などの大規模な送電設備、送電ケーブル等の付帯設備を必要としないので、自然破壊をせずに安定した電力供給ができる。
（３）化石燃料を必要としないので、地球温暖化の要因であるＣＯ２削減に大きく貢献できる。

本発明の回生同軸発電機の簡単な説明図である。電子冷却ユニットペルチェ素子への、簡単な電源経路図である。

１．変圧器
２．配線
３．電力モータ
４．シャフト
５．発電機
６．配線
７．電子冷却ユニットペルチェ素子
８．電子冷却ユニットペルチェ素子
９．変圧器
１０．制御回路
１１．配線
１２．配線

Claims

電力モータと発電機をシャフトで一体化し、電力モータと発電機が一体化していることを特徴とする回生同軸発電機。
前記回生同軸発電機により、得られた電力を変圧器を介して、電力モータの回生電源とすることを特徴とする回生同軸発電機。
連続作動時の前記電力モータおよび前記発電機の発熱を、電子冷却ユニットペルチェ素子を使用して冷却することを特徴とする回生同軸発電機。