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公開番号2024083110
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-20
出願番号2022197442
出願日2022-12-09
発明の名称発電装置
出願人コアレスモータ株式会社
代理人個人,個人
主分類H02P 9/00 20060101AFI20240613BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】自然流体による発電電力が極小で有る場合でもバッテリーに充電できる発電装置を提供すること。
【解決手段】外力にて回転する羽根部と、該羽根部がロータ部と連動するよう取り付けられている発電機を備え、発電される出力をバッテリーに充電する装置である。前記発電機は複数の相で構成されたコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えてなり、前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び/又は並列の切替によって複数段切替のパターンを有し、当該コイル体の接続に用いるスイッチ素子としてノーマリーオン型とノーマリーオフ型の2タイプを併用することを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
外力にて回転する羽根部と、該羽根部がロータ部と連動するよう取り付けられている発電機を備え、発電される出力をバッテリーに充電する装置であって、前記発電機は複数の相で構成されたコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えてなる発電装置において、前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び/又は並列の切替によって複数段切替のパターンを有し、当該コイル体の接続に用いるスイッチ素子としてノーマリーオン型とノーマリーオフ型の2タイプを併用することを特徴とする発電装置。
続きを表示(約 580 文字)【請求項2】
前記各相において前記コイル体の全てが直列に接続される場合には前記ノーマリーオン型だけでコイル間を接続することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。
【請求項3】
更に、発電電圧が前記バッテリー電圧より高い設定電圧を超えた場合にのみ電源がオンとなる制御装置を付設して成る請求項1に記載の発電装置。
【請求項4】
前記コイル体は非回転で、前記羽根部は前記ロータ周囲に一体に形成され、コアレスタイプであることを特徴とする請求項1に記載の発電装置。
【請求項5】
前記スイッチ素子はFETであり、前記ノーマリーオン型はデプレッション型、前記ノーマリーオフ型はエンハンスメント型を用いることを特徴とする請求項1に記載の発電装置。
【請求項6】
複数の相で構成されたコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えてなる発電装置において、前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び/又は並列の切替によって複数段切替のパターンを有し、当該コイル体の直列接続に用いるスイッチ素子としてノーマリーオン型を用い、その他の接続に用いるスイッチ素子はノーマリーオフ型としてなることを特徴とする発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は風力や水力のような自然の外力によって発電する発電装置に係り、特に風や水の流速が極微力である場合にも発電力を得るのに有効な発電装置に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
クリーンエネルギー源として風力や水力の自然エネルギー利用が実用されているが、自然流体はその強さが安定していない。そこで風力発電効率を高める為、従来から風力発電機におけるコイル回路の切替は知られている。
【0003】
特許文献1はバッテリー対応でコイル回路の切替を行っている。但し出力電圧の取り出し易さが望まれる。尚、切替が多段対応ではない。
【0004】
特許文献2はコアレスタイプの風力発電機と太陽光発電機を併用しており、その風力発電機の発電効率を上げる為に複数のDC/DCコンバータの切替を行っている。風力発電は微風から強風まで多様なので2段切替だけでは対応しきれないのでコイル回路切替に複数のDC/DCコンバータを併用している。これによって微風から強風まで対応して更に発電効率を最大化せんとしている。このように特許文献2は複数のDC/DCコンバータのような付帯設備が必要になっている。
【0005】
DC-DCコンバータを用いる場合、一般的には発電機とバッテリーの間に順次、全波整流器、DC/DCコンバータ、制御回路(DCDC制御、BMS(バッテリーマネージメントシステム))を配置しており、制御回路はバッテリーへの充電電流が最大となるようにDC/DCコンバータの出力電圧を制御している。つまり流体を受けて回転する羽根を用いて発電する発電機システムにおいて、従来は全波整流器とバッテリーの間にDC/DCコンバータが設けられており、そのコンバータとバッテリーの間にDC/DC制御やBMSのような制御回路を介在させており、バッテリーへ供給される電圧を昇圧等調整すべく制御していた。そうなると、DC/DCコンバータ及び制御回路は発電の有無によらず、一定の電力を消費する為、発電機への入力が小さい場合にはバッテリーへ充電できずに逆にバッテリー電流を消費してしまうことになる(DC/DCコンバータ自体も電力を消耗し、制御回路も電力を消耗してしまう)。そして発電電力が小さい場合にはバッテリーを切断する装置を付ければ装置が大型化することに加え、やはりバッテリーへは充電できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2000-197392号公報
特開2011-114938号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで本発明者は可能ならDC/DCコンバータや制御回路を使用しないで済む発電装置を検討して本発明に至った。すなわち本発明の目的は自然流体による発電電力が極小で有る場合でもバッテリーに充電できる発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決する為、本発明の発電装置は、外力にて回転する羽根部と、該羽根部がロータ部と連動するよう取り付けられている発電機を備え、発電される出力をバッテリーに充電する装置であって、前記発電機は複数の相で構成されたコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えてなる発電装置において、前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び/又は並列の切替によって複数段切替のパターンを有し、当該コイル体の接続に用いるスイッチ 素子としてノーマリーオン型とノーマリーオフ型の2タイプを併用することを特徴とする。
【0009】
尚、前記各相において前記コイル体の全てが直列に接続される場合には前記ノーマリーオン型だけでコイル間を接続することが望ましい。また、更に、発電電圧が前記バッテリー電圧より高い設定電圧を超えた場合にのみ電源がオンとなる制御装置を付設して成ることが望ましい。
【0010】
本発明は自然流体を用いる発電装置であればコアドにもコアレスにも適用可能であるが、コイル接続切替装置を用いるならインダクタンスの小さいコアレスモータやスロットレスタイプが向いている。コアレスモータは前記コイル体が非回転で、前記羽根部は前記ロータ周囲に一体に形成されている。
(【0011】以降は省略されています)

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