(57)【要約】      （修正有）【課題】出力トルクを飛躍的に向上させることが可能な自律運転型回転電気機械の運転方法、自律運転型回転電気機械及びこれを利用した電気自動車用動力源及び自律運転型発電装置を提供する。【解決手段】ソーラーパネルの直流電力を蓄電デバイス２０に蓄電する。モータ固定子と発電固定子と軸方向に隣接して配置し、発電固定子により、主発電電力と補助発電力とを出力させ、補助発電電力を直流電力に変換して蓄電デバイス２０に蓄電して蓄電電力ＳｔＰを出力させ、蓄電電力を高周波電力増幅器３０で増幅して直流増幅電力ＤａＰを発生させ、直流増幅電力からインバータ３４で多相駆動電力を生成して、モータ固定子に供給することで、発電固定子の主発電電力の出力向上を図る。蓄電デバイスには常時、発電固定子の補助発電電力が充電されているため、太陽エネルギーが遮断された場合でも、連続的に主発電電力を得ることができる。【選択図】図１
2019122128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記筒状ハウジングに収納されたモータ固定子と、上記回転軸に支持されていて上記モータ固定子にエアーギャップを介して対向するモータロータとを備えた多相モータ部と、上記モータ固定子に隣接して上記筒状ハウジングに収納された発電固定子と、上記回転軸に支持されていて上記発電固定子にエアーギャップを介して対向する永久磁石ロータを有する多相交流発電部とを備え、上記発電固定子が上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持されていて上記永久磁石ロータにエアーギャップ介して対向する複数対の発電用ラジアル磁極と、上記複数対の発電用ラジアル磁極にそれぞれ結合された複数対の鉄心と、上記複数対の鉄心にそれぞれ巻かれた一対の逆起電力相殺巻線からなる主発電コイルと補助発電コイルとを備えていて上記永久磁石ロータの磁束が交差した際に主発電電力と補助発電電力とをそれぞれ出力させるモータ発電機を準備する工程と、
ソーラーパネルで第１直流電力を出力させる工程と、
上記主発電電力を外部に取り出す出力端子と、
上記補助発電電力を整流器により第２直流電力に変換する工程と、
上記第１、第２直流電力をＬｉイオンキャパシタからなる蓄電デバイスに蓄電して蓄電電力を出力する工程と、
上記蓄電電力から多相駆動信号を生成して上記モータ部に供紿する工程と、
を備え、
上記モータ部により上記発電部を駆動して上記主発電電力と上記補助発電電力を出力させることを特徴とする全天候型太陽光発電装置の運転方法。
【請求項２】
さらに、高周波電力入力端子と増幅電力出力端子とを備えていて、周方向に所定間隔で形成された複数対の磁気回路を有する増幅用ステータを準備する工程と、
上記高周波電力入力端子と上記増幅電力出力端子との間にコイルライン及びコモンラインを接続する工程と、
上記コイルラインに複数対のインダクタを直列接続して上記複数対の磁気回路をそれぞれ囲むように上記複数対のインダクタを上記増幅用ステータにそれぞれ配置する工程と、
上記コモンラインと上記複数対のインダクタとの間にそれぞれ複数のコンデンサを接続する工程と、
上記蓄電電力から高周波交流電力を生成する工程と、
上記高周波交流電力を上記高周波電力入力端子に供給する工程と、
上記高周波交流電力に同期して上記複数対のインダクタで発生する磁束の向きと同一方向に高周波磁界を加えて上記複数対のインダクタを通過する磁束の密度を高めることで上記複数対のインダクタが蓄えるエネルギーを増幅して上記コイルラインと上記コモンラインとの間で高周波増幅電力を発生させる工程と、
上記コイルライン及び上記コモンラインに接続された増幅電力出力端子から上記高周波増幅電力を出力させる工程と、
上記高周波増幅電力を整流して直流増幅電力を生成する工程と、
上記直流増幅電力から上記駆動信号を生成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の全天候型太陽光発電装置の運転方法。
【請求項３】
筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記筒状ハウジングに収納されたモータ固定子と、上記回転軸に支持されていて上記モータ固定子にエアーギャップを介して対向するモータロータとを備えた多相交流モータ部と、上記モータ固定子に隣接して上記筒状ハウジングに収納された発電固定子と、上記回転軸に支持されていて上記発電固定子にエアーギャップを介して対向する永久磁石ロータとを有する多相交流発電部とを備え、上記発電固定子が上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持されていて上記永久磁石ロータにエアーギャップ介して対向する複数対の発電用ラジアル磁極と、上記複数対の発電用ラジアル磁極にそれぞれ結合された複数対の鉄心と、上記複数対の鉄心にそれぞれ巻かれた一対の逆起電力相殺巻線からなる主発電コイルと補助発電コイルとを備えていて上記永久磁石ロータの磁束が交差した際に主発電電力と補助発電電力とをそれぞれ出力させるモータ発電機と、
第１直流電力を出力するソーラーパネルと、
上記主交流発電電力を外部に取り出す出力端子と、
上記補助発電電力を第２直流電力に変換する整流器と、
上記第１、第２直流電力をＬｉイオンキャパシタからなる蓄電デバイスに蓄電して蓄電電力を出力する蓄電デバイスと、
上記蓄電電力から多相交流駆動信号を生成して上記モータ部に供給するインバータとを備えることを特徴とする全天候型太陽光発電装置。
【請求項４】
上記モータ固定子が、上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持された複数対の扇形ラジアル磁極と、上記複数対の扇形ラジアル磁極のそれぞれに結合された複数の鉄心と、上記複数の鉄心にそれぞれ巻かれた複数のモータコイルとを備え、
上記複数対の扇形ラジアル磁極の各々の対が極性の異なる一対の永久磁石を有することを特徴とする請求項３に記載の全天候型太陽光発電装置。
【請求項５】
上記蓄電デバイスと上記インバータとの間に接続された高周波電力増幅装置を備え、
上記高周波電力増幅装置が、
高周波電力入力端子と増幅電力出力端子とを備えていて、周方向に所定間隔で形成された複数対の磁気回路と上記複数対の磁気回路にそれぞれ隣接して形成されていて上記複数対の磁気回路と共通磁路を形成する複数の励磁回路を有するステータと、
上記高周波電力入力端子と上記増幅電力出力端子との間に接続されたコイルライン及びコモンラインと、
上記コイルラインに複数対のインダクタを直列接続されていて上記複数対の磁気回路をそれぞれ囲むようにそれぞれ配置された複数対のインダクタと、
上記コモンラインと上記複数対のインダクタとの間にそれぞれ接続された複数のコンデンサと、
上記補助交流発電電力を所定周波数の高周波交流電力に変換して上記高周波電力入力端子に供給する高周波交流電力発生器と、
上記高周波交流電力に同期して上記複数の励磁回路に周期的に高周波磁界を発生させて上記複数対の磁気回路を介して上記複数対のインダクタに上記高周波磁界を交差させることで上記複数対のインダクタの電流を増加させて上記コイルラインと上記コモンラインとの間で高周波増幅電力を発生させる高周波磁界発生器と、
上記高周波増幅電力を整流して上記インバータに供給することを特徴とする請求項３又は４に記載の全天候型太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は太陽光発電装置に関し、特に全天候型太陽光発電装置の運転方法及び全天候型太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、地球温暖化防止の有効な対策として、太陽光を利用した太陽光発電システムが注目されている。太陽光発電システムでは、夜間又は長期の天候不順の場合に安定した電力を供給するために大容量のバックアップ用電力蓄積装置が採用されている。バックアップ用電力蓄積装置は太陽光発電システムの定格容量に比べて大きな定格容量の設計が行われ、必然的に、装置が大型化するとともに大きな設備投資が必要となっていた。この問題の解決策として、様々な太陽光発電システムが提案されている。【０００３】  特許文献１には、太陽光発電モジュールの発電電力をキャパシタに充電し、キャパシタからの出力電力で直接電動機に供給してエアーコンプレッサを駆動することにより圧縮空気を生成して空気貯蔵タンクに貯蔵するようにした太陽光発電システムが提案されている。【０００４】  特許文献２には、太陽光発電パネルの発電電力をバッテリバンクに充電し、バッテリバンクの出力電力でエアーコンプレッサを駆動することにより圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵し、次いで、圧縮空気貯蔵タンクから供給された圧縮空気でエアータービンを駆動することで発電して２次バッテリバンクに電力を貯蔵するようにしたハイブリッド太陽光発電システムが提案されている。【０００５】  特許文献３には、太陽光発電装置の発電電力を蓄電装置に蓄電し、アキュムレータに蓄圧した加圧流体加圧ポンプを起動し、加圧ポンプで低イオン低圧作動流体を加圧して高温高圧の超臨界流体を生成し、超臨界流体にプラズマを発生させることで、動力流体を発生させ、発電機を駆動することで、夜間又は長期の天候不順のときでも連続的に発電電力を供給するようにしたものである。
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６３６７２５９号
【特許文献２】米国特許第７９６４７８７号
【特許文献３】日本国特許第５２２８１５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  ところで、特許文献１及び２で開示された太陽光発電システムではソラーパネルの直流出力をキャパシタからなる大容量蓄電装置に蓄電していた。次いで、蓄電電力を利用してモータを駆動し、コンプレッサを作動させてソーラーエネルギーを機械エネルギーとしての圧縮空気を圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵していた。このシステムにおいて、圧縮空気貯蔵タンクから圧縮空気が吐出すると、圧縮空気貯蔵タンクにおける圧縮空気の体積の減少に伴って圧縮空気の圧力が急峻に低下する。そのため、圧縮空気の圧力エネルギーを利用する場合には、エアーコンプレッサやエアータービンを介して十分な大きさの機械出力を長期に亘って取り出すことができない。したがって、夜間又は長期の天候不順の場合に安定した電力を長期に亘って供給できるような太陽光発電システムの実用化は困難であった。【０００８】  特許文献３で開示された太陽光発電システムでは、多数の大型機械部品と大きなタンクやアキュムレータを必要とし、構造的に複雑となって生産コストが高くなっていた。そのため、投資効果を改善することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、複雑な大型機械部品や大容量蓄電装置を用いることなく、夜間又は長期の天候不順の場合にも安定した電力を供給可能な全天候型太陽光発電装置の運転方法及び全天候型太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記目的を達成するために、本発明の第１局面による全天候型太陽光発電装置の運転方法は、筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記筒状ハウジングに収納されたモータ固定子と、上記回転軸に支持されていて上記モータ固定子にエアーギャップを介して対向するモータロータとを備えた多相モータ部と、上記モータ固定子に隣接して上記筒状ハウジングに収納された発電固定子と、上記回転軸に支持されていて上記発電固定子にエアーギャップを介して対向する永久磁石ロータを有する多相交流発電部とを備え、上記発電固定子が上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持されていて上記永久磁石ロータにエアーギャップ介して対向する複数対の発電用ラジアル磁極と、上記複数対の発電用ラジアル磁極にそれぞれ結合された複数対の鉄心と、上記複数対の鉄心にそれぞれ巻かれた一対の逆起電力相殺巻線からなる主発電コイルと補助発電コイルとを備えていて上記永久磁石ロータの磁束が交差した際に主発電電力と補助発電電力とをそれぞれ出力させるモータ発電機を準備する工程と、ソーラーパネルで第１直流電力を出力させる工程と、上記主発電電力を外部に取り出す出力端子と、上記補助発電電力を整流器により第２直流電力に変換する工程と、上記第１、第２直流電力をＬｉイオンキャパシタからなる蓄電デバイスに蓄電して蓄電電力を出力する工程と、上記蓄電電力から多相駆動信号を生成して上記モータ部に供給する工程とを備え、上記モータ部により上記発電部を駆動して上記主発電電力と上記補助発電電力を出力させることを特徴とする。【００１１】  本発明の第２局面による全天候型太陽光発電装置は、筒状ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、上記筒状ハウジングに収納されたモータ固定子と、上記回転軸に支持されていて上記モータ固定子にエアーギャップを介して対向するモータロータとを備えた多相交流モータ部と、上記モータ固定子に隣接して上記筒状ハウジングに収納された発電固定子と、上記回転軸に支持されていて上記発電固定子にエアーギャップを介して対向する永久磁石ロータとを有する多相交流発電部とを備え、上記発電固定子が上記筒状ハウジングの周方向に等間隔で支持されていて上記永久磁石ロータにエアーギャップ介して対向する複数対の発電用ラジアル磁極と、上記複数対の発電用ラジアル磁極にそれぞれ結合された複数対の鉄心と、上記複数対の鉄心にそれぞれ巻かれた一対の逆起電力相殺巻線からなる主発電コイルと補助発電コイルとを備えていて上記永久磁石ロータの磁束が交差した際に主発電電力と補助発電電力とをそれぞれ出力させるモータ発電機と、第１直流電力を出力するソーラーパネルと、上記主交流発電電力を外部に取り出す出力端子と、上記補助発電電力を第２直流電力に変換する整流器と、上記第１、第２直流電力をＬｉイオンキャパシタからなる蓄電デバイスに蓄電して蓄電電力を出力する蓄電デバイスと、上記蓄電電力から多相交流駆動信号を生成して上記モータ部に供給するインバータとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、複雑な大型機械部品や大容量蓄電装置を用いることなく、夜間又は長期の天候不順の場合にも安定した電力を供給可能な全天候型太陽光発電装置の運転方法及び全天候型太陽光発電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  以下、本発明の実施形態による全天候型太陽光発電装置の運転方法及び全天候型太陽光発電装置ついて図面を参照しながら説明する。【００１４】（実施形態）
本発明の実施形態の全天候型太陽光発電装置及びその運転方法につき、図１を参照して説明する。図１において、全天候型太陽光発電装置１０は、３相交流モータ（多相モータ部）１２と３相交流発電機（多相発電部）１４とを有するモータ発電機１００を備える。多相発電部１４は外部端子ＯＴを介して主発電電力ＭＰｗを出力して、商用電力系統１５に供給される。【００１５】  ３相交流発電機１４は、後述のごとく、３相交流主電力ＭＰｗの他に３相交流補助電力ＡＰｗを出力する。３相交流補助電力ＡＰｗは整流器１６で整流されて直流電力ＤＰに変換され、充電器１８を介して蓄電デバイス２０に蓄電される。一方、ソーラーパネルＳＰの直流電力は充電器１８を介して蓄電デバイス２０に蓄電される。蓄電デバイス２０は大電流充放電（短時間で５００Ａ放電が可能）で１，０００，０００サイクル以上の長寿命サイクルを有する日立化成のリチウムイオンキャパシタ  ＳＬＣ−Ｂ１５２Ａ、ＳＬＣ−Ｂ１１０Ａ  又は  ＪＭ  エナジーのＭＰＡ４５Ｇ２７５Ｈのようなリチウム（Ｌｉ）イオンキャパシタバンクが好ましくは利用される。【００１６】  蓄電デバイス２０の直流出力ＳｔＰは後述のコントローラ２４の指令Ｃ０に応答してスイッチＳＷ１を閉じることで高周波交流電力発生器２２に供給される。【００１７】  高周波交流電力発生器２２は蓄電デバイス２０の蓄電電力ＳｔＰを１０〜７０ｋＨｚ、好ましくは、２０〜５０ｋＨｚの高周波交流電力ＨｆＰに変換する。高周波交流電力ＨｆＰが１０ｋＨｚ以下では、後述のように、磁束変化が低すぎて、増幅率が低下するため好ましくなく、５０ｋＨｚ以上では電子部品の寿命が低くなるため、好ましくはない。高周波交流電力発生器２２としては、例えば、日本国特許第３３９９２１４号及び同第３３９９２１５号又は特開平第７−２３１６７０号に開示された高周波インバータ、特開平第１０−７４５９８８号に開示されたＲＦパワー発生器、米国特許第３３６８１６４号及び米国特許第５２８１９０５号に開示された高周波交流電力発生器並びに米国特許第４０２８６１０号及び米国特許第５２８１９０５号に開示された高周波交流電流発生インバータのいずれかがが好ましくは挙げられる。【００１８】  コントローラ２４は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、例えばＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて構成される。コントローラ２４は入力装置２６及びメインスイッチ（図示せず）に接続されていて、入力装置２６はインバータの設定周波数、出力電圧、出力電流その他の各種制御対象の制御パラメータや該制御パラメータに応じたスイッチ切替信号等を入力する。高周波交流電力ＨｆＰの周波数に同期したゼロ位相信号Ｓがコントローラ２４に入力される。【００１９】  高周波パルス発生器２８はスイッチＳＷ１が閉じて蓄電デバイス２０から蓄電電力ＳｔＰが供給され、同時に、コントローラ２４からゼロ位相信号Ｓに同期した同期信号Ｓｙｃが供給される。高周波パルス発生器２８は、高周波交流電力ＨｆＰの周波数に同期した同期信号Ｓｙｃに応答して、例えば、１０〜７０ｋＨｚ、好ましくは、２０〜５０ｋＨｚの高周波励磁パルスＨｆＰｅを生成する。高周波パルス発生器２８としては、例えば、米国特許第８０１８２６３号公報又は米国特許第８０２３２９６号公報に開示された高周波パルス発生回路を利用してもよい。高周波励磁パルスＨｆＰｅが１０ｋＨｚ以下では、磁束変化が少なくなって、増幅率が低下するため好ましくなく、５０ｋＨｚ以上では電子部品の寿命が低くなるため、好ましくはない。高周波パルス発生器２８は、例えば、上述の高周波インバータから構成してもよい。【００２０】  高周波励磁パルスＨｆＰｅに応答して、高周波交流電力増幅器３０は高周波交流電力ＨｆＰを増幅して高周波増幅電力ＨｆＰａを出力する。高周波増幅電力ＨｆＰａは高周波整流器３２で整流されて直流増幅電力ＤａＰに変換されてインバータ３４に供給される。高周波整流器３２は被整流波交流電力を直流出力電力に変換するもので、例えば、特開平２０１６−７２７５５号又は特開平２０１７−１１２７８４号に開示された高周波整流器が好ましくは利用してもよい。【００２１】  インバータ３４には系統連係装置３６が接続されていて、系統連係装置３６は商用電力系統１５の電圧、電流等を検出してインバータ３４に供給する。そうすることで、インバータ３４は商用電力系統１５の電圧と位相が一致するように３相交流駆動信号を生成する。この結果、発電部１４は商用電力系統１５の電圧位相に同期して３相交流電力を商用電力系統１５に供給することができる。系統連係装置３６としては、例えば、特開２００３−９５９３号公報に開示されたような系統連係装置を利用しても良い。【００２２】  インバータ３４は直流増幅電力ＤａＰから設定周波数の三相交流駆動信号φＵ，φＶ，φＷを生成して駆動電力としてモータ発電機１００の３相交流モータ１２に供給する。【００２３】  全天候型太陽光発電装置１０の運転において、ソーラーパネルＳＰの第１直流電力は充電器１８を介して蓄電デバイス２０に蓄電される。一方、発電部１４の補助交流電力ＡＰｗが整流器１６で整流されて第２直流電力が出力され、充電器１８を介して蓄電デバイス２０に蓄電されている。この状態で、メインスイッチ（図示せず）を投入すると、コントローラ２４からの指令信号Ｃ０が出力され、指令信号Ｃ０に応答してスイッチＳＷ１が閉じる。この時、蓄電デバイス２０の蓄電電力ＳｔＰは高周波交流電力発生器２２に供給される。高周波交流電力発生器２２は、蓄電電力ＳｔＰから、例えば、５０ｋＨｚの高周波交流電力ＨｆＰに変換して高周波交流電力増幅器３０に供給する。一方、蓄電電力ＳｔＰは高周波パルス発生器２８に供給される。高周波パルス発生器２８は、コントローラ２４からの同期信号Ｓｙｃに応答して高周波交流電力ＨｆＰに同期した５０ｋＨｚの高周波励磁パルスＨｆＰｅに変換する。高周波交流電力増幅器３０は高周波励磁パルスＨｆＰｅに応答して高周波交流電力ＨｆＰを増幅して高周波増幅電力ＨｆＰａを発生させる。高周波増幅電力ＨｆＰａは高周波整流器３２で直流増���電力ＤａＰに変換されてインバータ３４に供給される。このとき、モータ部（３相交流モータ）１２は３相交流駆動信号に応じて回転磁界が生成されて回転駆動し、発電部（３相交流発電機）１４を駆動する。インバータ３４の駆動信号は商用電力系統１５の電圧と位相が一致するように制御されているため、発電部（３相交流発電機）１４は商用電力系統１５の電圧と位相が一致した３相交流主電力ＭＰｗと３相交流補助電力ＡＰｗを出力する。３相交流主電力ＭＰｗは商用電力系統１５に供給される。このサイクルが繰り返し行われ、上述の工程が実行される。【００２４】  図２、図３において、モータ発電機１００は中心軸ＣＬと端部１０２ａを有する筒状ハウジング１０２と、筒状ハウジング１０２に回転可能に支持されていて端部の片側から中心軸ＣＬに沿って延びる回転軸１２ａと、筒状ハウジング１０２に収納されたモータ発電機１００とを備える。モータ発電機１００は同心的に結合されたモータ部１２と発電部１４とを備える。【００２５】  図２、図３から明らかなように、モータ部１２及び発電部１４はそれぞれモータ固定子１０５と発電固定子１０７とを備える。モータ固定子１０５は筒状ハウジング１０２の周方向に等間隔で支持された複数対の扇形ラジアル磁極１０６Ｕ，１０６Ｖ，１０６Ｗと、複数対の扇形ラジアル磁極１０６Ｕ，１０６Ｖ，１０６Ｗのそれぞれにおいて中心軸ＣＬと平行に延びる鉄心１０３と、鉄心１０３のそれぞれに巻かれたモータコイル１０８からなる複数の電磁石を備える。【００２６】  電磁石１０６Ｕ、１０６Ｖ、１０６Ｗは径方向内側において軸心ＣＬと平行に延びる１対の磁石ホルダー部１１６ａ，１１６ｂ（図３参照）を備え、Ｓ極とＮ極とを有する永久磁石１１８ａと、永久磁石１１８ａとは反対の極性、Ｎ極とＳ極とを有する永久磁石１１８ｂを保持する。例えば、図２に示すように、電磁石１０６Ｕが励磁されて、軸心ＣＬに沿って、Ｓ極とＮ極となったときに、永久磁石１１８ａのＳ極の磁束が電磁石１０６ＵのＳ極の磁束に追加され、一方、電磁石１０６Ｕの磁極が反転したときに、永久磁石１１８ｂのＮ極の磁束が電磁石１０６ＵのＮ極の磁束に追加され、電磁石１０６Ｕの合計磁束を最大化する。そこ結果、ロータ１１２、１１２Ａの永久磁石１１４に対する磁気吸引力を増大してトルクの向上を図れる。【００２７】  複数対の扇形ラジアル磁極１０６Ｕ，１０６Ｖ，１０６Ｗのそれぞれの軸方向両端の磁極面１１０と対向するように、第１及び第２フライホイール１１２、１１２Ａからなるロータが回転軸１２ａに固定支持されていてハウジング１０２に回転可能に支持される。図３より明らかなように、第１及び第２ロータ（フライホイール）１１２、１１２Ａの各々は周方向においてＮ極とＳ極が交互に等間隔で配置された複数の永久磁石１１４．１１４ａを有する。図２、図３において、第１ロータ１１２の永久磁石１１４のＮ極が扇形ラジアル磁極１０６Ｕに軸方向に整列している場合、第２ロータ１１２Ａの永久磁石１１４のＳ極が扇形ラジアル磁極１０６Ｕに軸方向に整列している。複数の永久磁石１１４．１１４ａの中心は複数対の扇形ラジアル磁極１０６Ｕ，１０６Ｖ，１０６Ｗの鉄心１０３と軸方向に整列するように配置��れる。【００２８】  図４はインバータ３０と電磁石１０６Ｕ，１０６Ｖ，１０６Ｗとの接続関係を示す。図３に示すように、軸心ＣＬ方向に、一対の電磁石１０６Ｕが１８０度の位置で対照的に配列されていて、これら電磁石１０６Ｕ，１０６Ｖ，１０６Ｗのうち、４箇所の扇形ラジアル磁極が同時に２つのロータ１１２、１１２Ａにより磁気吸引される。したがって、回転軸１２ａは強力なトルクで回転する。【００２９】  図５に示すように、三相交流駆動信号φＵ、φＶ、φＷはいかに述べるようなタイミングで変化する。三相交流駆動信号φＵでは、タイミングｔ１〜ｔ３及びｔ７〜ｔ９の間で正電位となり、タイミングｔ４〜ｔ６の間で負電位となる。タイミングｔ３〜ｔ４、ｔ６〜ｔ７、ｔ９〜ｔ１０ではＯＦＦ状態となる。３相駆動信号φＶでは、三相交流駆動信号φＵからタイミングｔ１〜ｔ２の間タイミングが遅れる。同様に、三相交流駆動信号φＷは三相交流駆動信号φＵからタイミングｔ１〜ｔ３の間タイミングが遅れる。このように、三相交流駆動信号φＵ、φＶ、φＷは互いに対して所定の時間幅で導通（励磁）しておのおののラジアル磁極を励磁することでロータの永久磁石を吸引しながら回転軸１２ａを円滑に回転させている。【００３０】  図６は高周波交流電力増幅器３０の具体的構造を示す。高周波交流電力増幅器３０は、同心的な外周部２００ａと内周部２００ｂとを有するステータ２００を備える。ステータ２００は外周部２００ａと内周部２００ｂとの間で、周方向に等間隔で径方向に延びる複数対のラジアル磁極２０２を備える。複数対のラジアル磁極２０２において、隣接したラジアル磁極２０２の間には径方向に延びる励磁回路Ｅｃが形成され、励磁回路ＥＣは励磁磁極２０４を備え、励磁磁極２０４にはそれぞれ励磁コイル２０６が巻かれている。励磁回路Ｅｃと隣接したラジアル磁極２０２との間にはそれぞれ一対の磁気回路２０８が形成される。内周部２００ｂに隣接した位置において、励磁回路Ｅｃの内側端部近辺にハルバッハ配列構造のコモン永久磁石２１０が配置されていている。ハルバッハ配列構造の永久磁石２１０は中央に位置していて、励磁磁極２０４と同一向に延びるＮ極とＳ極とを有するセンター永久磁石と、センター永久磁石に対してＮ極とＳ極が直交するように配置されたサイド永久磁石とを備える。このように、ハルバッハ配列構造の永久磁石２１０はＮ極側の磁束が励磁回路Ｅｃに指向するように配置される。【００３１】  ステータ２００は高周波電力入力端子子２１０と増幅電力出力端子子２１２を有し、高周波電力入力端子子２１０はコモンライン２１４とコイルライン２１６にそれぞれ接続されている。コイルライン２１６には複数のインダクタ２１８が直列接続されていて、複数のインダクタ２１８はそれぞれラジアル磁極２０２に巻かれている。複数のインダクタ２１８とコモンライン２１４との間には複数のコンデンサ２２０がそれぞれ接続されている。複数のインダクタ２１８と複数のコンデンサ２２０とはそれぞれＬＣ共振回路を構成し、これらＬＣ共振回路はコモンライン２１４とコイルライン２１６との間において直列接続される。コンデンサ２２０Ａを含むＬＣ共振回路と並列にダンピング抵抗ＤＲ１が接続され、コンデンサ２��０Ｂを含むＬＣ共振回路と並列にダンピング抵抗ＤＲ２が接続され接続される。これらダンピング抵抗ＤＲ１、ＤＲ２はＬＣ共振回路の共振の鋭さ（Ｑ）を抑制することによってノイズを減衰させ、回路の帯域幅や過渡特性、位相特性などを改善する。【００３２】  励磁コイル２０６は高周波パルス発生器２８（図１参照）から高周波交流電力ＨｆＰに同期して高周波励磁パルスＨｆＰｅが同時に供給される。ハルバッハ配列構造の永久磁石２１０は励磁コイル２０６が励磁された際の磁極と同磁極を有する。高周波励磁パルスＨｆＰｅに応答して、励磁コイル２０６が励磁されると、励磁回路Ｅｃの径方向外側がＮ極となり、複数対のインダクタ２１８の径方向内側がＮ極となるため、ハルバッハ配列構造の永久磁石２１０のＮ極側から集中磁束２１０ａが励磁回路Ｅｃに流れる。この集中磁束２１０ａと励磁コイル２０６で発生した磁束が合成磁束として磁気回路２０８を循環する。このため、インダクタ２１８を通過する合成磁束が増加するため、インダクタ２１８に流れる電流が増大する。このように、励磁コイル２０６が高周波励磁パルスＨｆＰｅに応答して励磁された際に、永久磁石２１０の高周波磁界が磁気回路２０８に流れて、合成高周波磁界φｅが磁気回路２０８を通過する。このようにして、磁気回路２０８内には励磁コイル２０６の高周波磁界と永久磁石２１０の磁界との合成高周波磁界が流れる。このように、励磁コイル２０６は高周波磁界発生装置として機能する。【００３３】  図６の高周波交流電力増幅器３０の作用において、励磁コイル２０６に高周波パルス発生器２８（図１参照）から高周波励磁パルスＨｆＰｅが、例えば、高周波交流電力ＨｆＰと同期した５０ｋＨｚの周波数で同時に供給され、５０ｋＨｚの周波数で複数対の磁気回路２０８が同時に形成される。この状態で、高周波電力入力端子２１１に高周波交流電力発生器２０（図１参照）から、例えば、５０ｋＨｚの周波数で高周波交流電力Ｈｆｐが供給され、高周波交流電力ＨｆＰは直列接続された複数のＬＣ共振回路を通過しながら増幅される。この時、励磁コイル２０６は高周波励磁パルスＨｆＰｅに応答して複数対の磁気回路２０８に高周波磁界を発生させているため、複数対の磁気回路２０８を通過する磁気エネルギーφｅによりインダクタ２１８を通過する合成磁束が増加するため、インダクタ２１８に交差する磁束密度が増大してインダクタ２１８に流れる電流が増大する。こうして得られた高周波増幅電力ＨｆＰａは高周波整流器３２で整流されてインバータ３４に供給される。高周波整流器３２は高周波増幅電力ＨｆＰａを直流出力電力に変換するもので、例えば、特開平２０１６−７２７５５号又は特開平２０１７−１１２７８４号に開示された高周波整流器が好ましくは利用される。【００３４】  図２、図７、図８より明らかなように、多相発電部１４は、複数対の扇形ラジアル磁極３１２Ｕ、３１２Ｖ，３１２Ｗと、複数対のラジアル磁極３１２Ｕ、３１２Ｖ，３１２Ｗのそれぞれに結合された一対の鉄心３０６と、一対の鉄心３０６の外周にそれぞれ逆方向に巻かれた一対の逆起電力相殺巻線３０８を構成する主発電コイル３０８ａ１と補助発電コイル３０８ａ２からなる発電コイル３０８とを有する発���固定子１０７を備える。複数対の扇形ラジアル磁極３１２Ｕ、３１２Ｖ，３１２Ｗの軸方向両端部には第２ロータ１１２Ａと第３ロータ１１２Ｂが近接して対向するように回転軸１２ａに支持される。第２ロータ１１２Ａの永久磁石１１４、１１４ａはモータ部１２と発電部１４の双方に協同しているため、共通ロータともいえる。【００３５】  図８に示されるように、発電コイル３０８は第１巻線３０８ａと第２巻線３０８ｂとを備え、第１巻線３０８ａと第２巻線３０８ｂは互いに対して逆方向となるように巻かれていることで、巻線に発生する逆起電力を互いに相殺する。これは、ラジアル磁極３１２、３１４が隣接した永久磁石１１４Ａ，１１４Ａに対向した時に、発電コイル３０８に流れる逆起電力を相殺するためである。すなわち、発電コイル３０８に起電力ｅｆ１が発生したときに、逆起電力ｅｆ２が発生して、起電力と逆起電力が互いに相殺するようになっている。このようにして、永久磁石１１４，１１４Ａが周方向にラジアル磁極３１２Ｕを通過する際に、永久磁石１１４，１１４Ａの磁束による起電力及び逆起電力が相殺される。その結果、発電コイル３０８が発電している最中に、ロータ１１２Ａ、１１２Ｂは無負荷状態でスムーズに回転移動する。第１巻線３０８ａは主発電コイル３０８ａ１と補助発電コイル３０８ａ２とを有する。同様に、第２巻線３０８ｂは主発電コイル３０８ｂ１と補助発電コイル３０８ｂ２とを有する。主発電コイル３０８ａ１、３０８ｂ１は負荷１５に接続され、補助発電コイル３０８ａ２、３０８ｂ２は整流器１６に接続される（図１参照）。【００３６】  以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に示された構成に限定されず、発明の趣旨から外れることなく様々な変更が可能である。上記実施例において、モータ発電機のモータ部を電磁石型モータとして説明したが、公知のスイッチドリラクタンスモータを採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の実施形態による全天候型太陽光発電装置のブロック図である。
【図２】図２は、図１に示したモータ発電機の概略断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線から見た断面図である。
【図４】図４は、図２に示した多相交流モータの配線図である。
【図５】図５は、インバータから多相交流モータに出力される３相駆動波形図である。
【図６】図６は、図１に示した高周波交流電力増幅器の具体的な構造図である。
【図７】図７は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線から見た断面図である。
【図８】図８は、図２に示した多相交流発電固定子におけるラジアル磁極と一対の鉄心と逆起電力相殺巻線との関係図を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】１０…全天候型太陽光発電装置
１２…モータ部
１４…発電部
１５…商用電力系統
２０…蓄電デバイス
２２…高周波交流電力発生器
２８…高周波パルス発生器
３０…高周波交流電力増幅器
３２…高周波整流器
３４…インバータ
３６…系統連係装置
１０５…モータ固定子
１０７…発電固定子
１０８…発電コイル
１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ…ロータ
１１４…永久磁石
２００…アウタステータ
２０２…インナステータ
２０４…ラジアル磁極
２０６…ラジアルインナ磁極
２１８…インダクタ
２２０…コンデンサ
２２２，２２４…励磁コイル
ＤＲ１，ＤＲ２…ダンピング抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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