JP2008172990A

JP2008172990A - 発電電動機

Info

Publication number: JP2008172990A
Application number: JP2007031257A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Takenaka; 伸太郎竹中
Original assignee: Shinyoh Industries Co Ltd
Current assignee: Shinyoh Industries Co Ltd
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】家電機器から全産業分野設備機器に至る迄、電動機はいたる所に、単なる回転駆動動力として装着使用されているが、昨今の省エネルギー意識から、被駆動機器の点にのみ傾注して、肝心の電動機は旧態依然の状況でエネルギーの消費をしているが、ユーザーによる機器使用を可能な限り制限する事と、バイオ燃料や燃料電池等々の開発もさることながら、電気を消費する元の電動機の消費電力が、同じ駆動力で電力半減の、否電動機消費の電力を生み出す電動機が有ればこの上ない事であるが、残念ながら市場には見当たらない。
【解決手段】電動機の駆動回転コイル極は当然電気印加で回転するが、電送機駆動軸に駆動電動機とは別個の独立コイル極発電装置を単数又は複数装着すればよく、極論でも無いが、電気印加の電動機で消費する電力以上の電力発電も可能であり、発電は設備費用が掛かっても電力以外のエネルギーで発電する意識は変えるべきであろう。
【選択図】図１

Description

家電製品から全産業機器装着の機器駆動電動機に関する分野で、全家庭から全企業に及ぶ全ての分野で、機器駆動目的電動機と発電機が一体型の、省エネルギー発電電動機である。

近年、省エネルギーと、クリーンエネルギーの問題が、環境関連と共に大きくクローズアップされる中での発電装置は、太陽光発電と風力発電、或は燃料電池的な未だに実用迄には相当な年月を要する発電装置しかない。

従来から、家庭生活消費材及び各種機器を含む全産業で、液体加圧移送、気体圧縮機器等々、生活及び生産事業に欠かせない物として一般家庭はもとより、全産業、各企業ともに単なる動力電動機が装着され、この動力電動機のエネルギーロスを当然の方策と思考している。

又、大規模工場の場合は、上水道に変わって工業用水を大型ポンプによって大量加圧移送で使用しているが、このほかにも工場生産設備として圧縮空気等は、圧縮動力を消費して放散され、種々の加圧気体を日常的に消費している。

同時に、物を動かす動力機器には、必ず電導モーターが装着されており、殆どが単なる駆動部品としての役目以外にはなく、省エネルギー設計でも限界が有り、これらを有効に使用すれば、設計以上の電力節約につながる事にメーカー自体も気がついていない。

特開２００２−３３２９４７特開２００３−０６１３９７

太陽光発電は天気に左右され、風力発電は地域的な問題を有し、両者共クリーンであるが、１Ｋｗ当たりの発電コストは非常に高価につき、場合に依っては設備償却不能とされており、風力発電に至っては、一端強風等で羽根破損或は塔柱倒壊も現実には有り、故障すれば夫々非常に高価な補修費が掛かり、これらは投資効率では償却不能なぐらい大きな欠点をもっているものの、太陽光発電と風力発電を併合して設置してもなお解消不能な欠点は解消されないことは言う迄もない。

この太陽光発電と風力発電は自然を相手に気候に左右される自然界エネルギー発電である為、この欠点補完には、人工的発電しかない。

しかし、自然界の影響を受けない従来の人工的発電の全ては、ダム水力発電から始まって火力蒸気圧タービン発電、内燃機動力発電、近年では廃棄物固形化燃料焼却蒸気圧タービン発電等々を含めて、将来性でのバイオエネルギー発電もあるが、いずれも周辺設備からみれば膨大な設備投資が必要であり、発電コスト的に個人家屋や企業では投資回収は不能である。

しかし、これらの自然界のエネルギー利用発電の欠点を補う人工的エネルギー利用の発電方法は、既存設備或は新規設備のなかで、液体、気体、各種駆動回転機器等々山ほど有るが、何一つとしてこれらの既存エネルギーは利用されていない。

もし、全国で、否、全世界で、家電機器から全産業設備機器の大小全ての駆動電動機の消費電力エネルギーを有効利用すれば、計算不能な位の省電力エネルギーにつながる。

課題を解決する手段

人工的発電動力は、視点を変えて視れば、人類生活空間及び企業生産工程、或は必要最小限の発電装置しか装備されていない地球上の移動媒体、つまり、航空機、列車、船舶、自動車に至る迄、既存動力源は無尽蔵に氾濫している。

一般家庭では、先ず常識的な太陽光発電装置を補助を受けて装備しても、残念ながら太陽光の恩恵を受ける年間効果日数は地球上で地域的に大きな格差が有るが、家庭生活必需設備では全世界で全く格差がなく、先ず朝夕の洗面、朝食、昼食、そして夕食の各調理水道使用、一日の水洗トイレ使用回数、洗濯、風呂沸かし、これらは天候に関係なく日常的行為として全世界同様であり、真夏の日照り続きにはガーデニング放水、等々で、水道水配管元では頻繁に水道メーターは回転しており、この水道水ですら浄水場では加圧ポンプを、排水の下水管では下水処理場に到達する迄には何か所もの貯留槽でポンプアップ移送を行っており、これらの動力エネルギーも大きな物である。

同時に、一般家庭で、掃除機、洗濯機、冷蔵庫、時には独立乾燥機、電子レンジ、食器洗浄器、空調機器、扇風機、等々、これらには全てが電動モーターを装着しており、装着の電動モーターに対応した発電機を結続すれば、トータル的に大きな省エネルギーにつながる。

これが産業界の企業設備になれば、全産業で上水道、及び工業用水は絶対的必要物で、その消費水量は大きく、動力の電動モーターに至っては膨大な動力電動機設備も有り、設備機器の駆動電動機は、単に既存設備の動力源のみに使用する時代ではない。

本発明は、これらの既存設備機器又は今後の新設設備で、発電以外の用途で設置された圧縮空気、油圧機器、不活性高圧ガス、或は列車や自動車、船舶、航空機等々の輸送機関等々で搭載使用の駆動動力電動機、無意識的に浪費しているエネルギーを利用し、最も効率の良い発電となる様に考察した。

発明の効果

本発明は、一般家庭からあらゆる分野の産業迄、全世界的に全ての施設で省エネルギー実践可能であり、現代社会の電気機器は人間生活環境には不可欠なエネルギー源の塊を、有効に利用してコストの安価な電力に還元すれば、電気を使えば使うほどに発電し、バイオ燃料や高額な設備を要せずにクリーン発電ができ、グローバルな温暖化防止を各国民全員で実践可能なシステムで有る。

重要な事は、従来周知の太陽光発電或は風力発電でのＫＷ／ｈ単位の設置費用は莫大な費用が掛かるが、既存設備のエネルギーを利用することによって、初期投資費用の極限迄の節約にもつながった。

本発明は、消費者が環境保全目的機器の購入でなく、日常生活に不可欠な家電機器の購入で、産業機器では生産に必要不可欠な機器購入で、その結果が、装着されている駆動動力電動機が発電しており、環境保全に意識的、或は無意識でも自動的に環境保全にに貢献可能という大きなメリットを持っており、機器装填の一部品としての価格構成で、大勢に影響の無いコストパフォーマンスである。

既存設備或は新規設備、及び新規設計機器に付設の電動機（２）で、電動機（２）自体は必要最大限のトルク維持で仕様設定装着されるのが常識であるが、駆動回転過程での経時トルク低減変化がある場合は、必要以上のエネルギーロス回避の為に制御盤等で自動感知して電気印加極数を削減して適正動力トルク維持を図り、回転駆動中の電動機（１）の余剰卜ルクは有効利用の為に、電気印加以外の被回転ローターと対照のステーター極は電気無印加で被回転駆動発電機能を発揮して、発電機能をも発揮する。

電気印加極数を削減して適正動力トルクの為に、電気印加以外の被回転ローターと対照のステーター極は電源無印加で被回転駆動発電機能を発揮していた駆動回転過程で、必要トルク不足状況が発生した時には、電気無印加で被回転駆動極部位の必要極数に電気印加されて回転トルク増大を図る。

又、設備計画仕様の段階で、電動機（２）の複数の独立するローターとステーターの内で動力に使用する独立の極数をを固定化して最大トルクを固定化し、別に被駆動回転の極数をを固定化して発電機機能を併設で発揮する機能をも持たす事も可能である。

発明の実施する為の最良の形態

本発明は回転動力機器（１）は種々有るが、家電機器、産業用設備機器、電車、列車、自転車、自動車、船舶、航空機、その他あらゆる地球上の機器類のなかで最も多種多様で使用されているものとして、電動機（２）を、最も有効に省エネルギーで使用する事を目的とする。

「図１」「図２」「図３」「図４」によって「請求項１」及び「請求項２」を説明すれば、回転動力機器（１）の電動機（２）で、駆動軸（３）に固着されて回転する何段もの複数の夫々の独立ローター鉄心（４）（５）（６）は、独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）に、段重ねで接見している。

夫々の独立ローター鉄心（４）（５）（６）及び各独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）には、当然ながら磁界造成で磁界コイル（１２）夫々に装着されるか、或は可能な範囲でパーマネントマグネットが装着されて、電気印加で電磁極を構成する。

独立ローター鉄心（４）（５）（６）及び独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）は、電動機（２）内で、各段層毎に独立している事から、各段層毎の磁界コイル（１２）に電気印加を全段印加すれば強力な駆動力となり、逆に、駆動対象機器に必要な駆動力を削減しても良い時には、それに応じて各段層毎の磁界コイル（１２）の電気印加段数を削減コントロールすれば消費電力も削減され、電気印加しない被駆動となる磁界コイル（１２）によって発電作用が躍起し、電動機（２）は動力駆動回転しながら発電もされ、不必要な余剰電力消費を排除して、その上、発電も行う画期的な電動機（２）である。

又、電気印加しない被駆動の磁界コイル（１２）で発電稼働中に、被駆動機器関連で電動機（２）がオーバーロードになり掛けて電流が増大しかけた時には、被駆動段層の発電中の磁界コイル（１２）に電気印加切り替えして電動機（２）の駆動極数を増やし、オーバーロードを解消する。

これらの機器装着の電動機（２）の稼働中での必要トルク変化は、産業機器には多く、例えば有機物基材装填の生ごみ発酵処理機の場合、日毎の投入生ごみの量や質、及び水分率等が一定するわけが無く、乾燥状態では軽ロードの攪拌で、急激な大量投入では過湿度で粘度が増大し、水分蒸散過程では塊状から粘土質土壌と変化し、この段階の最大トルクに対応した電動機（２）の装着は常時消費電力が大きくて装着不能が、本発明の電動機（２）の装着で、省エネルギーを上回る発電メリットが出る。

同時に、電気自動車の駆動用の電動機（２）の場合には、スタート時点の駆動力と走行中の電動機負荷の大きな差、走行中のスピード負荷もさる事ながら、昇り阪道路や下り阪道路での負荷の変化にも電流値変化等で、電動機（２）自体での自動制御で、或は制御盤での制御も可能で、従来の自動車発電機の内燃機関のクランク回転で常時被駆動回転発電するものとは、おのずから異なる。

上記に述べた「請求項１」の電動機（２）の基本構成は、一定の長さの駆動軸（３）に対して、独立ローター鉄心（４）（５）（６）及び独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）が円周上で各段層に配置されていることから、高さ余裕は有るが長さ方向での設置面積に制限がある場合には非常に有効であり、独立ローター鉄心（４）（５）（６）の何れかが駆動軸（３）から遠隔にある為に、同じ磁界磁力で有れば駆動力が大きいことのメリットが存在する。

次に、「図５」「図６」「図７」「図８」に従って「請求項３」を説明すれば、電動機（２）の設置面積或は設置容積の制限で、高さ方向に制限が有り、長さ方向で余裕がある場合の、独立ローター鉄心（４）（５）（６）（７）及び独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）（１１）の設置構成上で独立ローター鉄心（４）（５）（６）（７）が、駆動軸（３）の長さ方向に順次配列された構成で、機能性は全く変わらない。

しかし、独立ローター鉄心（４）（５）（６）（７）が駆動軸（３）上で長尺になる場合には高速回転で独立ローター鉄心（４）（５）（６）（７）の重力も加わり、駆動軸（３）が遠心力で振られて回転振動を起こし得る事から、適易、中間軸受け（１２）を装着する。

電動機の内部構造が、駆動軸回転の電磁コイル等の基本は変わらずに、それとは別個の独立した磁界のローターとステーターを段層で装着し、両者に電気印加で駆動力は増大し、別個の独立した磁界のローターとステーターに電力無印加被駆動磁界で発電する電動機の、断面図である。電動機の軸方向断面図である。独立した段層装着磁界のローターとステーターが多い電動機の断面図である。独立した段層装着磁界のローターとステーターが多い電動機の軸方向断面図である。電動機の内部構造が、駆動軸回転の電磁コイル等の基本は変わらずに、それとは別個の独立した磁界のローターとステーターを駆動軸方向で装着し、両者に電気印加で駆動力は増大し、別個の独立した磁界のローターとステーターに電力無印加被駆動磁界で発電する電動機の、断面図である。電動機の軸方向断面図である。独立した軸方向装着磁界のローターとステーターの装着数が多い電動機の断面図である。独立した軸方向装着磁界のローターとステーターの装着数が多い電動機の軸方向断面図である。

符号の説明

１回転動力機器
２電動機
３駆動軸
４独立ローター鉄芯
５独立ローター鉄芯
６独立ローター鉄芯
７独立ローター鉄芯
８独立ステーター鉄芯
９独立ステーター鉄芯
１０独立ステーター鉄芯
１１独立ステーター鉄芯
１２磁界コイル
１３中間軸受け

Claims

回転動力機器（１）である電動機（２）の、駆動軸（３）に連動して回転する単数或は複数の場合はその数だけの、例えば３段層に場合は独立ローター鉄芯（４）（５）（６）及びそれに対照する複数の独立ステーター鉄芯（８）（９）（１０）は、回転中心の駆動軸（３）から円外周に向かって積層形状で複数の多重積層を構成する。
それぞれの独立ローター鉄芯（４）（５）（６）及び独立ステーター鉄芯（８）（９）（１０）には磁界コイル（１２）、或は可能な範囲でのパーマネントマグネットが鉄心に装着されて、独立ローター鉄芯（４）（５）（６）及び独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）は、内外両面に対照する両極を構成して一定間隙を持ってローター回転可能な状態で装着される。
独立ローター鉄芯（４）（５）（６）及び独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）が夫々分離独立していることから、各極の夫々の磁界コイル（１２）への電気印加、或は無印加を制御盤等でコントロールする事によより、電動機（２）の構造上で持つ最大と最小の駆動力変化を必要に応じて随時発揮する能力機能を有し、又、電気無印加で被駆動の磁界コイル（１２）による発電機能も生じて供給先に通電又は蓄電目的送電が可能である。
或は当初から、複数の独立ローター鉄芯（４）（５）（６）及び独立ステーター鉄心（８）（９）（１０）の内で、限定固定電気印加して、電動機（２）が回転駆動する限り無印加極の被駆動によって発電する様にも構成が出来、家電機器の最小型から産業機器の超大型迄、設備機器動力源としての極限の省エネルギーを達成させる、複数独立極層を持った、駆動モーター兼発電機。
動力駆動トルクの不足と余剰を、駆動機（２）自体に内蔵の回路によって自動で電気的に感知制御し、駆動力不足の場合は全ローターとステーターが電気印加で電動機能に切り替わり、トルク余剰の段階では必要トルク電動機能維持に切り替わり、他の余剰極は電気無印加に切り替わって発電機能を果たす、請求項１記載の、駆動モーター兼発電機。
回転動力機器（１）である電動機（２）の、駆動軸（３）に連動して回転する複数の独立ローター鉄芯（４）（５）（６）（７）は駆動軸（３）に固着されて水平方向に独立装着され、それに対照する複数の独立ステーター鉄芯（８）（９）（１０）（１１）も、駆動軸の延長水平方向に向かって装着された、請求項１乃至２記載の、駆動モーター兼発電機。