JP2013016526A - Solar battery motor and drive unit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モータに関するものであり、特に、外部からの電力供給を必要としない太陽電池モータおよびこれを使用した駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a solar cell motor, and more particularly to a solar cell motor that does not require external power supply and a drive device using the solar cell motor.
従来、電気モータは、外部電源を接続し駆動する形が一般的である（図２に相当）。しかしながら、外部電源がなくても、太陽電池をモータ内に備えることによって、太陽光などの光により駆動することができる光駆動モータが考えられた。例えば、下記の特許文献１（特開平８−９６１４号公報）には、円板形状に形成された固定子の表面に太陽電池を配設して成る技術が開示されている。 Conventionally, an electric motor is generally driven by connecting an external power source (corresponding to FIG. 2). However, an optical drive motor that can be driven by light such as sunlight by providing a solar cell in the motor without an external power source has been considered. For example, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-9614) discloses a technique in which a solar cell is arranged on the surface of a stator formed in a disk shape.
また、例えば、図３では、モータ部１２に太陽光発電部が配設されるが、太陽光発電部は回転しない技術が開示されている。 For example, FIG. 3 discloses a technique in which a solar power generation unit is disposed in the motor unit 12 but the solar power generation unit does not rotate.
一方、光により駆動することができる光駆動モータではないが、太陽光を利用するものとして、下記の特許文献２（特許第４３２２２５２号公報）には、太陽光発電と風力発電とのハイブリット型発電システムにおける風車に、太陽電池を配設して成る技術が開示されている。そして、下記の特許文献３（特開２００７−７７８９５号公報）には、電気モータの外部に固定設置された太陽光発電と風力発電とのハイブリット発電システムにおいて、太陽電池により蓄電された電力により風車を補助駆動する方法が開示されている。 On the other hand, although it is not a light drive motor that can be driven by light, the following Patent Document 2 (Patent No. 4322252) is a hybrid type power generation of solar power generation and wind power generation as utilizing solar light. A technique is disclosed in which a solar cell is disposed on a windmill in a system. In Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-77895) described below, in a hybrid power generation system of solar power generation and wind power generation fixedly installed outside an electric motor, a windmill is generated by electric power stored by a solar cell. A method of assisting driving is disclosed.
しかしながら、上記特許文献１に開示された光駆動モータでは、太陽電池の位置は固定されるため、太陽の位置により一日のうち短い時間でのみ効率の良い太陽光発電が行えないため、残りの多くの時間は発電効率の低い状態とる。また、太陽電池の位置が固定されているため、太陽電池の温度上昇に伴い発電効率の低下が避けられなかった。発電効率の低下に伴いモータへの安定した電力供給ができないという問題があった。 However, in the optical drive motor disclosed in Patent Document 1, since the position of the solar cell is fixed, efficient solar power generation cannot be performed only in a short time of the day due to the position of the sun. Most of the time, the power generation efficiency is low. Moreover, since the position of the solar cell is fixed, a decrease in power generation efficiency is unavoidable as the temperature of the solar cell increases. There has been a problem that a stable power supply to the motor cannot be performed with a decrease in power generation efficiency.
また、太陽電池を使用した場合には、太陽光が得られないときにモータを駆動できないという問題があった。 In addition, when a solar cell is used, there is a problem that the motor cannot be driven when sunlight cannot be obtained.
また、上記特許文献２に開示されたハイブリット型発電システムでは、風が無いとき太陽電池パネルを冷却することができない問題があった。 Further, the hybrid power generation system disclosed in Patent Document 2 has a problem that the solar battery panel cannot be cooled when there is no wind.
また、上記特許文献３では、太陽光発電と風力発電とのハイブリット発電システムにおいて、蓄電池への充電が完了していない場合には風車を補助駆動することができない問題があった。 Moreover, in the said patent document 3, in the hybrid electric power generation system of solar power generation and wind power generation, when charge to the storage battery was not completed, there existed a problem which cannot carry out auxiliary drive of a windmill.
また、太陽電池の発電電力が大きい状態では、モータの回転数の制御を行うために電力供給を制限する必要がある。このとき、モータ駆動に必要とされない余剰電力は利用できなかった。 In addition, in a state where the generated power of the solar cell is large, it is necessary to limit power supply in order to control the rotation speed of the motor. At this time, surplus power that is not required for driving the motor could not be used.
よって、本願発明者は、上記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、モータの回転軸周りに太陽電池を配設すると共に、太陽電池の発電電力にて直接モータを駆動するようにし、更にモータの回転を調整する時に生じる電力と、太陽電池の余剰電力を電磁誘導による電力送電をするようになせば、上記問題を解消しうることに想到して本発明を完成するに至ったものである。 Therefore, as a result of various studies to solve the above problems, the inventor of the present application arranged a solar cell around the rotation axis of the motor and directly driven the motor with the generated power of the solar cell. Furthermore, the present invention has been completed by conceiving that the above problem can be solved if the electric power generated by adjusting the rotation of the motor and the surplus power of the solar cell are transmitted by electromagnetic induction. Is.
すなわち、本発明は、上記の問題点を解消することを課題とし、太陽の位置が変化した場合や、太陽電池の温度上昇が想定される環境下でも、モータの回転と共に太陽電池も回転するようにした太陽電池モータを提供すると共に、太陽電池の発電電力にて直接モータを駆動するようにし、モータの回転を調整するときに生じる電力と、太陽電池の余剰電力を電磁誘導にて回転体から固定部へ取り出し蓄電し、更に、外部電源として使用することを目的とするものである。 That is, the present invention has an object to solve the above-described problems, and the solar cell is rotated with the rotation of the motor even when the position of the sun is changed or in an environment where the temperature of the solar cell is expected to rise. In addition to providing a solar cell motor, the motor is directly driven by the generated power of the solar cell, and the electric power generated when adjusting the rotation of the motor and the surplus power of the solar cell are electromagnetically induced from the rotating body. It is intended to be taken out and stored in a fixed part and used as an external power source.
前記課題を解決するため、本発明は、モータの回転軸または／および、それに連動して回転する回転体に太陽電池を配設した太陽光発電部を設け、該太陽光発電部（例えば下記実施例１では、太陽光発電部１０に相当する）からの電力で駆動することを特徴とする太陽電池モータである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a solar power generation unit in which a solar cell is disposed on a rotating shaft of a motor and / or a rotating body that rotates in conjunction with the rotation shaft. In Example 1, the solar cell motor is driven by electric power from the solar power generation unit 10.
また、外部電源によっても駆動をすることを特徴とする太陽電池モータである。 The solar cell motor is also driven by an external power source.
また、回転軸を軸支する固定部と、回転体及び固定部の各々にコイルを配設し、回転体には、太陽光発電部からの電力を回転体のコイルへ供給する電力供給制御部と、回転体のコイルに流れる電流を電力供給制御部にて制御することにより、固定部のコイルに磁束変化による起電力が誘起し誘導電流が流れ、また、回転体の回転により前記固定部のコイルに磁束変化による起電力が誘起し誘導電流が流れ、固定部のコイルからの電力を取り出す電力回収部を備えたことを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 In addition, a fixed portion that supports the rotating shaft, and a coil is disposed in each of the rotating body and the fixed portion, and a power supply control unit that supplies power from the photovoltaic power generation unit to the rotating body coil. Then, by controlling the current flowing in the coil of the rotating body by the power supply control unit, an electromotive force is induced in the coil of the fixed unit due to a change in magnetic flux, and an induced current flows. An electromotive force due to a change in magnetic flux is induced in a coil, an induced current flows, and a driving device using a solar cell motor is provided that includes a power recovery unit that extracts power from a coil of a fixed unit.
また、電力供給制御部には、コイルをモータとして利用するように該コイルへの電力供給を制御する第一モータ制御手段と、コイルに電磁誘導を発生させ、電力送電を行うようにコイルへの電力供給を制御する電磁誘導制御手段と、太陽光発電部からの出力が閾値より小さい場合には、電力供給制御部により第一モータ制御手段への電力供給を停止し、電磁誘導制御手段へ電力の供給を行うように制御することを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 The power supply control unit includes a first motor control unit that controls power supply to the coil so that the coil is used as a motor, and electromagnetic induction is generated in the coil to transmit power to the coil. When the output from the electromagnetic induction control means for controlling the power supply and the photovoltaic power generation unit is smaller than the threshold value, the power supply control unit stops the power supply to the first motor control means and supplies the power to the electromagnetic induction control means. It is the drive device using the solar cell motor characterized by controlling to supply.
また、回転体の回転速度を測定する第一回転速度測定手段を有し、第一回転速度測定手段により閾値の速度を超えた場合には、第一モータ制御手段への電力供給を停止すると共に、電磁誘導制御手段へ電力の供給を行うように制御することを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 In addition, the first rotational speed measuring means for measuring the rotational speed of the rotating body is provided. When the first rotational speed measuring means exceeds the threshold speed, the power supply to the first motor control means is stopped. A drive device using a solar cell motor, which controls to supply electric power to the electromagnetic induction control means.
また、電力回収部には、コイルからの電力の電圧を電流へ変換するための負荷制御手段と、負荷として機能する蓄電部と、コイルへの給電を行いモータとして機能するように制御を行う第二モータ制御手段と、コイルを蓄電部へ接続及び、開放を行うと共に、外部からの電力給電が行えるように制御を行うシステム制御手段と、回転体の回転速度を算出する第二回転速度算出手段を有し、第二回転速度算出手段により閾値の速度を超えた場合には、システム制御手段によりコイルを蓄電部へ接続し、回転速度算出手段により閾値の速度に達しない場合には、システム制御手段によりコイルを蓄電部から開放し、外部からの給電が得られる場合には、システム制御手段により第二モータ制御手段へ給電を行うことによりモータとして機能するように制御することを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 In addition, the power recovery unit controls the load control means for converting the voltage of the power from the coil into a current, the power storage unit functioning as a load, and supplying power to the coil so as to function as a motor. Two motor control means, system control means for performing control so that electric power can be supplied from outside while connecting and releasing the coil to the power storage unit, and second rotational speed calculation means for calculating the rotational speed of the rotating body If the second rotational speed calculation means exceeds the threshold speed, the system control means connects the coil to the power storage unit, and if the rotational speed calculation means does not reach the threshold speed, the system control If the coil is released from the power storage unit by means and power can be supplied from the outside, it functions as a motor by supplying power to the second motor control means by the system control means. A driving device using a solar cell motor and controlling the.
また、固定部にモータ駆動用の第一永久磁石、回転体に発電用の第二永久磁石を有し、第一永久磁石と、第二永久磁石との距離を変更させる変位手段とを有することを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 In addition, the fixed portion has a first permanent magnet for driving the motor, the rotating body has a second permanent magnet for power generation, and a displacement means for changing the distance between the first permanent magnet and the second permanent magnet. The drive device using the solar cell motor characterized by the above.
また、回転軸へ風を受けて回転する羽を取り付け、風力発電を行うように構成したことを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 Further, the present invention is a drive device using a solar cell motor, characterized in that wind power generation is performed by attaching wings that rotate by receiving wind to the rotating shaft.
また、風速を算出する風速算出手段と、太陽光の明るさを算出する照度算出手段とを有し、太陽光の光源方向を検出する光源方向検出部と、風向を検出する風向検出部とを有し、風速算出手段と照度算出手段の結果に基づき、羽を風向検出部にて検出した風向きか、光源方向検出部にて検出した太陽光の方へ向けるように制御を行う制御回路を備えたことを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 A wind speed calculating means for calculating the wind speed; and an illuminance calculating means for calculating the brightness of sunlight, a light source direction detecting section for detecting the light source direction of sunlight, and a wind direction detecting section for detecting the wind direction. And a control circuit for controlling the wing to be directed toward the wind direction detected by the wind direction detection unit or the sunlight detected by the light source direction detection unit based on the results of the wind speed calculation unit and the illuminance calculation unit A drive device using a solar cell motor characterized by the above.
また、風速算出手段にて得られた結果が閾値以下であり且つ、照度算出手段にて得られた結果が閾値以上であった場合には、羽を光源方向検出部にて検出した太陽光の方へ向けるように制御を行うことを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 Further, when the result obtained by the wind speed calculating means is equal to or less than the threshold value and the result obtained by the illuminance calculating means is equal to or greater than the threshold value, the sunshine is detected by the light source direction detecting unit. It is the drive device using the solar cell motor characterized by performing control so that it may face.
また、風速算出手段にて算出された風速が閾値を超え、第一回転速度算出手段或いは、第二回転速度算出手段から回転体が停止していると判断された場合、電力供給制御部により第一モータ制御手段への電力供給を行うことを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 Further, when the wind speed calculated by the wind speed calculating means exceeds the threshold value and it is determined from the first rotational speed calculating means or the second rotational speed calculating means that the rotating body is stopped, the power supply control unit It is a drive device using a solar cell motor characterized by supplying power to one motor control means.
また、太陽光発電部の表面温度を測定する太陽電池温度測定手段を有し、該太陽電池温度測定手段にて測定された温度が閾値を超え、第一回転速度算出手段或いは、第二回転速度算出手段から回転体が停止していると判断された場合、電力供給制御部により第一モータ制御手段への電力供給を行うことを特徴とする太陽電池モータを使用した駆動装置である。 Moreover, it has a solar cell temperature measuring means for measuring the surface temperature of the photovoltaic power generation unit, the temperature measured by the solar cell temperature measuring means exceeds a threshold, and the first rotational speed calculating means or the second rotational speed When it is determined from the calculation means that the rotating body is stopped, the power supply control unit supplies power to the first motor control means, which is a drive device using a solar cell motor.
本発明においては、太陽電池で得られた電力にてモータを駆動可能とし、外部からの電力供給を必要としないでモータ駆動が行えるようにしたものである。 In the present invention, the motor can be driven by the electric power obtained from the solar cell, and the motor can be driven without the need for external power supply.
さらに、外部からの電力供給によりモータ駆動を行えるようにしたので太陽光がないときにも駆動することができる。 Furthermore, since the motor can be driven by supplying power from the outside, the motor can be driven even when there is no sunlight.
また、太陽光発電で得られた電力を電磁誘導を用いて電力送電を行うため、回転体から容易に発電電力を取り出すことができる。 Moreover, since the electric power obtained by photovoltaic power generation is transmitted using electromagnetic induction, the generated electric power can be easily extracted from the rotating body.
また、太陽光発電で得られた発電電力にてモータを駆動できない場合には、モータ駆動を行わず、電磁誘導を用いて電力送電を行うため、太陽光発電で得られた発電電力の有効利用ができる。 In addition, when the motor cannot be driven with the power generated by solar power generation, the motor is not driven and power transmission is performed using electromagnetic induction, so the power generated by solar power generation is effectively used. Can do.
また、回転体にて回転速度の調整が行え、更に、回転速度の調整を行うときに生じた太陽光発電の余剰電力を電磁誘導を用いて電力送電を行うため、太陽光発電で得られた発電電力の有効利用ができる。 In addition, the rotating speed can be adjusted by the rotating body, and further, the surplus power of the solar power generated when the rotating speed is adjusted is transmitted using electromagnetic induction. Effective use of generated power.
また、固定部にて回転速度の調整が行え、更に、回転速度の調整を行うときに生じた回生運動に基づく発電電力を蓄電することで発電電力の有効利用ができる。 Further, the rotational speed can be adjusted by the fixed portion, and the generated power can be effectively used by storing the generated power based on the regenerative motion generated when the rotational speed is adjusted.
また、永久磁石の相互距離を可変することで、回転動作時における磁界の影響を低減し、特に回転初期における回転を容易にする。 Further, by changing the mutual distance between the permanent magnets, the influence of the magnetic field during the rotation operation is reduced, and rotation at the initial stage of rotation is facilitated.
また、回転体と固定部との位置を保持することができる。 Moreover, the position of a rotary body and a fixing | fixed part can be hold | maintained.
また、風車を取り付けることにより、太陽光が得られない場合でも風力を得られればモータ駆動または／および、発電ができるため多様な自然環境の変化に対応できる。 Further, by attaching a windmill, even if sunlight cannot be obtained, if wind power can be obtained, motor driving and / or power generation can be performed, so that it is possible to cope with various changes in the natural environment.
また、風速と太陽光の明るさに応じた発電方法を選択できるため、自然環境の変化に適宜対応できる。 Moreover, since the power generation method according to the wind speed and the brightness of sunlight can be selected, it is possible to appropriately cope with changes in the natural environment.
また、風車が回転しない風速では太陽光を追尾し太陽光発電を行うため、状況に応じた発電ができる。 In addition, since wind power is generated by tracking sunlight at a wind speed at which the windmill does not rotate, power generation according to the situation can be performed.
また、カットイン未満の風速にて風車の回転を補助駆動し、風車を回転させることができる。 In addition, the windmill can be auxiliary driven at a wind speed less than the cut-in to rotate the windmill.
また、太陽電池の温度に基づき太陽光発電部を回転させることで、太陽電池の温度上昇に伴う発電効率の低下を防止できる。 Further, by rotating the solar power generation unit based on the temperature of the solar cell, it is possible to prevent a decrease in power generation efficiency due to the temperature increase of the solar cell.
このような構成によれば、太陽位置が変化した場合や、太陽の熱による太陽電池温度の上昇が想定される環境下でも、効率的な太陽光発電が可能となる。 According to such a configuration, efficient solar power generation is possible even when the solar position changes or in an environment where the solar cell temperature is expected to rise due to the heat of the sun.
本構成によれば、モータへの電力供給が安定的に長時間行えるため、外部からの電力を必要とせず、且つ長時間利用可能なモータを提供することが可能となる。 According to this configuration, since it is possible to stably supply power to the motor for a long time, it is possible to provide a motor that does not require external power and can be used for a long time.
以下、本発明の具体例を実施例および図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための太陽電池モータおよびこれを使用した駆動装置を例示するものであって、本発明をこの太陽電池モータおよびこれを使用した駆動装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態の太陽電池モータおよびこれを使用した駆動装置にも等しく適用し得るものである。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the following examples illustrate a solar cell motor and a driving device using the solar cell motor for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention uses the solar cell motor and the same. The present invention is not intended to be specified as a drive device, and is equally applicable to solar cell motors of other embodiments included in the claims and drive devices using the same.
図１は本発明の実施例１における太陽電池モータの主要な構成を示す図である。太陽電池モータ１は、各種の動力源として使用され、駆動される対象が何であってもよく、灌漑用ポンプを駆動するモータとして利用されてもよい。 FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a solar cell motor according to Embodiment 1 of the present invention. The solar cell motor 1 is used as various power sources, and any object to be driven may be used, or may be used as a motor that drives an irrigation pump.
また、太陽電池モータ１は太陽光以外の光の動力源でも駆動されるモータであってもよい。以下の説明においては、これらを総称して太陽電池モータという。 Moreover, the solar cell motor 1 may be a motor driven by a power source of light other than sunlight. In the following description, these are collectively referred to as a solar cell motor.
太陽電池モータ１は、太陽光発電部１０、電力送電部１１、モータ部１２、回転軸１３などを備えて構成されている。 The solar cell motor 1 includes a solar power generation unit 10, a power transmission unit 11, a motor unit 12, a rotating shaft 13, and the like.
太陽光発電部１０は、回転軸１３に配設され、図示しない太陽電池、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）方式からなる回路で構成され、太陽電池モータ１の駆動用電力を発電する。なお、後述の実施例４および実施例５に示すように、太陽光発電部１０は、回転軸１３に連動して回転する回転体に配設されてもよい。 The solar power generation unit 10 is disposed on the rotating shaft 13 and is configured by a circuit including a solar cell (not shown) and an MPPT (maximum power point tracking) system, and generates power for driving the solar cell motor 1. In addition, as shown in Example 4 and Example 5 described later, the solar power generation unit 10 may be disposed on a rotating body that rotates in conjunction with the rotating shaft 13.
電力送電部１１は、太陽光発電にて得られた電力をモータ部１２へ回転軸１３の内部を経由して送電を行う。 The power transmission unit 11 transmits power obtained by solar power generation to the motor unit 12 via the inside of the rotary shaft 13.
モータ部１２は、図示しない固定子と回転子を有し、固定子側に図示しないコイル、回転子側に図示しない永久磁石にて構成され、固定子側コイルへ電流を流すことで回転子が回転する。 The motor unit 12 includes a stator and a rotor (not shown), and includes a coil (not shown) on the stator side and a permanent magnet (not shown) on the rotor side. Rotate.
回転軸１３は、モータ部の回転子が結合されており回転子の回転と共に回転する。 The rotating shaft 13 is coupled with the rotor of the motor unit and rotates with the rotation of the rotor.
ここで、太陽電池に太陽光が当たると、太陽光発電部から電力送電部を経て発電電力がモータ部１２へ供給され、太陽電池モータ１は起動される。この時、回転軸１３に保持された太陽光発電部１０が同時に回転を行うことで太陽光発電部１０に対する太陽の相対位置が変化することで、太陽熱による太陽電池の温度上昇を防止し、温度上昇に伴う太陽電池の発電効率低下を防止できる。また、太陽光発電部１０が回転することで対流による放熱が向上し、太陽電池の温度上昇を防止することができる。 Here, when sunlight strikes the solar cell, the generated power is supplied from the solar power generation unit to the motor unit 12 via the power transmission unit, and the solar cell motor 1 is activated. At this time, the solar power generation unit 10 held on the rotating shaft 13 rotates at the same time so that the relative position of the sun with respect to the solar power generation unit 10 changes, thereby preventing the solar cell from rising in temperature due to solar heat. It is possible to prevent a decrease in power generation efficiency of the solar cell accompanying the increase. Further, the solar power generation unit 10 rotates, so that heat dissipation due to convection is improved and temperature rise of the solar cell can be prevented.
また、モータ部１２は、固定子側に図示しない永久磁石、回転子側コイルを設けて構成されても良く、この場合、回転子側への電力供給には図示しないスリップリング等を配設して電力の供給を行うように構成しても良い。 The motor unit 12 may be configured by providing a permanent magnet (not shown) and a rotor side coil on the stator side. In this case, a slip ring (not shown) is provided for power supply to the rotor side. In this case, power may be supplied.
以上説明したように本発明に係る太陽電池モータによれば、太陽電池モータ１が太陽位置変化に伴う地球表面への太陽光入射角が大きい場所にある場合や、太陽熱による太陽電池の温度上昇が想定される環境下でも効率的な発電ができるため、外部電力に依存せず長い時間に亘って安定的な駆動を行えるモータを提供することが可能となる。 As described above, according to the solar cell motor according to the present invention, when the solar cell motor 1 is in a place where the sunlight incident angle to the earth surface with a change in the solar position is large, or the temperature of the solar cell is increased by solar heat. Since efficient power generation can be performed even in an assumed environment, it is possible to provide a motor that can be driven stably over a long period of time without depending on external power.
さらに、外部からの電力供給によりモータ駆動を行えるようにしてもよい。この場合には太陽光が得られないときにも駆動することができ、２４時間駆動が実現可能となる。 Further, the motor may be driven by supplying electric power from the outside. In this case, driving can be performed even when sunlight is not obtained, and 24-hour driving can be realized.
以下、本発明の実施例２よりなる太陽電池モータを使用した駆動装置について図４〜図１０に基づき説明する。尚、上記実施例１における説明と同様となる部材等の説明は省略する。 Hereinafter, the drive device using the solar cell motor which consists of Example 2 of this invention is demonstrated based on FIGS. In addition, description of the member etc. which are the same as the description in the said Example 1 is abbreviate | omitted.
まず、図４は実施例２の主要な構成を示す図である。 First, FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of the second embodiment.
実施例２の太陽電池モータを使用した駆動装置は、太陽光発電部１０、回転軸１３、回転体１４、固定部１５にて構成される。 The drive device using the solar cell motor of Example 2 is configured by the solar power generation unit 10, the rotating shaft 13, the rotating body 14, and the fixed unit 15.
太陽光発電部１０は回転軸１３と連動して回転する回転体１４に図示しない太陽電池を配設し構成される。 The solar power generation unit 10 is configured by disposing a solar cell (not shown) on a rotating body 14 that rotates in conjunction with a rotating shaft 13.
また、回転軸１３に図示しない太陽電池を配設し構成してもよい。 Further, a solar cell (not shown) may be arranged on the rotating shaft 13.
回転軸１３は回転体１４と一体化し回転するよう固定され、太陽電池モータの機軸となる。 The rotating shaft 13 is integrated with the rotating body 14 and fixed so as to rotate, and becomes an axis of the solar cell motor.
回転体１４は回転軸１３と連動して回転するように回転軸１３と一体構造をとり、太陽光発電部１０を備え太陽電池モータの回転子として機能する。 The rotating body 14 has an integral structure with the rotating shaft 13 so as to rotate in conjunction with the rotating shaft 13, and includes the photovoltaic power generation unit 10 and functions as a rotor of the solar cell motor.
固定部１５は回転軸１３を軸支し、太陽電池モータの固定子として機能する。 The fixing portion 15 supports the rotating shaft 13 and functions as a stator of the solar cell motor.
図５は実施例２の回転体１４の第一永久磁石２０、第一コイル２１の配設面の水平方向断面図である。 FIG. 5 is a horizontal sectional view of the arrangement surface of the first permanent magnet 20 and the first coil 21 of the rotating body 14 of the second embodiment.
第一永久磁石２０、第一コイル２１が回転軸１３が貫通する回転軸穴２２から同心円上の内周部および外周部に配設されて構成される。 A first permanent magnet 20 and a first coil 21 are arranged on a concentric inner periphery and outer periphery from a rotation shaft hole 22 through which the rotation shaft 13 passes.
第一永久磁石２０は回転軸１３が貫通する回転軸穴２２から同心円上の内周部へ配設される。 The first permanent magnet 20 is disposed on a concentric inner periphery from a rotation shaft hole 22 through which the rotation shaft 13 passes.
これは、固定部１５に配設される第二永久磁石２３と相互の距離を離間させ、磁界の干渉による影響を低減するためである。 This is to reduce the influence of magnetic field interference by separating the distance from the second permanent magnet 23 disposed in the fixed portion 15.
第一コイル２１は回転軸穴２２から同心円上の内周部および外周部へ配設される。 The first coil 21 is disposed from the rotation shaft hole 22 to the inner peripheral portion and the outer peripheral portion on concentric circles.
これは、固定部１５に配設される第二永久磁石２３との間でモータとして機能し、さらに、固定部１５に配設される第二コイル２４との間で電磁誘導による電力送電を行うためである。 This functions as a motor with the second permanent magnet 23 disposed in the fixed portion 15, and further performs power transmission by electromagnetic induction with the second coil 24 disposed in the fixed portion 15. Because.
図６は実施例２の固定部１５の第二永久磁石２３、第二コイル２４配設面の水平方向断面図である。 FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view of the surface on which the second permanent magnet 23 and the second coil 24 are disposed in the fixed portion 15 of the second embodiment.
第二永久磁石２３、第二コイル２４が配設され、回転軸１３を軸支する回転軸支持部２５で構成される。 A second permanent magnet 23 and a second coil 24 are provided, and a rotation shaft support portion 25 that supports the rotation shaft 13 is configured.
第二永久磁石２３は回転軸支持部２５から同心円上の外周へ配設される。 The second permanent magnet 23 is disposed on the outer circumference on the concentric circle from the rotating shaft support portion 25.
これは、回転体１４に配設される第一永久磁石２０と相互の距離を離間させ、磁界の干渉による影響を低減するためである。 This is because the distance between the first permanent magnet 20 disposed on the rotating body 14 is separated from each other, and the influence of magnetic field interference is reduced.
第二コイル２４は回転軸支持部２５から同心円上の内周部および外周部へ配設される。 The second coil 24 is disposed from the rotating shaft support part 25 to the inner and outer peripheral parts on concentric circles.
これは、回転体１４に配設される第一永久磁石２０との間で発電機として機能し、さらに、回転体１４に配設される第一コイル２１との間で電磁誘導による電力送電を行うためである。 This functions as a generator between the first permanent magnets 20 disposed on the rotating body 14 and further transmits power by electromagnetic induction between the first coil 21 disposed on the rotating body 14. To do.
回転軸支持部２５は図示しないスラスト軸受やラジアル軸受等にて構成され、回転軸１３を固定部１５に回動自在に軸支する。 The rotary shaft support portion 25 is configured by a thrust bearing, a radial bearing, or the like (not shown), and rotatably supports the rotary shaft 13 on the fixed portion 15.
図７は実施例２の回転体１４のブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram of the rotating body 14 of the second embodiment.
回転体１４は太陽光発電部１０、第一永久磁石２０、第一コイル２１、第一回転速度算出手段３１、ＭＰＰＴ制御手段３２、電力供給制御部３３、第一モータ制御手段３４、電磁誘導制御手段３５等にて構成される。 The rotating body 14 includes a solar power generation unit 10, a first permanent magnet 20, a first coil 21, a first rotation speed calculation unit 31, an MPPT control unit 32, a power supply control unit 33, a first motor control unit 34, and electromagnetic induction control. Consists of means 35 and the like.
第一回転速度算出手段３１は回転体１４の回転速度を例えば、図示しない加速度センサ等の出力に基づき算出する。 The first rotation speed calculation means 31 calculates the rotation speed of the rotating body 14 based on, for example, an output from an acceleration sensor (not shown).
ＭＰＰＴ制御手段３２は太陽光発電部１０にて発電された電力を効率よく利用するため、Ｉ−Ｖ特性を監視し最大電力点追従を行い、最大電力となるように電力を取り出す。 In order to efficiently use the power generated by the photovoltaic power generation unit 10, the MPPT control means 32 monitors the IV characteristics, performs maximum power point tracking, and extracts the power so as to obtain the maximum power.
電力供給制御部３３は第一モータ制御手段３４と電磁誘導制御手段３５にて構成される。 The power supply control unit 33 includes first motor control means 34 and electromagnetic induction control means 35.
また、電力供給制御部３３は太陽光発電部１０にて発電された電力を、第一回転速度算出手段３１、ＭＰＰＴ制御手段３２の結果に基づきモータ駆動を行うと共に、電磁誘導制御手段３５を制御し固定部１５へ電力送電を行う。 Further, the power supply control unit 33 drives the motor based on the results of the first rotation speed calculation unit 31 and the MPPT control unit 32 and controls the electromagnetic induction control unit 35 with the power generated by the solar power generation unit 10. Then, power is transmitted to the fixing unit 15.
第一モータ制御手段３４は第一コイル２１への電力給電を制御することで、磁界の極性を制御し第二永久磁石２３との間で回転力が発生するように制御を行う。 The first motor control means 34 controls the power supply to the first coil 21 to control the polarity of the magnetic field and generate a rotational force with the second permanent magnet 23.
電磁誘導制御手段３５は第一コイル２１への電力供給を制御することで、磁界の変化を制御し第二コイル２４との間で電磁誘導が発生するように制御を行う。 The electromagnetic induction control means 35 controls the power supply to the first coil 21 to control the change of the magnetic field so that the electromagnetic induction is generated between the second coil 24 and the electromagnetic induction control means 35.
図８は実施例２の固定部１５のブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram of the fixing unit 15 according to the second embodiment.
固定部１５は第二永久磁石２３、第二コイル２４、電力回収部４１等にて構成される。 The fixed part 15 includes a second permanent magnet 23, a second coil 24, a power recovery part 41, and the like.
電力回収部４１は、第二回転速度算出手段４２、システム制御手段４３、電力回収手段４４、負荷制御手段４５、第二モータ制御手段４６、蓄電部４７にて構成される。 The power recovery unit 41 includes a second rotation speed calculation unit 42, a system control unit 43, a power recovery unit 44, a load control unit 45, a second motor control unit 46, and a power storage unit 47.
第二回転速度算出手段４２は例えば、回転軸１３の回転数に比例し出力されるパルスをカウントすることにより回転軸１３および回転体１４の回転速度を算出する。 For example, the second rotation speed calculation means 42 calculates the rotation speeds of the rotation shaft 13 and the rotating body 14 by counting pulses output in proportion to the rotation speed of the rotation shaft 13.
電力回収手段４４は回転体１４から電磁誘導により第二コイル２４へ発生した電力を回収し、回転部１４が回転すると第一永久磁石２０が共に回転するために、第二コイル２４との間に磁界の変化が発生し、その結果、第二コイル２４に生じた電力を回収する。 The power recovery means 44 recovers the electric power generated from the rotating body 14 to the second coil 24 by electromagnetic induction. When the rotating unit 14 rotates, the first permanent magnet 20 rotates together. A change in the magnetic field occurs, and as a result, the electric power generated in the second coil 24 is recovered.
負荷制御手段４５はシステム制御部４３の制御に基づき第二コイル２４を負荷へ接続することで、回生運動が開始され回転体１４の速度調整が行われると共に、第二コイル２４へ回生運動に伴う電力を発生させる。 The load control unit 45 connects the second coil 24 to the load based on the control of the system control unit 43, so that the regenerative motion is started and the speed of the rotating body 14 is adjusted, and the second coil 24 is accompanied by the regenerative motion. Generate power.
第二モータ制御手段４６はシステム制御部４３からの制御に基づき第二コイル２４への給電制御を行い磁界極性の制御を行うことで、回転体１４の第一永久磁石２０との間で回転力を発生させ回転体１４を回転させる。 The second motor control means 46 controls the power supply to the second coil 24 based on the control from the system control unit 43 and controls the magnetic field polarity, so that the rotational force between the first permanent magnet 20 of the rotating body 14 and the second motor control means 46 is controlled. And the rotating body 14 is rotated.
システム制御部４３は第二回転速度算出手段４２からの結果に基づき負荷制御手段４５を制御する。 The system control unit 43 controls the load control unit 45 based on the result from the second rotation speed calculation unit 42.
また、システム制御部４３は電力回収手段４４及び負荷制御手段４５からの電力を蓄電部４７へ充電させる。 In addition, the system control unit 43 charges the power storage unit 47 with the power from the power recovery unit 44 and the load control unit 45.
また、システム制御部４３は第二回転速度算出手段４２からの結果及び外部電源４８の供給状況に応じて第二モータ制御手段４６への電力供給を制御しモータ駆動を行う。 Further, the system control unit 43 controls the power supply to the second motor control unit 46 according to the result from the second rotation speed calculation unit 42 and the supply status of the external power supply 48 to drive the motor.
蓄電部４７はシステム制御手段４３から供給された電力を充電すると共に、外部負荷４９への提供も行う。 The power storage unit 47 charges the power supplied from the system control unit 43 and also provides it to the external load 49.
図９は実施例２の回転体の電力供給制御部３３の主要な動作を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart illustrating main operations of the power supply control unit 33 of the rotating body according to the second embodiment.
まず、ステップＳ１０１にてＭＰＰＴ制御手段３２にて得られた電力と閾値ＳＨ１０１の比較を行う。 First, in step S101, the power obtained by the MPPT control means 32 is compared with the threshold value SH101.
ＭＰＰＴ制御手段３２にて得られた電力が閾値ＳＨ１０１以下である場合、ステップＳ１０２にて第一モータ制御手段３４への給電を停止し、さらにステップＳ１０３にて電磁誘導制御手段３５への給電を開始する。 If the power obtained by the MPPT control means 32 is less than or equal to the threshold SH101, the power supply to the first motor control means 34 is stopped in step S102, and the power supply to the electromagnetic induction control means 35 is started in step S103. To do.
ステップＳ１０１にてＭＰＰＴ制御手段３２にて得られた電力が閾値を超えた場合、ステップＳ１０４にて第一回転速度算出手段３１から得られた回転速度と、閾値ＳＨ１０２の比較を行う。 When the electric power obtained by the MPPT control means 32 in step S101 exceeds the threshold value, the rotation speed obtained from the first rotation speed calculation means 31 is compared with the threshold value SH102 in step S104.
第一回転速度算出手段３１にて得られた回転速度が閾値ＳＨ１０２以下である場合、ステップＳ１０５にて第一モータ制御手段３４への給電を行う。 When the rotation speed obtained by the first rotation speed calculation unit 31 is equal to or less than the threshold value SH102, power is supplied to the first motor control unit 34 in step S105.
ステップＳ１０４にて第一回転速度算出手段３１にて得られた回転速度が閾値ＳＨ１０２を超えた場合、ステップＳ１０６にて第一モータ制御手段３４への給電を停止し、さらにステップＳ１０７にて電磁誘導制御手段３５への給電を開始する。 If the rotation speed obtained by the first rotation speed calculation means 31 in step S104 exceeds the threshold value SH102, power supply to the first motor control means 34 is stopped in step S106, and electromagnetic induction is further performed in step S107. Power supply to the control means 35 is started.
以上の制御により、太陽光発電部１０から得られる発電電力が閾値以下である場合には、モータ駆動を停止し電磁誘導により固定部１５への電力送電を行い、太陽光発電部１０から得られる発電電力が閾値を超え、且つ、回転体１４の回転速度が閾値を超えた場合には、モータ駆動を停止させ速度調整を行うと共に電磁誘導により固定部１５への電力送電を行うものである。 By the above control, when the generated power obtained from the solar power generation unit 10 is less than or equal to the threshold value, the motor drive is stopped, and power is transmitted to the fixed unit 15 by electromagnetic induction, and obtained from the solar power generation unit 10 When the generated power exceeds the threshold value and the rotation speed of the rotating body 14 exceeds the threshold value, the motor drive is stopped and the speed is adjusted, and power is transmitted to the fixed unit 15 by electromagnetic induction.
図１０は実施例２の固定部１５システム制御手段４３の主要な動作を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing main operations of the fixing unit 15 system control means 43 of the second embodiment.
まず、ステップＳ２０１にて第二回転速度算出手段４２から得られた回転速度と、閾値ＳＨ２０１の比較を行う。 First, in step S201, the rotation speed obtained from the second rotation speed calculation means 42 is compared with the threshold value SH201.
ステップＳ２０１での比較の結果、第二回転速度算出手段４２にて得られた回転速度が閾値ＳＨ２０１を超える場合、ステップＳ２０２にて負荷制御手段４５にて負荷へ接続し、さらにステップＳ２０３にて蓄電部４７へ充電を行う。 If the rotation speed obtained by the second rotation speed calculation means 42 exceeds the threshold value SH201 as a result of the comparison in step S201, the load control means 45 connects to the load in step S202, and the power storage in step S203. The unit 47 is charged.
ステップＳ２０１での比較の結果、第二回転速度算出手段４２にて得られた回転速度が閾値ＳＨ２０１以下の場合、ステップＳ２０４にて負荷制御手段４５にて負荷を開放する。 As a result of the comparison in step S201, when the rotation speed obtained by the second rotation speed calculation means 42 is equal to or less than the threshold value SH201, the load control means 45 releases the load in step S204.
次に、ステップ２０５にて外部電源４８への接続状態を調べる。 Next, in step 205, the connection state to the external power supply 48 is checked.
外部電源４８への接続が検出されない場合、ステップＳ２０１の処理を行う。 If connection to the external power supply 48 is not detected, the process of step S201 is performed.
外部電源４８への接続が検出された場合には、ステップＳ２０６にて外部電源４８の電力を利用し、第二モータ制御手段４６を制御しモータ駆動を行う。 If connection to the external power supply 48 is detected, the power of the external power supply 48 is used in step S206 to control the second motor control means 46 to drive the motor.
以上の制御により、第二回転速度算出手段４２にて算出された回転体１４の回転速度が閾値を超えた場合、回転体１４の速度を調整しモータの回転速度を調整する。 With the above control, when the rotation speed of the rotating body 14 calculated by the second rotation speed calculating means 42 exceeds the threshold, the speed of the rotating body 14 is adjusted to adjust the rotation speed of the motor.
また、第二回転速度算出手段４２にて算出された回転体１４の回転速度が閾値以下である場合、外部電源４８の接続状態に応じて外部電源４８を使用してモータ駆動を行うものである。 When the rotation speed of the rotating body 14 calculated by the second rotation speed calculation means 42 is equal to or less than the threshold value, the motor is driven using the external power supply 48 according to the connection state of the external power supply 48. .
以上説明したように本発明に係る太陽電池モータを使用した駆動装置によれば、太陽光発電で得られた発電電力にてモータを駆動できない場合には、モータ駆動を行わず、更に、回転体にて回転速度の調整を行い、回転速度の調整を行うときに生じた太陽光発電の余剰電力を電磁誘導を用いて電力送電を行うため、太陽光発電で得られた電力を回転体から電磁誘導を用いて固定部電力送電を行うため、回転体から容易に発電電力を取り出すことができる。 As described above, according to the drive device using the solar cell motor according to the present invention, when the motor cannot be driven by the generated power obtained by solar power generation, the motor is not driven, and further, the rotating body In order to perform power transmission using electromagnetic induction, the surplus power of the photovoltaic power generation generated when adjusting the rotational speed is adjusted using electromagnetic induction. Since fixed part electric power transmission is performed using induction, generated electric power can be easily extracted from the rotating body.
また、固定部にて回転速度の調整が行え、回転速度の調整を行うときに生じた回生運動に基づく発電電力を蓄電することで発電電力の有効利用ができる。 Further, the rotational speed can be adjusted by the fixed portion, and the generated power can be effectively used by storing the generated power based on the regenerative motion generated when the rotational speed is adjusted.
以下、本発明の実施例３よりなる太陽電池モータを使用した駆動装置について図１１〜図１４に基づき説明する。尚、上記実施例１および、実施例２における説明と同様となる部材等の説明は省略する。 Hereinafter, the drive device using the solar cell motor which consists of Example 3 of this invention is demonstrated based on FIGS. 11-14. In addition, description of the member etc. which are the same as the description in the said Example 1 and Example 2 is abbreviate | omitted.
まず、図１１は実施例３の主要な構成を示した図である。 First, FIG. 11 is a diagram showing a main configuration of the third embodiment.
実施例３の太陽電池モータを使用した駆動装置は、太陽光発電部１０、回転軸１３、回転体１４、固定部１５、変位手段５０等にて構成される。 The drive device using the solar cell motor of Example 3 includes the solar power generation unit 10, the rotating shaft 13, the rotating body 14, the fixing unit 15, the displacement means 50, and the like.
固定部１５は第二コイル２４が配設された固定部コイル配設円板５１（図１２参照）と第二永久磁石２３が変位手段５０により可動する円板面上に配設された固定部永久磁石配設円板５２（図１３参照）により構成される。 The fixed portion 15 includes a fixed portion coil-disposed disk 51 (see FIG. 12) in which the second coil 24 is disposed and a fixed portion in which the second permanent magnet 23 is disposed on the disk surface that is movable by the displacement means 50. It is comprised by the permanent magnet arrangement | positioning disc 52 (refer FIG. 13).
変位手段５０は固定部１５の内部に配設され、第二永久磁石２３が配設された円板(図１３参照）を回転体１４に配設された第一永久磁石２０との距離を調整するために制御される。 The displacement means 50 is disposed inside the fixed portion 15 and adjusts the distance between the disk (see FIG. 13) on which the second permanent magnet 23 is disposed and the first permanent magnet 20 disposed on the rotating body 14. To be controlled.
例えば、外部電源４８にてモータ駆動を行う場合には、変位手段５０にて回転体１４の第一永久磁石２０と第二永久磁石２３との距離を離間させることで永久磁石相互の磁界干渉を低減し、モータ駆動時の磁界の影響を解消する。 For example, when the motor is driven by the external power supply 48, the displacement means 50 causes the magnetic field interference between the permanent magnets by separating the distance between the first permanent magnet 20 and the second permanent magnet 23 of the rotating body 14. Reduce the influence of the magnetic field when driving the motor.
図１２は実施例３の固定部コイル円板５１の水平断面図である。 FIG. 12 is a horizontal sectional view of the fixed portion coil disk 51 of the third embodiment.
第二コイル２４が配設され、回転軸１３を軸支する回転軸支持部２５で構成される。 A second coil 24 is disposed, and includes a rotation shaft support portion 25 that supports the rotation shaft 13.
第二コイル２４は回転軸支持部２５から同心円上の内周部および、外周へ配設される。 The second coil 24 is disposed from the rotating shaft support portion 25 to the inner peripheral portion and the outer periphery on a concentric circle.
図１３は実施例３の固定部永久磁石円板５２の水平断面図である。 FIG. 13 is a horizontal sectional view of the fixed portion permanent magnet disk 52 of the third embodiment.
第二永久磁石２３は回転軸１３を中心とした同心円上の外周へ配設される。 The second permanent magnet 23 is disposed on the outer circumference on a concentric circle with the rotation shaft 13 as the center.
これは、回転体１４と接近させた場合に、回転体１４に配設される第一永久磁石２０と磁界による影響を低減するために相互の距離を離間させるためである。 This is because the distance between the first permanent magnet 20 disposed on the rotating body 14 and the magnetic field when the rotating body 14 is approached is reduced in order to reduce the influence of the magnetic field.
図１４は実施例３の固定部１５のブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram of the fixing unit 15 according to the third embodiment.
固定部１５は第二永久磁石２３、第二コイル２４、電力回収部４１等にて構成される。 The fixed part 15 includes a second permanent magnet 23, a second coil 24, a power recovery part 41, and the like.
電力回収部４１は、第二回転速度算出手段４２、システム制御手段４３、電力回収手段４４、負荷制御手段４５、第二モータ制御手段４６、変位手段制御部５３、蓄電部４７にて構成される。 The power recovery unit 41 includes a second rotation speed calculation unit 42, a system control unit 43, a power recovery unit 44, a load control unit 45, a second motor control unit 46, a displacement unit control unit 53, and a power storage unit 47. .
変位手段制御部５３はシステム制御手段４３の制御に基づき、変位手段５０を駆動し回転体１４の第一永久磁石２０と固定部１５の第二永久磁石２３との距離を調整する。 Based on the control of the system control unit 43, the displacement unit control unit 53 drives the displacement unit 50 to adjust the distance between the first permanent magnet 20 of the rotating body 14 and the second permanent magnet 23 of the fixed unit 15.
システム制御手段４３は外部電源４８によるモータ駆動を行う場合には、変位手段５０を制御し回転体１４の第一永久磁石２０と固定部１５の第二永久磁石２３との距離をＬ１とする。 When the motor is driven by the external power supply 48, the system control means 43 controls the displacement means 50 so that the distance between the first permanent magnet 20 of the rotating body 14 and the second permanent magnet 23 of the fixed portion 15 is L1.
また、外部電源４８によるモータ駆動を行わない場合には、変位手段５０を制御し回転体１４の第一永久磁石２０と固定部１５の第二永久磁石２３との距離をＬ２とする。 When the motor is not driven by the external power supply 48, the displacement means 50 is controlled so that the distance between the first permanent magnet 20 of the rotating body 14 and the second permanent magnet 23 of the fixed portion 15 is L2.
本実施例では固定部１５に配設された第二永久磁石２３を変位させるようにしたが、回転体１４にて同様に制御してもよい。 In the present embodiment, the second permanent magnet 23 disposed in the fixed portion 15 is displaced, but it may be similarly controlled by the rotating body 14.
また、回転体１４を第一永久磁石２０と第二永久磁石２３の相互による引き付け合う特性を利用し、回転体１４の位置固定を行うために用いてもよい。 Further, the rotating body 14 may be used to fix the position of the rotating body 14 by utilizing the mutual attractive characteristics of the first permanent magnet 20 and the second permanent magnet 23.
また、回転体１４の回転速度調節を行うために制御してもよい。 Moreover, you may control in order to adjust the rotational speed of the rotary body 14. FIG.
以上説明したように本発明に係る太陽電池モータを使用した駆動装置によれば、回転体と固定部の永久磁石の相互距離を可変することで、回転動作時における磁界の影響を低減し特に回転初期における回転を容易にできる。 As described above, according to the driving device using the solar cell motor according to the present invention, by changing the mutual distance between the rotating body and the permanent magnet of the fixed portion, the influence of the magnetic field during the rotating operation is reduced, and in particular the rotation. Initial rotation can be facilitated.
また、回転体および固定部に各々に変位手段を設け制御することにより、モータ駆動、発電および、電力送電を状況に応じて効率よく行える。 In addition, by providing and controlling the displacing means in each of the rotating body and the fixed portion, motor drive, power generation, and power transmission can be performed efficiently according to the situation.
更に、回転体の回転速度の調整も行える。 Furthermore, the rotational speed of the rotating body can be adjusted.
以下、本発明の実施例４よりなる太陽電池モータを使用した駆動装置について図１５〜図２１に基づき説明する。尚、上記実施例１、実施例２および、実施例３における説明と同様となる部材等の説明は省略する。 Hereinafter, the drive device using the solar cell motor which consists of Example 4 of this invention is demonstrated based on FIGS. 15-21. In addition, description of the member etc. which are the same as the description in the said Example 1, Example 2, and Example 3 is abbreviate | omitted.
まず、図１５は実施例４の主要な構成を示す分解斜視図である。
実施例４の太陽電池モータを使用した駆動装置は、太陽光発電部１０、回転軸１３、回転体１４、図１５、図１６の下方に配設される固定部１５、図１５、図１６の上方に配設される固定上部６１、４本の位置固定軸６２等にて構成される。
First, FIG. 15 is an exploded perspective view showing a main configuration of the fourth embodiment.
The driving device using the solar cell motor of the fourth embodiment includes a photovoltaic power generation unit 10, a rotating shaft 13, a rotating body 14, a fixing unit 15 disposed below FIGS. 15 and 16, and FIGS. A fixed upper portion 61 disposed above, four position fixing shafts 62, and the like are included.
太陽光発電部１０は図示しない太陽電池にて構成され、回転軸１３と連動して動くように固定された羽６３に配設される。 The photovoltaic power generation unit 10 is configured by a solar cell (not shown), and is disposed on a wing 63 that is fixed so as to move in conjunction with the rotating shaft 13.
回転軸１３は両端を固定部１５と固定上部６１で軸支される。 The rotating shaft 13 is pivotally supported at both ends by a fixed portion 15 and a fixed upper portion 61.
図１５に示すように、回転体１４はそれぞれ太陽光発電部１０が両面に貼り付けられた２枚の羽６３と、図１、図２の上方に配設される第一円板部６４と、図１、図２の下方に配設される第二円板部６５により構成される。第一円板部６４と第二円板部６５は羽６３を挟持した状態で回転軸１３に固着される。これにより、回転体１４は回転軸１３と共に回転する。 As shown in FIG. 15, each of the rotating bodies 14 includes two wings 63 each having the photovoltaic power generation unit 10 attached to both surfaces thereof, and a first disc portion 64 disposed above FIGS. 1 and 2. 1 and FIG. 2, the second disk portion 65 is provided below. The first disc portion 64 and the second disc portion 65 are fixed to the rotary shaft 13 with the wings 63 being sandwiched. As a result, the rotating body 14 rotates together with the rotating shaft 13.
第一円板部６４には第一コイル２１が配設され、第二円板部６５には第一永久磁石２０が配設される。 The first coil 21 is disposed on the first disk portion 64, and the first permanent magnet 20 is disposed on the second disk portion 65.
固定部１５には第二コイル２４が、固定上部６１には第二永久磁石２３が配設され、固定部１５と固定上部６１は４本の位置固定軸６２と８本のビス６６で連結される。 The second coil 24 is disposed in the fixed portion 15, and the second permanent magnet 23 is disposed in the fixed upper portion 61. The fixed portion 15 and the fixed upper portion 61 are connected by four position fixing shafts 62 and eight screws 66. The
以上の構成により、風力を得られ羽６３が回転を始めると第二円板部６５の第一永久磁石２０と固定部１５の第二コイル２４との間で磁界の変化が発生し、第二コイル２４へ電流が流れ発電が行われる。 With the above configuration, when wind force is obtained and the wing 63 starts to rotate, a change in the magnetic field occurs between the first permanent magnet 20 of the second disc portion 65 and the second coil 24 of the fixed portion 15, and the second A current flows through the coil 24 to generate power.
また、太陽光発電部１０の発電電力を第一円板部６４の第一コイル２１へ供給制御することにより、磁界の極を制御し固定上部６１に配設された第二永久磁石２３との間でモータ駆動を行い、回転体１４を回転させる。風力による回転軸１３の回転方向と、太陽光発電部１０による回転軸１３の回転方向は同一となっている。このようにして、太陽光と風力のエネルギーが合わさって回転軸１３が回転され、発電される。 In addition, by controlling the power generated by the photovoltaic power generation unit 10 to the first coil 21 of the first disc portion 64, the pole of the magnetic field is controlled and the second permanent magnet 23 disposed on the fixed upper portion 61. The motor is driven between them to rotate the rotating body 14. The rotation direction of the rotating shaft 13 by wind power and the rotating direction of the rotating shaft 13 by the solar power generation unit 10 are the same. In this way, the rotating shaft 13 is rotated by the combined energy of sunlight and wind power, and power is generated.
図２０は実施例４の回転体１４のブロック図である。 FIG. 20 is a block diagram of the rotating body 14 of the fourth embodiment.
風速算出手段７１は図示しない風速計からの出力に基づき風速を算出し、電力供給制御部３３へ通知する。 The wind speed calculation means 71 calculates the wind speed based on an output from an anemometer (not shown) and notifies the power supply control unit 33 of the wind speed.
太陽電池温度測定手段７２は図示しない太陽電池の温度を測定し、電力供給制御部３３へ通知する。 The solar cell temperature measuring means 72 measures the temperature of a solar cell (not shown) and notifies the power supply control unit 33 of the temperature.
電力供給制御部３３は風速算出手段７１からの風速情報と、太陽電池温度測定手段７２らの温度情報に基づき、第一回転速度算出手段３１あるいは、第二回転速度算出手段４２（図１４参照）により回転体１４が回転していないと判断された場合には、第一モータ制御手段３４へ電力供給を行い、回転体１４を回転させる。 The power supply control unit 33 is based on the wind speed information from the wind speed calculating means 71 and the temperature information from the solar cell temperature measuring means 72, etc., and the first rotational speed calculating means 31 or the second rotational speed calculating means 42 (see FIG. 14). If it is determined that the rotating body 14 is not rotating, power is supplied to the first motor control means 34 to rotate the rotating body 14.
なお、固定部１５から回転体１４への情報の伝達は、図示しない無線通信手段により相互に授受可能とするものである。 Note that the transmission of information from the fixing unit 15 to the rotating body 14 can be mutually transmitted and received by wireless communication means (not shown).
図２１は実施例４の回転体１４の電力供給制御部３３の主要な動作を示すフローチャートである。 FIG. 21 is a flowchart illustrating main operations of the power supply control unit 33 of the rotating body 14 according to the fourth embodiment.
まず、ステップＳ３０１にて第一回転速度算出手段３１あるいは、第二回転速度算出手段４２（図１４参照）により回転体１４が停止しているかを調べる。 First, in step S301, it is checked whether the rotating body 14 is stopped by the first rotation speed calculation means 31 or the second rotation speed calculation means 42 (see FIG. 14).
停止していると判断された場合には、ステップＳ３０１に戻る。 If it is determined that it has stopped, the process returns to step S301.
回転していると判断された場合には、ステップＳ３０２にて風速算出手段７１から得られた風速と、閾値ＳＨ３０１の比較を行う。 If it is determined that the vehicle is rotating, the wind speed obtained from the wind speed calculating means 71 is compared with the threshold value SH301 in step S302.
風速が閾値ＳＨ３０１以下であった場合は、ステップＳ３０３にて太陽電池温度測定手段７２から得られた温度と閾値ＳＨ３０２の比較を行う。 When the wind speed is equal to or lower than the threshold value SH301, the temperature obtained from the solar cell temperature measuring means 72 is compared with the threshold value SH302 in step S303.
ステップＳ３０２にて風速が閾値ＳＨ３０１を超えた場合、あるいは、ステップＳ３０３にて温度が閾値ＳＨ３０２を超えた場合には、ステップＳ３０４にて第一モータ制御手段３４への給電を開始し回転体１４を回転させる。ステップＳ３０３にて温度が閾値ＳＨ３０２を超えなかった場合には、ステップ３０１に戻る。 If the wind speed exceeds the threshold value SH301 in step S302, or if the temperature exceeds the threshold value SH302 in step S303, power supply to the first motor control means 34 is started in step S304, and the rotating body 14 is turned on. Rotate. If the temperature does not exceed the threshold value SH302 in step S303, the process returns to step 301.
以上説明したように本発明に係る太陽電池モータを使用した駆動装置によれば、太陽光発電で得られた発電電力に加え、風力発電により得られた発電電力が利用可能となる。 As described above, according to the drive device using the solar cell motor according to the present invention, the generated power obtained by wind power generation can be used in addition to the generated power obtained by solar power generation.
また、風力発電を効率よく行うためにカットイン未満の風速にて太陽光発電で得られた電力を直接補助駆動に利用できる。 In addition, in order to efficiently perform wind power generation, electric power obtained by solar power generation at a wind speed less than cut-in can be directly used for auxiliary driving.
また、太陽光発電にて発電効率の低下要因となる太陽電池の温度上昇を太陽電池部を回転させることで防止できる。 Moreover, the temperature rise of the solar cell, which is a factor for reducing the power generation efficiency in solar power generation, can be prevented by rotating the solar cell unit.
以下、本発明の実施例５よりなる太陽電池モータを使用した駆動装置について図２２〜図２３に基づき説明する。尚、上記実施例１、実施例２、実施例３および、実施例４における説明と同様となる部材等の説明は省略する。 Hereinafter, the drive device using the solar cell motor which consists of Example 5 of this invention is demonstrated based on FIGS. 22-23. In addition, description of the member etc. which are the same as the description in the said Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4 is abbreviate | omitted.
まず、図２２は実施例５の主要な構成を示した図である。 First, FIG. 22 is a diagram showing a main configuration of the fifth embodiment.
図２２Ａに示すように、実施例５の太陽電池モータを使用した駆動装置は、太陽光や風力により発電する発電部８１と、発電部８１を回動自在に軸支する支持体８２からなる。発電部８１は回転軸１３と、回転軸１３に固着され回転軸と共に回転する回転体１４と、回転体１４を回動自在に軸支する固定部１５からなる。 As shown in FIG. 22A, the drive device using the solar cell motor of Example 5 includes a power generation unit 81 that generates power by sunlight or wind power, and a support 82 that pivotally supports the power generation unit 81. The power generation unit 81 includes a rotating shaft 13, a rotating body 14 that is fixed to the rotating shaft 13 and rotates together with the rotating shaft, and a fixed portion 15 that pivotally supports the rotating body 14.
回転体１４は回転軸１３の先端に固着された３枚の羽６３と、それぞれの羽６３の両面に貼り付けられた太陽光発電部１０と、回転軸１３に固着された１枚の第一円板部６４と、第一円板部６４に配設された複数の第一コイル２１と、回転軸１３に固着された３枚の第二円板部６５と、第二円板部６５に配設された複数の第一永久磁石２０からなる。 The rotating body 14 includes three wings 63 fixed to the tip of the rotating shaft 13, the solar power generation unit 10 attached to both surfaces of each of the wings 63, and one first fixed to the rotating shaft 13. The disc portion 64, the plurality of first coils 21 disposed on the first disc portion 64, three second disc portions 65 fixed to the rotating shaft 13, and the second disc portion 65 It consists of a plurality of first permanent magnets 20 arranged.
第一コイル２１は太陽光発電部１０と電気的に接続され、太陽光発電部の出力電流が第一コイル２１に流れる。尚、太陽光発電部１０は羽６３のみでなく露出する回転軸１３にも貼り付けられてもよい。 The first coil 21 is electrically connected to the solar power generation unit 10, and the output current of the solar power generation unit flows through the first coil 21. The photovoltaic power generation unit 10 may be attached not only to the wing 63 but also to the rotating shaft 13 that is exposed.
固定部１５は羽６３を露出して回転軸１３と回転体１４を覆う第一筐体８３と、回転軸１３を回動自在に軸支する２つの第一ラジアル軸受８４と、回転体１４のそれぞれの第一コイル２１に対向して配設される複数の第二永久磁石２３と、回転体１４のそれぞれの第一永久磁石２０に対向して配設される複数の第二コイル２４と、第二永久磁石２３と第二コイル２４が配設される取付具８５と、第一筐体８３に固着される支柱８６と、支柱８６に固着される第一歯車８７からなる。 The fixing portion 15 exposes the wing 63 to cover the rotary shaft 13 and the rotary body 14, two first radial bearings 84 that pivotally support the rotary shaft 13, and the rotary body 14. A plurality of second permanent magnets 23 disposed to face the respective first coils 21, a plurality of second coils 24 disposed to face the respective first permanent magnets 20 of the rotating body 14, It consists of a fixture 85 on which the second permanent magnet 23 and the second coil 24 are disposed, a column 86 fixed to the first housing 83, and a first gear 87 fixed to the column 86.
回転体１４の第一コイル２１と固定部１５の第二永久磁石２３で駆動回路８８を構成し、駆動回路８８は太陽光発電部１０の電力によって回転軸１３と回転体１４を回転させる。回転体１４の第一永久磁石２０と第二コイル２４で発電回路８９を構成し、発電回路８９は駆動回路８８による回転軸１３の回転や羽６３が受ける風力による回転軸１３の回転によって発電する。 A drive circuit 88 is configured by the first coil 21 of the rotating body 14 and the second permanent magnet 23 of the fixed portion 15, and the driving circuit 88 rotates the rotating shaft 13 and the rotating body 14 by the electric power of the photovoltaic power generation unit 10. A power generation circuit 89 is configured by the first permanent magnet 20 and the second coil 24 of the rotating body 14, and the power generation circuit 89 generates power by the rotation of the rotation shaft 13 by the drive circuit 88 and the rotation of the rotation shaft 13 by the wind force received by the wing 63. .
支持体８２は発電部８１の支柱８６を回動自在に軸支する２つの第二ラジアル軸受９０および１つのスラスト軸受９１と、支柱８６の第一歯車８７に歯合する第二歯車９２と、第二歯車９２を回転させる支柱用モータ９３と、支柱用モータ９３の回転を制御する制御回路９４と、支持体８２のこれらの構成を覆う第二筐体９５と、制御回路９４に風速の情報を送信する風速算出手段９６と、制御回路９４に照度の情報を送信する照度算出手段９７と、制御回路９４に太陽などの光源方向の情報を送信する光源方向検出部９８と、制御回路９４に風上とか風下などの風向き情報を送信する風上方向検出部９９からなる。光源方向検出部９８は例えば、図示しない予め太陽軌道を記憶させたＲＡＭまた／及び、ＲＯＭを搭載し読み出し、図示しない光センサにて微調整を行うように構成してもよい。 The support 82 includes two second radial bearings 90 and one thrust bearing 91 that pivotally support the column 86 of the power generation unit 81, a second gear 92 that meshes with the first gear 87 of the column 86, and A prop motor 93 that rotates the second gear 92, a control circuit 94 that controls the rotation of the prop motor 93, a second housing 95 that covers these configurations of the support 82, and wind speed information in the control circuit 94 Is transmitted to the control circuit 94, the light source direction detecting unit 98 is configured to transmit information on the light source direction such as the sun to the control circuit 94, and the control circuit 94 is transmitted to the control circuit 94. It comprises an upwind direction detection unit 99 that transmits wind direction information such as upwind or downwind. For example, the light source direction detection unit 98 may be configured to load and read out a RAM and / or ROM in which a solar trajectory is stored in advance (not shown) and perform fine adjustment with an optical sensor (not shown).
制御回路９４は風車の図示しないピッチ角制御部および図示しないヨー角制御部を制御し、閾値を超えた風速を検出した場合には風上の方向へ、閾値以下の風速を検出し且つ、閾値を超えた照度を検出した場合には光源の方向へ向けるように太陽光発電部１０を駆動する。 The control circuit 94 controls a pitch angle control unit (not shown) and a yaw angle control unit (not shown) of the windmill. When a wind speed exceeding the threshold value is detected, a wind speed below the threshold value is detected in the windward direction. When the illuminance exceeding 1 is detected, the solar power generation unit 10 is driven so as to be directed toward the light source.
図２３は実施例５の制御回路９４の主要な動作を示すフローチャートである。 FIG. 23 is a flowchart showing main operations of the control circuit 94 according to the fifth embodiment.
まず、ステップＳ４０１にて風速算出手段９６から得られた風速と、閾値ＳＨ４０１の比較を行う。 First, in step S401, the wind speed obtained from the wind speed calculating means 96 is compared with the threshold value SH401.
風速が閾値ＳＨ４０１を超えた場合には、ステップＳ４０２にて風上の方向へ太陽光発電部１０を向ける。 When the wind speed exceeds the threshold value SH401, the photovoltaic power generation unit 10 is directed toward the windward in step S402.
ステップＳ４０１にて風速が閾値ＳＨ４０１以下であった場合、ステップＳ４０３にて照度算出手段９７から得られた照度と、閾値ＳＨ４０２の比較を行う。 When the wind speed is equal to or lower than the threshold value SH401 in step S401, the illuminance obtained from the illuminance calculation means 97 in step S403 is compared with the threshold value SH402.
照度が閾値ＳＨ４０２以下であった場合には、ステップＳ４０２にて風上の方向へ太陽光発電部１０を向ける。 If the illuminance is less than or equal to the threshold SH402, the solar power generation unit 10 is directed in the windward direction in step S402.
照度が閾値ＳＨ４０２を超えた場合には、ステップＳ４０４にて光源の方向へ太陽光発電部１０を向ける。 If the illuminance exceeds the threshold SH402, the solar power generation unit 10 is directed toward the light source in step S404.
以上説明したように本発明に係る太陽電池モータを使用した駆動装置によれば、風力発電が行える環境では風力発電を行い、風力発電が行えない環境においては太陽光を追尾することで太陽光発電を行い環境に順応した発電を行うことができる。 As described above, according to the drive device using the solar cell motor according to the present invention, wind power generation is performed in an environment where wind power generation is possible, and solar power generation is performed by tracking sunlight in an environment where wind power generation cannot be performed. Power generation that is adapted to the environment.
以上説明したように本発明に係る太陽電池モータおよびこれを使用した駆動装置によれば、太陽電池モータ装置１が外部からの電力供給を必要とせず、太陽光発電部１０の温度上昇を防止し、太陽の位置が変化した場合でも効率の良い発電を行い、更に、効率的な風力発電を行い得られた電力を利用することができる。 As described above, according to the solar cell motor and the drive device using the solar cell motor according to the present invention, the solar cell motor device 1 does not require external power supply and prevents the solar power generation unit 10 from rising in temperature. Even when the position of the sun changes, efficient power generation can be performed, and furthermore, power obtained by performing efficient wind power generation can be used.
また、モータの回転速度の調整を行うと共に、太陽光発電部１２の余剰電力を容易に回転体から固定部へ取り出し、蓄電池へ充電を行うと共に外部への電力供給も行える。 Moreover, while adjusting the rotational speed of a motor, the surplus electric power of the solar power generation part 12 can be easily taken out from a rotary body to a fixed part, a storage battery can be charged and power can be supplied to the outside.
さらに、外部電力の供給あるいは、蓄電池へ充電された電力を利用することで太陽電池モータ１を風力、太陽光に依存しない駆動が行えユーザにとって利便性の高い太陽電池モータよびこれを使用した駆動装置を提供することが可能となる。 Further, the solar cell motor 1 can be driven independent of wind power and sunlight by using external power supply or the electric power charged in the storage battery, and the solar cell motor that is highly convenient for the user and a drive device using the same Can be provided.
なお、本発明は、太陽光発電部をモータの回転軸と回転体の一方または両方に配設したものであってもよい。 In addition, this invention may arrange | position the photovoltaic power generation part to one or both of the rotating shaft of a motor, and a rotary body.
本発明は、電力供給が得られず太陽光のあるところで動力源としての用途に利用できる。太陽光以外の動力源として、たとえば風力発電機の動力源としも使用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for use as a power source where sunlight cannot be supplied and there is sunlight. As a power source other than sunlight, for example, it can also be used as a power source of a wind power generator.
また、水力発電機の動力源としても利用できる。 It can also be used as a power source for hydroelectric generators.
１ 太陽電池モータ
１０ 太陽光発電部
１１ 電力送電部
１２ モータ部
１３ 回転軸
１４ 回転体
１５ 固定部
２０ 第一永久磁石
２１ 第一コイル
２２ 回転軸穴
２３ 第二永久磁石
２４ 第二コイル
２５ 回転軸支持部
３１ 第一回転速度算出手段
３２ ＭＰＰＴ制御手段
３３ 電力供給制御部
３４ 第一モータ制御手段
３５ 電磁誘導制御手段
４１ 電力回収部
４２ 第二回転速度算出手段
４３ システム制御手段
４４ 電力回収手段
４５ 負荷制御手段
４６ 第二モータ制御手段
４７ 蓄電部
４８ 外部電力
４９ 外部負荷
５０ 変位手段
５１ 固定部コイル配設円板
５２ 固定部永久磁石配設円板
５３ 変位手段制御部
６１ 固定上部
６２ 位置固定軸
６３ 羽
６４ 第一円板部
６５ 第二円板部
６６ ビス
７１ 風速算出手段
７２ 太陽電池温度測定手段
８１ 発電部
８２ 支持体
８３ 第一筐体
８４ 第一ラジアル軸受
８５ 取付具
８６ 支柱
８７ 第一歯車
８８ 駆動回路
８９ 発電回路
９０ 第二ラジアル軸受
９１ スラスト軸受
９２ 第二歯車
９３ 支柱用モータ
９４ 制御回路
９５ 第二筐体
９６ 風速算出手段
９７ 照度計算手段
９８ 光源方向検出部
９９ 風上方向検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell motor 10 Solar power generation part 11 Electric power transmission part 12 Motor part 13 Rotating shaft 14 Rotating body 15 Fixed part 20 First permanent magnet 21 First coil 22 Rotating shaft hole 23 Second permanent magnet 24 Second coil 25 Rotating shaft Support section 31 First rotation speed calculation means 32 MPPT control means 33 Power supply control section 34 First motor control means 35 Electromagnetic induction control means 41 Power recovery section 42 Second rotation speed calculation means 43 System control means 44 Power recovery means 45 Load Control means 46 Second motor control means 47 Power storage part 48 External power 49 External load 50 Displacement means 51 Fixed part coil arrangement disk 52 Fixed part permanent magnet arrangement disk 53 Displacement means control part 61 Fixed upper part 62 Position fixing shaft 63 Wings 64 First disk part 65 Second disk part 66 Screw 71 Wind speed calculation means 72 Solar cell temperature measurement means DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation part 82 Support body 83 1st housing | casing 84 1st radial bearing 85 Mounting tool 86 Support | pillar 87 1st gear 88 Drive circuit 89 Electric power generation circuit 90 2nd radial bearing 91 Thrust bearing 92 2nd gear 93 Motor 93 for support | pillar 94 Control circuit 95 Second casing 96 Wind speed calculating means 97 Illuminance calculating means 98 Light source direction detecting section 99 Upwind direction detecting section
Claims (12)
前記回転体には、前記太陽光発電部からの電力を前記回転体のコイルへ供給する電力供給制御部と、前記回転体の前記コイルに流れる電流を前記電力供給制御部にて制御することにより、前記固定部のコイルに磁束変化による起電力が誘起し誘導電流が流れ、また、前記回転体の回転により前記固定部のコイルに磁束変化による起電力が誘起し誘導電流が流れ、前記固定部のコイルからの電力を取り出す電力回収部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モータを使用した駆動装置。 A fixed portion that pivotally supports the rotating shaft, and a coil is disposed on each of the rotating body and the fixed portion,
The rotating body includes a power supply control unit that supplies power from the solar power generation unit to the coil of the rotating body, and a current that flows through the coil of the rotating body is controlled by the power supply control unit. An electromotive force due to a change in magnetic flux is induced in the coil of the fixed part and an induced current flows. Also, an electromotive force due to a change in magnetic flux is induced in the coil of the fixed part due to the rotation of the rotating body, and an induced current flows. The drive device using the solar cell motor according to claim 1, further comprising an electric power recovery unit that extracts electric power from the coil.
Solar cell temperature measuring means for measuring the surface temperature of the solar power generation unit, the temperature measured by the solar cell temperature measuring means exceeds a threshold, the first rotation speed calculation means or the second rotation 7. The solar cell motor according to claim 6, wherein when it is determined from the speed calculation means that the rotating body is stopped, the power supply control unit supplies power to the first motor control means. 8. Drive device using.
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