JPH11150974A - 直交流変換装置 - Google Patents
直交流変換装置Info
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- JPH11150974A JPH11150974A JP31515097A JP31515097A JPH11150974A JP H11150974 A JPH11150974 A JP H11150974A JP 31515097 A JP31515097 A JP 31515097A JP 31515097 A JP31515097 A JP 31515097A JP H11150974 A JPH11150974 A JP H11150974A
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- generator
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- rotating shaft
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流モータと発電機を用いた比較的簡単な方
法で、正弦波波形の交流電源電圧を安定して供給するこ
とのできる比較的小型軽量で低価格の直交流変換装置の
実現を課題とする。 【解決手段】 直流電源から供給される直流電圧を所定
の周波数の交流出力電圧に変換する直交流変換装置にお
いて、直流電源から供給される直流電圧によって回転す
る直流モータ１と、この直流モータ１の回転エネルギー
を電気エネルギーに変換し交流電源電圧を出力する発電
機２と、この発電機２の交流出力電圧および／または交
流出力周波数を監視して直流モータの回転数を制御する
サーボ回路３とを設ける。
法で、正弦波波形の交流電源電圧を安定して供給するこ
とのできる比較的小型軽量で低価格の直交流変換装置の
実現を課題とする。 【解決手段】 直流電源から供給される直流電圧を所定
の周波数の交流出力電圧に変換する直交流変換装置にお
いて、直流電源から供給される直流電圧によって回転す
る直流モータ１と、この直流モータ１の回転エネルギー
を電気エネルギーに変換し交流電源電圧を出力する発電
機２と、この発電機２の交流出力電圧および／または交
流出力周波数を監視して直流モータの回転数を制御する
サーボ回路３とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直交流変換装置に
関し、特に直流モータと発電機を用いた直交流変換装置
に関する。
関し、特に直流モータと発電機を用いた直交流変換装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の小型機器に用いられる直流−交流
変換器は、電気的に半導体素子などを用いて直流をスイ
ッチングして交流に変換を行っていた。このような構成
であるため、変換された交流波形はまず矩形波として現
れ、本来の正弦波にはなってはいなかった。したがっ
て、正弦波に近付けるために、低域ろ波器を用いてスイ
ッチング周波数の高調波成分を除去するなどの工夫をす
ることが行われている。しかし、この場合でも正確な正
弦波が要求される携帯電話の充電器等に対しては十分で
はなく、電源波形が悪いために本体機器にその影響が生
じるなどの不都合が発生していた。
変換器は、電気的に半導体素子などを用いて直流をスイ
ッチングして交流に変換を行っていた。このような構成
であるため、変換された交流波形はまず矩形波として現
れ、本来の正弦波にはなってはいなかった。したがっ
て、正弦波に近付けるために、低域ろ波器を用いてスイ
ッチング周波数の高調波成分を除去するなどの工夫をす
ることが行われている。しかし、この場合でも正確な正
弦波が要求される携帯電話の充電器等に対しては十分で
はなく、電源波形が悪いために本体機器にその影響が生
じるなどの不都合が発生していた。
【０００３】一方、モータと発電機との回転軸を直結し
て周波数の変換を行うモータ・ゼネレータの手法は古く
から知られた方法である。本発明はこのモータ・ゼネレ
ータの手法を用いて、小型の電子機器に対して正弦波波
形の交流を供給できる小型の直交流変換装置を実現する
ことを提唱する。
て周波数の変換を行うモータ・ゼネレータの手法は古く
から知られた方法である。本発明はこのモータ・ゼネレ
ータの手法を用いて、小型の電子機器に対して正弦波波
形の交流を供給できる小型の直交流変換装置を実現する
ことを提唱する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
スイッチングによる直流−交流変換ではスイッチング周
波数の高調波成分が残ることによる不都合が発生してい
た。
スイッチングによる直流−交流変換ではスイッチング周
波数の高調波成分が残ることによる不都合が発生してい
た。
【０００５】本発明は、直流モータと発電機を用いた比
較的簡単な方法で、正弦波波形の交流電源電圧を安定し
て供給することのできる比較的小型軽量で低価格の直交
流変換装置の実現を課題とする。
較的簡単な方法で、正弦波波形の交流電源電圧を安定し
て供給することのできる比較的小型軽量で低価格の直交
流変換装置の実現を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、直流電源から供給される直流電圧を所定
の周波数の交流出力電圧に変換する直交流変換装置にお
いて、前記直流電源から供給される直流電圧によって回
転する直流モータと、この直流モータの回転エネルギー
を電気エネルギーに変換し交流電圧を出力する発電機
と、この発電機の交流出力電圧および／または交流出力
周波数を監視して前記直流モータの回転数を制御する制
御手段とを具備することを特徴とする。
め、本発明は、直流電源から供給される直流電圧を所定
の周波数の交流出力電圧に変換する直交流変換装置にお
いて、前記直流電源から供給される直流電圧によって回
転する直流モータと、この直流モータの回転エネルギー
を電気エネルギーに変換し交流電圧を出力する発電機
と、この発電機の交流出力電圧および／または交流出力
周波数を監視して前記直流モータの回転数を制御する制
御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる直交流変
換装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１
は、本発明の直交流変換装置の一実施の形態の構成を示
すブロック図である。この実施の形態の構成は自動車内
等で、直流電源からパソコンなどの小型の電子機器に用
いる交流電源を取るために、車載型の直交流変換装置と
して用いた例を示している。
換装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図１
は、本発明の直交流変換装置の一実施の形態の構成を示
すブロック図である。この実施の形態の構成は自動車内
等で、直流電源からパソコンなどの小型の電子機器に用
いる交流電源を取るために、車載型の直交流変換装置と
して用いた例を示している。
【０００８】図１において、１は直流モータ、２は発電
機、３はサーボ回路、３−１は検出回路、４は直流モー
タ１と交流発電機２との共通軸である。直流モータ１は
車のシガーソケットから出力されている１２Ｖ直流電源
によって回転駆動される。この直流モータ１の回転によ
って同一の軸に接続されている発電機２が回転駆動さ
れ、交流電圧が発生する。この交流電圧および／または
周期は検出回路で検出され、所定の値を維持するように
サーボ回路３から交流電圧や周期に応じた信号を直流モ
ータ１に帰還して制御する。
機、３はサーボ回路、３−１は検出回路、４は直流モー
タ１と交流発電機２との共通軸である。直流モータ１は
車のシガーソケットから出力されている１２Ｖ直流電源
によって回転駆動される。この直流モータ１の回転によ
って同一の軸に接続されている発電機２が回転駆動さ
れ、交流電圧が発生する。この交流電圧および／または
周期は検出回路で検出され、所定の値を維持するように
サーボ回路３から交流電圧や周期に応じた信号を直流モ
ータ１に帰還して制御する。
【０００９】発電機２から発電される交流電圧の周波数
は発電機２の回転子の回転数と極数などで決まり、回転
数に比例する。また、発電機の交流出力電圧Ｖｏは一般
に式（１）で表される。 Ｖｏ＝Ｋ１ＢＮ−Ｒ１Ｉ１ （１） ここで Ｋ１：発電機の構造定数 Ｂ：界磁巻線による磁束密度 Ｎ：発電機回転子の回転数 Ｒ１：発電機巻線の抵抗 Ｉ１：発電機からの出力電流 である。
は発電機２の回転子の回転数と極数などで決まり、回転
数に比例する。また、発電機の交流出力電圧Ｖｏは一般
に式（１）で表される。 Ｖｏ＝Ｋ１ＢＮ−Ｒ１Ｉ１ （１） ここで Ｋ１：発電機の構造定数 Ｂ：界磁巻線による磁束密度 Ｎ：発電機回転子の回転数 Ｒ１：発電機巻線の抵抗 Ｉ１：発電機からの出力電流 である。
【００１０】これから出力電流Ｉ１、磁束密度Ｂが一定
のとき、発電機の出力電圧Ｖｏを一定に保つには回転数
Ｎを一定にすればよいことが分かる。したがって、サー
ボ回路３は直流モータ１の回転数が所定の値を保つよう
に制御を行えばよいことになる。発電機にはバイクやオ
ートバイなどの２輪車のほとんどの発電に採用されてい
るような比較的小形の磁石式交流発電機を用いることに
する。
のとき、発電機の出力電圧Ｖｏを一定に保つには回転数
Ｎを一定にすればよいことが分かる。したがって、サー
ボ回路３は直流モータ１の回転数が所定の値を保つよう
に制御を行えばよいことになる。発電機にはバイクやオ
ートバイなどの２輪車のほとんどの発電に採用されてい
るような比較的小形の磁石式交流発電機を用いることに
する。
【００１１】直流モータの回転数Ｎは式（２）で表され
る。 Ｎ＝｛Ｖ−（ｒ＋Ｒ）Ｉ２｝／Ｋ２φ （２） ここで Ｖ：印加電圧 Ｉ２：電機子電流 ｒ：電機子内部抵抗 Ｒ：電機子直流抵抗 φ：界磁界 Ｋ２：モータ構造定数 である。
る。 Ｎ＝｛Ｖ−（ｒ＋Ｒ）Ｉ２｝／Ｋ２φ （２） ここで Ｖ：印加電圧 Ｉ２：電機子電流 ｒ：電機子内部抵抗 Ｒ：電機子直流抵抗 φ：界磁界 Ｋ２：モータ構造定数 である。
【００１２】ところで、小型モータとして良く用いられ
るのは直流分巻モータである。直流分巻モータにおいて
は界磁界φは一定であり、電機子直流抵抗Ｒをほぼ０と
考えると、Ｖ＞＞（ｒ＋Ｒ）Ｉとなって回転数Ｎはほぼ
印加電圧Ｖに比例することになる。したがって、適当な
方法で印加電圧Ｖを制御してやることにより、直流モー
タの回転数Ｎを保つことができ、発電機２から発電され
る交流出力電圧の周波数や交流出力電圧Ｖｏを制御する
ことができる。
るのは直流分巻モータである。直流分巻モータにおいて
は界磁界φは一定であり、電機子直流抵抗Ｒをほぼ０と
考えると、Ｖ＞＞（ｒ＋Ｒ）Ｉとなって回転数Ｎはほぼ
印加電圧Ｖに比例することになる。したがって、適当な
方法で印加電圧Ｖを制御してやることにより、直流モー
タの回転数Ｎを保つことができ、発電機２から発電され
る交流出力電圧の周波数や交流出力電圧Ｖｏを制御する
ことができる。
【００１３】図２は、本発明の第２の実施の形態の構成
を示すブロック図である。便利のために、図２におい
て、図１と同じ機能をもつ要素に対しては同じ番号を付
すようにしている。図１に示した先の実施の形態ではモ
ータ電機子の軸と発電機回転子の軸とを直結するように
説明した。しかし、図２に示すようにモータ電機子の軸
と発電機回転子の軸との間にギヤボックス５を挿入する
ことによって、発電機回転子の回転数をモータ電機子の
回転数に対して一定の比率で変えることが可能になる。
これにより、モータを比較的低い回転数で回転させなが
ら高い周波数の交流出力を得たり、モータを比較的高い
回転数で回転させながら低い周波数の交流出力を得たり
することができる。
を示すブロック図である。便利のために、図２におい
て、図１と同じ機能をもつ要素に対しては同じ番号を付
すようにしている。図１に示した先の実施の形態ではモ
ータ電機子の軸と発電機回転子の軸とを直結するように
説明した。しかし、図２に示すようにモータ電機子の軸
と発電機回転子の軸との間にギヤボックス５を挿入する
ことによって、発電機回転子の回転数をモータ電機子の
回転数に対して一定の比率で変えることが可能になる。
これにより、モータを比較的低い回転数で回転させなが
ら高い周波数の交流出力を得たり、モータを比較的高い
回転数で回転させながら低い周波数の交流出力を得たり
することができる。
【００１４】図３は、本発明の第３の実施の形態の構成
を示すブロック図である。便利のために、図３におい
て、図１および図２と同じ機能をもつ要素に対しては同
じ番号を付すようにしている。この実施の形態が図１に
示した実施の形態と異なる点は、共通軸４に慣性手段で
あるフライホイール６が設けられている点である。この
フライホイール６は慣性力により直流電源の変動時や瞬
断時に回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する
機能があり、発電機２の回転を安定にし交流出力電圧の
変動を少なくする効果がある。また、直流モータ１の回
転数の制御を直流電源のオンオフ制御で行うことも可能
になる。以上の実施の形態で、発電機２の交流出力電圧
をトランスを用いて適当な値にまで昇圧したり、降圧し
たりできることはいうまでもない。
を示すブロック図である。便利のために、図３におい
て、図１および図２と同じ機能をもつ要素に対しては同
じ番号を付すようにしている。この実施の形態が図１に
示した実施の形態と異なる点は、共通軸４に慣性手段で
あるフライホイール６が設けられている点である。この
フライホイール６は慣性力により直流電源の変動時や瞬
断時に回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する
機能があり、発電機２の回転を安定にし交流出力電圧の
変動を少なくする効果がある。また、直流モータ１の回
転数の制御を直流電源のオンオフ制御で行うことも可能
になる。以上の実施の形態で、発電機２の交流出力電圧
をトランスを用いて適当な値にまで昇圧したり、降圧し
たりできることはいうまでもない。
【００１５】以上のように、本発明の実施の形態では直
流モータと発電機とサーボ回路を用いて直交流変換装置
を実現した。これらの構成要素には既成の市販商品をそ
のまま利用することができるので、比較的廉価に装置を
構成することができる。また、直流モータや磁石式の発
電機等は近年比較的小型なものが生まれているので装置
構成も比較的小型に実現することができる。
流モータと発電機とサーボ回路を用いて直交流変換装置
を実現した。これらの構成要素には既成の市販商品をそ
のまま利用することができるので、比較的廉価に装置を
構成することができる。また、直流モータや磁石式の発
電機等は近年比較的小型なものが生まれているので装置
構成も比較的小型に実現することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、直流電源から供給される直流電圧を所定の周波
数の交流出力電圧に変換する直交流変換装置において、
直流電源から供給される直流電圧によって回転する直流
モータと、この直流モータの回転エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し交流電源電圧を出力する発電機と、この
発電機の交流出力電圧および／または交流出力周波数を
監視して直流モータの回転数を制御する制御手段とを具
備することを特徴とする。これにより、比較的簡単な方
法で、正弦波波形の交流電源電圧を安定して供給するこ
とのできる小型軽量で低価格の直交流変換装置を実現す
ることができる。
発明は、直流電源から供給される直流電圧を所定の周波
数の交流出力電圧に変換する直交流変換装置において、
直流電源から供給される直流電圧によって回転する直流
モータと、この直流モータの回転エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し交流電源電圧を出力する発電機と、この
発電機の交流出力電圧および／または交流出力周波数を
監視して直流モータの回転数を制御する制御手段とを具
備することを特徴とする。これにより、比較的簡単な方
法で、正弦波波形の交流電源電圧を安定して供給するこ
とのできる小型軽量で低価格の直交流変換装置を実現す
ることができる。
【００１７】本発明の請求項２の発明は、直流モータの
回転軸と発電機の回転軸とを直結することを特徴とす
る。
回転軸と発電機の回転軸とを直結することを特徴とす
る。
【００１８】本発明の請求項３の発明は、直流モータの
回転軸と発電機の回転軸とを複数の歯車を介して結合す
ることを特徴とする。これらにより、必要とする周波数
の正弦波波形の交流電源電圧を容易に実現することがで
きる。
回転軸と発電機の回転軸とを複数の歯車を介して結合す
ることを特徴とする。これらにより、必要とする周波数
の正弦波波形の交流電源電圧を容易に実現することがで
きる。
【００１９】本発明の請求項４の発明は、直流モータの
回転軸または発電機の回転軸にフライホイールなどの慣
性手段を設けたことを特徴とする。これにより、直流電
源の変動時や瞬断時に交流出力電圧の変動を少なくし安
定した交流電源電圧が得られる効果がある。
回転軸または発電機の回転軸にフライホイールなどの慣
性手段を設けたことを特徴とする。これにより、直流電
源の変動時や瞬断時に交流出力電圧の変動を少なくし安
定した交流電源電圧が得られる効果がある。
【００２０】以上の結果から、本発明の直交流変換装置
はことに車載用の交流電源としてのようとに適してお
り、自動車内で交流電源を必要とする機器を使用する場
合などに有効である。
はことに車載用の交流電源としてのようとに適してお
り、自動車内で交流電源を必要とする機器を使用する場
合などに有効である。
【図１】本発明の直交流変換装置の一実施の形態の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】本発明の直交流変換装置の他の実施の形態の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図３】本発明の直交流変換装置の他の実施の形態の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
１…直流モータ、２…発電機、３…サーボ回路、３−１
…検出回路、４…共通軸、５…ギヤボックス、６…フラ
イホイール。
…検出回路、４…共通軸、５…ギヤボックス、６…フラ
イホイール。
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電源から供給される直流電圧を所定
の周波数の交流出力電圧に変換する直交流変換装置にお
いて、 前記直流電源から供給される直流電圧によって回転する
直流モータと、 この直流モータの回転エネルギーを電気エネルギーに変
換し交流電圧を出力する発電機と、 この発電機の交流出力電圧および／または交流出力周波
数を監視して前記直流モータの回転数を制御する制御手
段とを具備することを特徴とする直交流変換装置。 - 【請求項２】 前記直流モータの回転軸と前記発電機の
回転軸とを直結することを特徴とする請求項１に記載の
直交流変換装置。 - 【請求項３】 前記直流モータの回転軸と前記発電機の
回転軸とを複数の歯車を介して結合することを特徴とす
る請求項１に記載の直交流変換装置。 - 【請求項４】 前記直流モータの回転軸または前記発電
機の回転軸に慣性手段を具備することを特徴とする請求
項１ないし請求項３のいずれかに記載の直交流変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515097A JPH11150974A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 直交流変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31515097A JPH11150974A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 直交流変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150974A true JPH11150974A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18062026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31515097A Pending JPH11150974A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 直交流変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11150974A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013002306A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | 株式会社Ｑｕａｎ Ｊａｐａｎ | 電力変換器 |
| JP2014023412A (ja) * | 2012-07-24 | 2014-02-03 | Global Link Co Ltd | 給電システム |
| WO2014200193A1 (ko) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | 주식회사 엘지화학 | 양방향 전력 변환 장치 |
-
1997
- 1997-11-17 JP JP31515097A patent/JPH11150974A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013002306A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | 株式会社Ｑｕａｎ Ｊａｐａｎ | 電力変換器 |
| JP5142172B1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-02-13 | 株式会社Ｑｕａｎ Ｊａｐａｎ | 電力変換器 |
| JP2014023412A (ja) * | 2012-07-24 | 2014-02-03 | Global Link Co Ltd | 給電システム |
| WO2014200193A1 (ko) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | 주식회사 엘지화학 | 양방향 전력 변환 장치 |
| JP2015523051A (ja) * | 2013-06-12 | 2015-08-06 | エルジー・ケム・リミテッド | 両方向電力変換装置 |
| CN104919683A (zh) * | 2013-06-12 | 2015-09-16 | 株式会社Lg化学 | 双向功率转换设备 |
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