JP4331786B1

JP4331786B1 - 省エネ型電力・動力発生装置

Info

Publication number: JP4331786B1
Application number: JP2008226913A
Authority: JP
Inventors: 富夫岸田
Original assignee: 富夫岸田
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2028-09-04
Also published as: JP2010035398A

Abstract

【課題】エンジンを使わないでバッテリーの電力だけでモーターを動かし動力を得ながら、バッテリーの放電量を少しでも少なくすることを課題とする。
【解決手段】フライホイール（１）とその特性を引き出すために、電動モーター（６）とモーター発電機（５）とバッテリー（２０）を使って、モーター発電機（５）は発電機能とモーター動力として使い、回転しない中心軸（２）上でフライホイール（１）を電動モーター（６）のベルト（８）駆動とモーター発電機（５）のモーター使用で回転させることにより回転動力を得て、伝動部品（７）によって外付けの機械に動力を伝達させることを解決手段とした。
【選択図】図１

Description

この発明は省エネ型の電力・動力発生装置に関するものである。

従来の電力・動力発生装置は家庭、工場の電源からの電力を使って電動モーターを回転させ、駆動軸に連結させて動力を得ていた。電源がないところではエンジン（内燃機関）を使って動力を得ていた。又、エンジン発電機から作られる電力を使って電動モーターを回転させて動力を得ていた。エンジンを使わない方法では、バッテリーだけを使用して電動モーターを回転させ、駆動軸と連結させて動力を得ていたが、バッテリーの容量が多いものは充電回数が少なくて済むが、バッテリーの容量が少ないものは電力不足がおき、何度も充電して電動モーターを回転させ、駆動軸に連結させて動力を得ていた。
特開２００７−１６６７２５号公報特開２００７−０８２３８７号公報

エンジン（内燃機関）を使わないで電源であるバッテリーだけの電力を使用して、モーターを動かすことを目的とし、バッテリーの容量が少ないものでも放電量を少しでも減らし、動力を使うことによりバッテリーの放電量が多くならないようにモーターを回転させ、発電機能と動力を得る方法を考え解決することを課題とする。

フライホイール（１）を電動モーター（６）でベルト（８）を介して回転させることにより、フライホイールの特性である遠心力による慣性力とテコの原理の応用を使って外付けの機械の伝動部品や駆動軸を小さな力で容易に回転できるように考え、フライホイール（１）の中心穴にある円筒状の回転軸の先端に伝動部品（７）を取り付けられるようにした。又、モーター発電機（５）をフライホイール（１）の前の外周側面に取り付けることにより発電機能と、より多くの動力を容易に発生できるようにするために、図１と図２と図３を使って説明する。

第一の発明はフライホイール（１）と電動モーター（６）とモーター発電機（５）とバッテリー（２０）を使って発電機能と動力を発生させるために、又、フライホイール（１）の後の側面に、その中心と同心になるように伝動部品（７）であるギア、プーリー、チェーンホイールなどを取り付けられるようにするために、フライホイール（１）を支える回転しない固定した中心軸（２）を設け、その中心軸（２）は中心軸受け台（４）で動かぬように固定し支えられている。フライホイール（１）の中心穴には円筒状の軸（３）を設け動かぬよう固定し、その円筒状の軸（３）の内径の両端にはベアリング（９）によって中心軸（２）上で円筒状の軸（３）をフライホイール（１）と共に回転可能にしてある。その円筒状の軸（３）の先端はキー溝（１０）を設けることによって伝動部品（７）を取り付けられるようにしてあり、その伝動部品（７）によってフライホイール（１）の回転動力の伝達が行われ、外付けの機械の伝動部品を回転させることにより、その機械を動かすことができるようになっている。フライホイール（１）の前の外周側面にモーター発電機（５）を取り付けるために、フライホイール（１）の前の外周側面には鍔（２３）付きの円筒状のハウジング（１１）を設けてフライホイールと同心になるように鍔（２３）の部分で取り付ける。ハウジング（１１）の両端はマグネット（１７）の付いた円板状のロータ（回転子）（１６）を蓋のように取り付け、そのロータ（１６）の中心穴は中心軸（２）上に設けたキー（１９）で固定したセンタードラム（１２）の両端の段付きの箇所でベアリング（１３）によってロータ（１６）と共にハウジング（１１）を回転できるようにしてある。ハウジング（１１）のロータ（１６）は図１では両端と内側で四枚になっており、センタードラム（１２）と同心になるように取り付けた巻きコイル線（１５）の付いたステータ（固定子）（１４）は四枚のロータ（１６）の間に交互に間隔をとって接することなく三枚入り、発電力をより多く望むならステータ（１４）とロータ（１６）の枚数を増やしていけば発電機能は増大していき、モーターとして使うならばモーター動力は増大していく。センタードラム（１２）の中は空洞になっており、その中にステータ（１４）のコイル線（１８）が通って外に出ている。電動モーター（６）でベルト（８）駆動のみによってフライホイール（１）が回転することにより、モーター発電機はそのハウジング（１１）とマグネット（１７）が付いたロータ（１６）が回転し、ステータ（１４）の巻きコイル線（１５）に電気が発生し発電機能をもつ。バッテリー（２０）からの電気で電動モーター（６）を動かしベルト（８）駆動によってフライホイール（１）を回転させ、フライホイール（１）の回転動力を増大したい時にはバッテリー（２０）からの電気をモーター発電機（５）にも入れることにより、そのステーター（１４）の巻きコイル線（１５）に電気が流れることにより、マグネット（１７）が付いたローター（１６）を取り付けたハウジング（１１）の回転によってモーターとなりフライホイール（１）の外周側面を直接回転させることによって、電動モーター（６）のベルト（８）駆動によるフライホイール（１）の回転と共にフライホイール（１）の後の側面の中心にある円筒状の軸（３）の先端に取り付けられるようにした伝動部品（７）の回転動力の伝達によって外付けの機械を動かすことを最も特徴とする。

第二の発明はフライホイール（１）の回転から得られる動力を外付けの機械に伝達させるために、回転することなく固定される中心軸（２）を設け、その両端を中心軸受け台（４）で動かぬように固定し、その中心軸でフライホイール（１）を支え、フライホイール（１）の外周上にはベルト（８）溝を設け、フライホイール（１）の後の側面に伝動部品（７）であるギア、プーリー、チェーンホイールなどを取り付けられるように、フライホイール（１）の中心穴に円筒状の軸（３）を設け差し込み固定し、円筒状の軸（３）の両端の内径にベアリング（９）をはめ込み、中心軸上（２）で円筒状の軸（３）をフライホイール（１）と共に回転可能に保持させ、円筒状の軸（３）の先端には伝動部品（７）を取り付けられるようにキー溝（３）を設けたことを最も特徴とする。

第三の発明はフライホイール（１）の回転力と形の特性を使って発電機能と動力を発生させるように、長さが短く幅が広くて発電機能と動力の発生が大きいモーター発電機（５）をフライホイール（１）の前の側面に取り付けるために、鍔（２３）付きの円筒状のハウジング（１１）を設け、それをフライホイール（１）に同心になるように鍔（２３）の部分で取り付け、そのハウジング（１１）の両端にマグネット（１７）をつけた円板状のロータ（回転子）（１６）を蓋のように取り付け、その円板状のロータ（１６）はその中心穴にベアリング（１３）をはめ込み、回転しない中心軸（２）上に設けたキー（１９）で固定した円形のセンタードラム（１２）上の両端の段付きの箇所で回転可能に保持させ、フライホイール（１）の回転と共にハウジング（１１）とそれに取り付けた両端のロータ（１６）と内側のロータ（１６）を回転可能にさせている。又、センタードラム（１２）の中はコイル線（１８）が通るように空洞にしてある。センタードラム（１２）上には発電機能とモーター動力に合わせて巻きコイル線（１５）の付いた円板状のステータ（固定子）（１４）をハウジング（１１）の内側と両側に取り付けた円板状のロータ（回転子）（１６）と交互に接することなく間隔をおいて何枚か取り付けることによって発電機能とモーター動力を大きくできるようにしている。モーター発電機（５）の発電機能は電動モーター（６）のベルト（８）駆動のみでフライホイール（１）が回転することによってハウジング（１１）が回転し、それに取り付けたマグネット（１７）が付いたロータ（１６）が回転することによってステータ（１４）の巻きコイル線（１５）に電気が発生する。モーター発電機（５）をモーターとして使う時はモーター発電機（５）のステータ（１４）の巻きコイル線（１５）に電気を流すことによって、マグネット（１７）が付いたロータ（１６）を取り付けたハウジング（１１）の回転によってモーターとなり、直接フライホイール（１）の外周の側面を回転させることができるモーター発電機（５）を最も特徴とする。

第一の発明の効果は、固定した回転しない中心軸（２）上でフライホイール（１）を小さな電動モーター（６）でベルト（８）駆動によってフライホイール（１）の外周上で容易に回転させることができるため低回転時でもテコの原理が働くため回転動力を得ることができ、フライホイール（１）の中心穴に設けた円筒状の軸（３）の先端に取り付けた伝動部品（７）によって外付けの機械に動力の伝達ができ、フライホイール（１）の前の外周側面に長さが短くて幅の広いモーター発電機（５）を設けたことにより低回転時でも発電機能をもつ。又、フライホイール（１）の回転動力を多く必要とする場合はモーター発電機（５）にも電気を入れることによりハウジング（１１）が回転しモーターになりフライホイール（１）を直接回転させ、電動モーター（６）のベルト（８）駆動によるフライホイール（１）の回転と共に多大な動力を伝動部品（７）を介して外付けの機械に得られる利点がある。
第二の発明の効果は、中心軸（２）を回転させないで固定し、その中心軸（２）上でフライホイール（１）をその中心穴に設けた円筒状の軸（３）の内径の両端にあるベアリング（９）によって回転可能に保持し、フライホイール（１）の外周上に設けたベルト溝（２１）でベルト（８）を使って回転させることにより、低回転時でもテコの原理が働き動力を無駄なく伝達させることができ、ギア、プーリー、チェーンホイールなどの伝動部品（７）を円筒状の軸（３）の先端に取り付けられるようにしたことで動力を外付けの機械に伝達することができる利点がある。
第三の発明の効果は、フライホイール（１）の前の外周側面にモーター発電機（５）を取り付けることにより、中心軸（２）上にあるセンタードラム（１２）を土台とするため一般的なモーター発電機のように下の土台への取り付けが必要なくなるためコンパクトになり、又、モーター発電機（５）をモーターとして使うときはハウジング（１１）を回転させるためフライホイール（１）の外周上をベルト（８）で回転させる効力と同じになっているので動力の伝達に無駄がなく、さらにこのモーター発電機（５）は長さが短く幅が広い扁平型のため、ロータ（１６）のマグネット（１７）の取り付け位置やステータ（１４）の巻きコイル線（１５）の取り付け位置は直径方向の距離が長く取れるためフライホイール（１）の回転数が低くなってもロータ（１６）のマグネット（１７）がステータ（１４）の巻きコイル線（１５）上を通過する速度が速いため発電機能が高められ、モーターとして使用すれば多大な動力が得られる利点がある。

第一の発明の電動モーター（６）はバッテリー（２０）からの電気によってフライホイール（１）を一定低回転で回転させる小さな電動モーター（６）の使用方法でよく、フライホイール（１）の回転動力を多く必要とする場合はフライホイール（１）の前の側面に取り付けたモーター発電機（５）にもバッテリー（２０）からの電気を入れることによってモーターになり、そのモーターと電動モーター（６）とを使ってフライホイール（１）を回転させることになる。フライホイール（１）の前の側面に取り付けたモーター発電機（５）は発電機能をもつが、電動モーター（６）でベルト（８）駆動のみによってフライホイール（１）を回転させている時だけである。電動モーター（６）、モーター発電機（５）のモーターを使用するときはバッテリー（２０）からの直流電気をインバーターで交流に変換し電圧を上げてモーターを動かす方法がある。
第二の発明のフライホイール（１）の中心穴の内径と中心軸（２）上で回転する円筒状の軸（３）の外形はテーパーにすると固定度が強くなる。
第三の発明のモーター発電機（５）のステータ（１４）の巻きコイル線（１５）は発電機として使うときは鉄心がないほうが効率が良く、モーターとして使うときは鉄心があったほうが効率が良いため、一枚の円形のステータ（１４）には鉄心のある巻きコイル線（１５）と鉄心のない巻きコイル線（１５）と交互に偶数で取り付けてステータ（１４）とロータ（１６）の枚数を増やすか、一枚目の円形のステータ（１４）に鉄心のある巻きコイル線（１５）を全部取り付け、二枚目の円形のステータ（１４）は鉄心のない巻きコイル線（１５）を全部とりつけてステータ（１４）とロータ（１６）の枚数を増やしたほうが得策である。又、この発明のモーター発電機（５）のハウジング（１１）とその両側の蓋となるローター（１６）とセンタードラム（１２）には、モーター発電機（５）をモーターとして使用するときは巻きコイル線（１５）に過電流による熱が発生することがあるため、通気孔を設けたほうが良い。さらに、センタードラム（１２）はコイル線の配線をしやすいように空洞を多く設けたほうが良い。そして、ハウジング（１１）は強度を強めるためにその外側か内側に梁を付けたほうがいっそう強くなる。

電気自動車を例として説明すれば、この発明の装置をエンジンをはずした変速機の前に取り付けるために、変速機とこの発明の装置の間に回転動力を伝え回転数を変速機の必要回転数に変えるためのギアボックスを設ける。そのボックス内には、この発明の円筒状の軸（３）の先端に伝動部品（７）であるギアを取り付け、その下に変速機の駆動軸を回転させるギアを取り付ける。これによってこの発明と変速機は一体となる。この発明のフライホイール（１）が回転している時の変速機の中にあるクラッチはＯＮになっている時は変速機が動いていますが、ＯＦＦになっている時は変速機は動いていません。車が走行している時のクラッチはＯＮになっており、車が停止しているときはＯＦＦになっていますがフライホイール（１）は低回転しています。この時のフライホイールを回転させている電動モーター（６）はベルト（８）を介してプーリー（２２）で回しているフライホイール（１）を回転させるための最低限の低回転で回せる小さな電動モーター（６）で良いのです。この車が停止している状態においてフライホイール（１）の前に取り付けたモーター発電機（５）は少なからず発電機能を持っています。発進するときはモーター発電機（５）にもバッテリー（２０）からの電気を入れることによりハウジング（１１）が回転しモーターとなり、そのモーターのハウジング（１１）の回転と電動モーター（６）のベルト（８）駆動によってフライホイール（１）の回転力を強め走行するようになり、さらに速度を上げるとモーター発電機（５）はモーターそのものになっていきますが、発電機のステーター（１４）の巻きコイル線（１５）の取り付け方によって発電もできるようになります。自動車メーカーのＥＶ車やハイブリット車は車が止まっている時はモーターが動いていません。この発明はフライホイール（１）の回転力の遠心力からくる慣性の法則を使っているため、この発明の車はモーターだけで走っているのではなくフライホイール（１）の回転力を使って走っています。そしてフライホイールの大きさに合わせて発電機能とモーター動力の大きい長さが短くて幅のあるモーター発電機（５）を取り付けられるため、フライホイール（１）の直径が大きくなればモーター発電機（５）も大きくでき、マグネット（１７）や巻きコイル線（１５）の取り付けが直径方向に大きくとれるというメリットがあります。一般的に発電機のロータのマグネットがステータの巻きコイル線を通過する速度が直径の大きい発電機においては回転距離速度が速いため速く通過することにより、巻きコイル線に電圧の高い電流が流れます。逆に直径の小さい発電機では回転距離速度が遅いため低電圧、低電流になります。この発明のモーター発電機（５）はこの電気の効果的な作用を使っているものです。又、モーターとしても同じことが言えます。

最近の原油高（２００８年７月頃）によってガソリン・軽油の値段が上がり、化石燃料に代わる燃料やエンジンそのものを使わずに、電動モーターによっての動力を使う方法が盛んに試され研究されている。この発明はフライホイール（１）の回転力からくる遠心力による慣性力とテコの原理を使って小さな電動モーター（６）でベルト駆動によってフライホイール（１）を回転させ、円筒状の軸（３）の先端にある伝動部品（７）によって外付けの機械を動かし、フライホイール（１）の前に取り付けたモーター発電機（５）によって発電機能をもち、より大きな動力を発生させたいときはフライホイール（１）の前の外周側面に取り付けたモーター発電機（５）のハウジング（１１）の回転をモーターとして使い、電動モーター（６）のベルト（８）駆動と共に、強力なモーター動力でフライホイール（１）を回転させることにより回転動力を得て円筒状の軸（３）の先端にある伝動部品（７）によって動力を外付けの機械に伝達するようにした発明であり、エンジンを使わないコンプレッサー、水ポンプの動力源として、電気自動車の電力・動力の発生装置として産業上、社会に貢献することができる省エネ型電力・動力発生装置である。

この発明の構成を示す側面から見た中心断面図。この発明の構成を示す前から見た図。この発明の構成を示す後から見た図

１フライホイール
２中心軸
３円筒状の軸
４中心軸受け台
５モーター発電機
６電動モーター
７伝動部品
８ベルト
９円筒状の軸受けベアリング
１０伝動部品用キー溝
１１ハウジング
１２センタードラム
１３センタードラム用ベアリング
１４ステータ
１５巻きコイル線
１６ロータ
１７マグネット
１８コイル線
１９センタードラム用キー
２０バッテリー
２１ベルト溝
２２プーリー
２３ハウジングの鍔

Claims

フライホイール（１）の前の外周側面にモーター発電機（５）を取り付けられるように、又、フライホイール（１）の後の側面の中心部に伝動部品（７）を取り付けられるようにするために、回転しない中心軸（２）を設け、その中心軸（２）上でフライホイール（１）を支え回転させるために、中心軸受け台（４）で中心軸（２）を動かぬように固定し、フライホイール（１）の中心穴の内径に円筒状の軸（３）を設けて動かぬように固定し、その円筒状の軸（３）はその内径の両端に取り付けたベアリング（９）によって中心軸（２）上で回転可能に保持し、円筒状の軸（３）の先端にはその軸と同心になるように伝動部品（７）であるギア、プーリー、チェーンホイールなどを取り付けられるようにキー溝（１０）を設け、フライホイール（１）の前の外周側面には、その側面と同心で同回転するように鍔（２３）付きの円筒状のハウジング（１１）を設けて鍔（２３）の部分で取り付け、そのハウジング（１１）の両端は蓋となるマグネット（１７）が付いた円板状のロータ（回転子）（１６）がハウジング（１１）と同心になるように取り付けられ、その両端の円板状のロータ（１６）の中心穴は、中心軸（２）上に同心になるようにキー（１９）で固定された円形のセンタードラム（１２）を設けたその円周上の両端の段付きの箇所でベアリング（１３）によって回転可能に保持され、センタードラム（１２）上には巻きコイル線（１５）が付いた円板状のステータ（固定子）（１４）をセンタードラム（１２）上で同心になるようにハウジング（１１）の両端と内側に取り付けたロータ（１６）に交互に接することなく間隔をおいて取り付けたことを特徴とするモーター発電機（５）を設け、フライホイール（１）はその外周上にベルト溝（２１）を設け、バッテリー（２０）からの電気によって電動モーター（６）を動かし、そのモーターの軸に取り付けたプーリー（２２）によってベルト（８）駆動でフライホイール（１）を回転させることにより、フライホイール（１）の前の外周側面に取り付けたモーター発電機（５）はマグネット（１７）が付いたロータ（１６）を取り付けたハウジング（１１）の回転によってステータ（１４）の巻きコイル線（１５）に電気が発生する発電機能をもち、フライホイール（１）の中心穴にある円筒状の軸（３）の先端に取り付けられるようにした伝動部品（７）の回転によって外付けの機械に動力の伝達ができ、フライホイール（１）の回転動力を増大したいときはバッテリー（２０）からの電気をモーター発電機（５）にも入れ、モーター発電機（５）のステータ（１４）の巻きコイル線（１５）に電気が流れることによりマグネット（１７）が付いたロータ（１６）を取り付けたハウジング（１１）の回転によってモーターとなり直接フライホイール（１）の外周側面を回転させ、電動モーター（６）のベルト（８）駆動によるフライホイール（１）の回転と共に発生した回転動力はフライホイール（１）の中心穴にある円筒状の軸（３）の先端の伝動部品（７）によって外付け機械の伝動部品と連結、駆動させることにより、その機械を動かすことができることを特徴とする省エネ型電力・動力発生装置。
請求項１記載のフライホイール（１）を設け、フライホイール（１）をその外周上に設けたベルト溝（２１）でベルト（８）駆動によって電動モーター（８）を使って回転させる方法と、モーター発電機（５）のハウジング（１１）の回転によるモーターによってフライホイール（１）の外周側面で直接回転させる方法によって、回転しない中心軸（２）を設け、その中心軸（２）は中心軸受け台（４）で動かぬように固定され、中心軸（２）に支えられたフライホイール（１）の中心穴の内径に円筒状の軸（３）を設けて差し込んで動かぬように固定し、その円筒状の軸（３）は回転しない中心軸（２）上で円筒状の軸（３）の内径の両端に取り付けたベアリング（９）によってフライホイール（１）と共に回転可能に保持され、フライホイール（１）の回転動力を外付けの機械に伝達させるために円筒状の軸（３）の先端に伝動部品（７）であるギア、プーリー、チェーンホイールなどを取り付けられるようにキー溝（１０）を設けたことを特徴とする省エネ型電力・動力発生装置。
請求項１記載のフライホイール（１）の前の外周側面にモーター発電機（５）を取り付けるために、鍔（２３）付きの円筒状のハウジング（１１）を設けて、それをフライホイール（１）と同心になるように外周側面に鍔（２３）の部分で取り付け、そのハウジングの両端は蓋となるマグネット（１７）が付いた円板状のロータ（回転子）（１６）がハウジングと同心になるように取り付けられ、その両端の円板状のロータ（１６）の中心穴は中心軸（２）上に同心になるように設けたキー（１９）で固定された円形のセンタードラム（１２）の円周上の両端の段付きの箇所でベアリング（１３）によって回転可能に保持され、そのセンタードラム（１２）上には巻きコイル線（１５）が付いた円板状のステータ（固定子）（１４）をセンタードラム（１２）と同心になるようにハウジング（１１）に設けた両端と内側のロータ（１６）に交互に接することなく間隔をおいて取り付け、フライホイール（１）が回転することによってハウジング（１１）とそれに取り付けた両側と内側のマグネット（１７）が付いたロータ（１６）が回転しステータ（１４）の巻きコイル線（１５）に電気が発生して発電機能をもつモーター発電機（５）と、モーター発電機（５）のステータ（１４）の巻きコイル線（１５）に電気を流すことによってマグネット（１７）が付いたロータ（１６）を取り付けたハウジング（１１）の回転によってモーターとなりフライホイール（１）の外周側面を直接回転させるモーター発電機（５）を設けたことを特徴とする省エネ型電力・動力発生装置。