(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光発電等によってバッテリに蓄えられた電気を用いて電池容量の大きな他のバッテリを充電する場合に利用することが可能であって、しかも製造コストが安く、設置や持ち運びも容易な電圧変換装置を提供する。【解決手段】本考案の電圧変換装置１ａは、太陽光発電システム１０によって蓄電された第１のバッテリ１１ａの電気を用いて第２のバッテリ１１ｂを充電する際に用いられるものであり、第１のバッテリ１１ａを電源とする直流電動機２と、この直流電動機２によって回転駆動される三相交流発電機３と、この三相交流発電機３から出力される交流を直流に変換する整流器４ａを備えている。直流電動機２と三相交流発電機３と整流器４ａが内部に設置された筐体５には、上面に持ち手６が取り付けられるとともに、前面に直流出力端子７ａ，７ｂと通気窓８が設けられており、背面からは入力端子９が引き出されている。【選択図】図１
0003213784.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
交流入力端子と直流出力端子を有する整流器と、
この整流器の前記交流入力端子に交流出力端子が接続された三相交流発電機と、
この三相交流発電機を回転駆動する直流電動機と、を備えていることを特徴とする電圧変換装置。
【請求項２】
前記整流器は、６個のダイオードのブリッジ接続によって構成される全波整流回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記整流器は、一対の前記直流出力端子に対して３個のダイオードがそれぞれ並列接続されるようにして構成される半波整流回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項４】
前記整流器と並列に接続された平滑コンデンサを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、太陽光発電等によってバッテリに蓄えられた電気を用いて他のバッテリを充電する際などに用いられる電圧変換装置に係り、特に、簡単な構造でありながら、直流電流の電圧を効率よく上げることが可能な電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭で使用される太陽光発電システムでは、余剰の電力を一時的に蓄えておくために、比較的電池容量の小さいバッテリが用いられることが多い。このようなバッテリとしては、例えば、蓄電総量が１２０Ｗｈのリチウムイオンバッテリが知られている。
ところが、上述のバッテリは電池容量が小さいため、蓄電できずに余ってしまった電気については捨てざるを得ない場合があり、経済的ではないという問題があった。
【０００３】
電池容量の小さいバッテリに蓄えられた電気を用いて電池容量の大きい他のバッテリを充電すれば、電池容量の小さいバッテリに蓄電できずに余ってしまった電気を捨てるという事態は回避できる。しかし、そのためには、電池容量の少ないバッテリに蓄えられた電気の電圧を上げる必要がある。
【０００４】
それに関し、例えば、特許文献１には「ポータブル電源装置」という名称で、内蔵電池の直流電源（ＤＣ１２Ｖ）を家庭用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）に変換するＤＣ−ＡＣインバーターを備えた装置に関する考案が開示されている。
ＤＣ−ＡＣインバーターからは交流電源が出力されるが、ＡＣ−ＤＣインバーター（コンバーター）を用いれば、その交流電源を直流電源に変換することが可能である。したがって、ＤＣ−ＡＣインバーターとＡＣ−ＤＣインバーター（コンバーター）を組み合わせることによれば、直流電源の電圧を容易に変換することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案第３１９５９２７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたＤＣ−ＡＣインバーターをＡＣ−ＤＣインバーター（コンバーター）と組み合わせた状態で使用して、直流電源の電圧を変化させた場合、電流は電圧に反比例して小さくなってしまう。そのため、このような方法では、電池容量の小さいバッテリに蓄えられた電気の電圧を上げることができたとしても、その電気を使って電池容量の大きい他のバッテリを充電することは困難である。なお、電流を変化させるための機構を追加した場合には、装置が大掛かりなものとなり、設置や持ち運びが困難になるとともに、製造コストが高くなるそれがある。
【０００７】
本考案は、このような従来の技術の課題に対処してなされたものであり、太陽光発電等によってバッテリに蓄えられた直流電流の電圧を上げて電池容量の大きな他のバッテリを充電する場合に利用することが可能であって、しかも製造コストが安く、設置や持ち運びも容易な電圧変換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】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の考案は、交流入力端子と直流出力端子を有する整流器と、この整流器の交流入力端子に交流出力端子が接続された三相交流発電機と、この三相交流発電機を回転駆動する直流電動機と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構造の電圧変換装置において、直流電動機に直流電流を供給すると、直流電動機は、その直流電流の電圧に比例する速度で三相交流発電機の回転子を回転させ、三相交流発電機は、回転子の回転速度に比例した電圧の交流電流を発生させる。そして、整流器は、三相交流発電機から供給された交流電流を直流電流に変換する。
したがって、第１の考案では、第１のバッテリよりも電池容量の大きい第２のバッテリの入力端子に整流器の直流出力端子を接続した状態で、第１のバッテリを駆動源として直流電動機を稼働させた場合、第１のバッテリから直流電動機に供給された直流電流とは異なる電圧の直流電流が第２の電圧に供給されるという作用を有する。
また、第１の考案では、インバーターやコンバーターを使用しないため、全体の構造がシンプルなものとなり、部品点数も削減されるという作用を有する。
【００１０】
また、第２の考案は、第１の考案において、整流器は、６個のダイオードのブリッジ接続によって構成される全波整流回路を備えていることを特徴とするものである。
このような構造の電圧変換装置においては、第１の考案の作用に加えて、整流器により、三相交流発電機において発生した交流電流のうち、正弦波の正の部分又は負の部分のいずれか一方が他方の側へ反転させられることで、全サイクルに亘って整流されるという作用を有する。
【００１１】
第３の考案は、第１の考案において、整流器は、一対の直流出力端子に対して３個のダイオードがそれぞれ並列接続されるようにして構成される半波整流回路を備えていることを特徴とするものである。
このような構造の電圧変換装置においては、第１の考案の作用に加えて、整流器により、三相交流発電機において発生した交流電流のうち、正弦波の正の部分又は負の部分のいずれか一方のみが取り出され、他方の通電が阻止されるという作用を有する。
【００１２】
第４の考案は、第１の考案乃至第３の考案のいずれかにおいて、整流器と並列に接続された平滑コンデンサを備えていることを特徴とするものである。
このような構造の電圧変換装置では、第１の考案乃至第３の考案のいずれかの作用に加え、三相交流発電機において相電圧が低下した際に平滑コンデンサが放電することにより、整流器の直流出力端子に接続された負荷に対する印加電圧の低下が抑制されるという作用を有する。
【考案の効果】
【００１３】
以上説明したように、第１の考案によれば、第１のバッテリから供給される直流電流をそれよりも電圧の高い直流電流に変換することで、電池容量の大きい第２のバッテリの充電に利用することができる。また、小型で軽い構造として、設置や持ち運びを容易にするとともに、製造コストの削減を図ることが可能である。
【００１４】
また、第２の考案では、第１の考案の効果に加え、三相交流発電機で発電された三相交流電流を効率よく直流電流に変換することができるという効果を奏する。
【００１５】
第３の考案によれば、第１の考案の効果に加え、三相交流発電機から供給された交流電流が整流器内において１つのダイオードしか通過しないため、エネルギー損失が最小限に抑えられるという効果を奏する。
【００１６】
第４の考案によれば、第１の考案乃至第３の考案のいずれかの効果に加え、出力電圧の変動を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本考案の実施の形態に係る電圧変換装置の実施例１の構成を示したブロック図であり、（ｂ）は電圧変換装置の外観を示した斜視図である。
【図２】（ａ）は実施例１の電圧変換装置における三相交流発電機と整流器の回路図であり、（ｂ）は三相交流発電機の電機子コイルに発生する相電圧の時間波形を示したグラフである。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は線間電圧の時間波形を示したグラフである。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は実施例１の電圧変換装置の回路に流れる電流の経路を示した図である。
【図５】（ａ）乃至（ｃ）は実施例１の電圧変換装置の回路に流れる電流の経路を示した図である。
【図６】（ａ）乃至（ｃ）は線間電圧の時間波形を示したグラフであり、（ｄ）は実施例１の電圧変換装置の出力電圧の時間波形を示したグラフである。
【図７】実施例１の電圧変換装置の変形例に係る回路図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は図７に示した回路を流れる電流の経路の一例を示した図である。
【図９】図７に示した回路の出力電圧の時間波形を示したグラフである。
【図１０】（ａ）は本考案の実施の形態に係る電圧変換装置の実施例２における三相交流発電機と整流器の回路図であり、（ｂ）はその変形例を示した図である。
【図１１】（ａ）乃至（ｃ）は実施例２の電圧変換装置の回路に流れる電流の経路を示した図である。
【図１２】（ａ）は実施例２の電圧変換装置の回路における相電圧ｖａ，ｖｂ，ｖｃの時間波形を示したグラフであり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示した回路の出力電圧の時間波形を示したグラフである。
【図１３】本考案の実施の形態に係る電圧変換装置の実施例３における三相交流発電機と整流器の回路図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案の電圧変換装置は、直流電源から供給される直流電流をそれよりも高い電圧の直流電流に変換する電力機器であり、電池容量の小さいバッテリに蓄えられた電気を用いて電池容量の大きい他のバッテリを充電する場合に利用することが可能である。
以下、その具体的な構造と、それに基づく作用・効果について、図１乃至図１３を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１（ａ）は本考案の電圧変換装置の構成の一例を示したブロック図であり、図１（ｂ）はその外観を示した斜視図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）に示した三相交流発電機と整流器の回路図であり、図２（ｂ）は三相交流発電機の電機子コイルに発生する相電圧の時間波形を示したグラフである。図３（ａ）乃至図３（ｃ）は三相交流発電機の電機子コイルに発生する相電圧と線間電圧の関係を示したグラフである。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本考案の電圧変換装置１ａは、太陽光発電システム１０によって蓄電された第１のバッテリ１１ａから供給される直流電流をそれよりも電圧の高い直流電流に変換して第２のバッテリ１１ｂに供給する際に用いることが可能であり、第１のバッテリ１１ａを電源とする直流電動機２と、この直流電動機２によって回転駆動される三相交流発電機３と、この三相交流発電機３から出力される交流を直流に変換する整流器４ａを備えている。
図１（ｂ）に示すように、電圧変換装置１ａでは、直流電動機２と三相交流発電機３と整流器４ａが筐体５の内部に設置されており、筐体５の上面には持ち手６が取り付けられている。また、筐体５の前面には整流器４ａの一対の直流出力端子７ａ，７ｂと通気窓８が設けられており、筐体５の背面からは入力端子９が引き出されている。
【００２１】
第１のバッテリ１１ａは電池容量が１２０Ｗｈのリチウムイオンバッテリであり、第２のバッテリ１１ｂは電池容量が３６０Ｗｈのリチウムイオンバッテリであるが、バッテリの種類や電池容量はこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。ただし、第２のバッテリ１１ｂは、第１のバッテリ１１ａよりも電池容量が大きいものとする。
【００２２】
このように、電圧変換装置１ａでは、入力電圧に比例して回転速度が変化する構造の直流電動機２に対して、第１のバッテリ１１ａから所定の電圧の直流電流が供給されるとともに、直流電動機２によって三相交流発電機３が回転駆動される構造となっている。この場合、直流電動機２の回転速度は変化しないため、三相交流発電機３の回転子は一定の速度で回転する。
なお、三相交流発電機３は、マグネットロータがステータコアの外側に配置された外転型永久磁石発電機であり、そのステータコアは、ロータ側の磁極に対向するステータ側磁極を有する電機子鉄心と、この電機子鉄心に巻装された三相の電機子コイル３ａ〜３ｃ（図２（ａ）参照）を備えている。そして、電機子コイル３ａ〜３ｃに発生した交流電流が整流器４ａによって整流された後、第２のバッテリ１１ｂ（図１（ａ）参照）に供給される構造となっている。
【００２３】
整流器４ａは、直列接続された３組のダイオードＤ１，Ｄ２とダイオードＤ３，Ｄ４とダイオードＤ５，Ｄ６が直流出力端子７ａ，７ｂに対してそれぞれ並列に接続された構造となっている。また、電機子コイル３ａ〜３ｃは、一端がダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５の陽極とダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６の陰極の間にそれぞれ接続され、他端が互いに接続されるとともに、１２０°ずつ位相がずれた電圧が発生するように配置されている。
すなわち、整流器４ａは、ダイオードＤ１〜Ｄ６のブリッジ接続によって構成される全波整流回路を備えた構造であり、その３本の交流入力端子（図示せず）には三相交流発電機３の３本の交流出力端子（図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００２４】
ここで、発電機の起電力について説明する。
まず、１本の導体に発生する起電力ｅ［Ｖ］は、ファラデーの電磁誘導の法則より、式（１）に示すように、磁束Φ［Ｗｂ］の１秒あたりの変化量で表される。
【００２５】
【数１】
0003213784.tif 000003
【００２６】
上記導体が磁束密度Ｂ［Ｔ］の磁界中を速度ｖ［ｍ／ｓ］で直角に横切った場合、導体の長さをＬ［ｍ］とすると、磁束と導体が交差する面積はＬｖ［ｍ２］となり、磁束Φ［ｗｂ］の１秒あたりの変化量はＢＬｖとなる。したがって、式（１）は以下の式（２）で表される。
【００２７】
【数２】
0003213784.tif 000004
【００２８】
上記導体によって構成される回転子の直径をＤ［ｍ］、その回転数をｎ［ｒｐｓ］とすると、上述の速度ｖはπＤｎとなる。また、発電機の極数をｐとし、１極当たりの磁束をφ［Ｗｂ］とすると、上述の磁束密度Ｂは以下の式（３）で表される。よって、式（２）は式（４）のように書き直すことができる。
【００２９】
【数３】
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【００３０】
【数４】
0003213784.tif 000006
【００３１】
一方、発電機の起電力Ｅ［Ｖ］は、全導体数をＺとし、磁束並列回路の数をｑとすると、以下の式（５）で表される。よって、式（４）はさらに式（６）のように書き直すことができる。なお、並列回路の数ｑは、電機子の巻き線方法が重ね巻の場合は極数ｐと同じであり、電機子の巻き線方法が波巻の場合は２である。
すなわち、発電機の起電力Ｅは、電機子の巻き線方法が重ね巻の場合、全導体数Ｚと１極当たりの磁束φと回転数ｎの積に比例し、電機子の巻き線方法が波巻の場合、さらに発電機の極数ｐに比例する。
【００３２】
【数５】
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【００３３】
【数６】
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【００３４】
つぎに、三相交流発電機について説明する。
三相交流発電機にはａ相、ｂ相、ｃ相という３つの相があり、各相の電圧を相電圧という。例えば、図２（ａ）に示す三相交流発電機３の回路図では、電機子コイル３ａ〜３ｃに発生する電圧がａ相〜ｃ相に対応する相電圧ｖａ〜ｖｃとなる。そして、ａ相〜ｃ相において、それぞれの相の間の電圧（線間電圧）をｖａｂ，ｖｂｃ，ｖｃａとおくと、図２（ｂ）に示すように、相電圧ｖｂの位相は相電圧ｖａの位相よりも１２０°遅れており、相電圧ｖｃの位相は相電圧ｖｂの位相よりも１２０°遅れていることから、相電圧のピーク値をＶ０，角速度をω［ｄｅｇ／ｓ］、時間をｔ［ｓ］とすると、相電圧ｖａ〜ｖｃは式（７）〜（９）のように表される。また、線間電圧ｖａｂ，ｖｂｃ，ｖｃａは式（１０）〜（１２）のように表される。このとき、線間電圧ｖａｂ，ｖｂｃ，ｖｃａは時間の経過とともに、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示したように変化する。
【００３５】
【数７】
0003213784.tif 000009
【００３６】
【数８】
0003213784.tif 000010
【００３７】
【数９】
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【００３８】
【数１０】
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【００３９】
【数１１】
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【００４０】
【数１２】
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【００４１】
図４（ａ）乃至図４（ｃ）及び図５（ａ）乃至図５（ｃ）は電圧変換装置１ａの回路に流れる電流の経路を示した図である。また、図６（ａ）乃至図６（ｃ）は線間電圧ｖａｂ，ｖｂｃ，ｖｃａの時間波形を示したグラフであり、図６（ｄ）は電圧変換装置１ａの出力電圧の時間波形を示したグラフである。なお、図４（ａ）乃至図４（ｃ）及び図５（ａ）乃至図５（ｃ）は図２（ａ）に示した電圧変換装置１ａの回路図において直流出力端子７ａ，７ｂの間に負荷１２を接続した図に相当する。
電圧変換装置１ａの回路（図２（ａ）参照）では、ａ相〜ｃ相のうち最も相電圧の高い相から整流器４ａに流れ込んだ電流が最も相電圧の低い相へ流れ出る。そして、その電流の流れ方は、相電圧ｖａ〜ｖｃの大小によって図４（ａ）乃至図４（ｃ）及び図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように時間の経過とともに切り替わる６種類のモード（以下、Ｍｏｄｅ１〜Ｍｏｄｅ６という。）に分けられる。
【００４２】
（Ｍｏｄｅ１）
相電圧ｖａが最も高く、相電圧ｖｂが最も低い場合、図４（ａ）に示すように、ａ相から整流器４ａに流れ込んだ電流はダイオードＤ１を通って負荷１２に流れた後、整流器４ａに流れ込み、ダイオードＤ４を通ってｂ相に戻る。
（Ｍｏｄｅ２）
相電圧ｖａが最も高く、相電圧ｖｃが最も低い場合、図４（ｂ）に示すように、ａ相から整流器４ａに流れ込んだ電流はダイオードＤ１を通って負荷１２に流れた後、整流器４ａに流れ込み、ダイオードＤ６を通ってｃ相に戻る。
（Ｍｏｄｅ３）
相電圧ｖｂが最も高く、相電圧ｖｃが最も低い場合、図４（ｃ）に示すように、ｂ相から整流器４ａに流れ込んだ電流はダイオードＤ３を通って負荷１２に流れた後、整流器４ａに流れ込み、ダイオードＤ６を通ってｃ相に戻る。
【００４３】
（Ｍｏｄｅ４）
相電圧ｖｂが最も高く、相電圧ｖａが最も低い場合、図５（ａ）に示すように、ｂ相から整流器４ａに流れ込んだ電流はダイオードＤ３を通って負荷１２に流れた後、整流器４ａに流れ込み、ダイオードＤ２を通ってａ相に戻る。
（Ｍｏｄｅ５）
相電圧ｖｃが最も高く、相電圧ｖａが最も低い場合、図５（ｂ）に示すように、ｃ相から整流器４ａに流れ込んだ電流はダイオードＤ５を通って負荷１２に流れた後、整流器４ａに流れ込み、ダイオードＤ２を通ってｃ相に戻る。
（Ｍｏｄｅ６）
相電圧ｖｃが最も高く、相電圧ｖｂが最も低い場合、図５（ｃ）に示すように、ｃ相から整流器４ａに流れ込んだ電流はダイオードＤ５を通って負荷１２に流れた後、整流器４ａに流れ込み、ダイオードＤ４を通ってｂ相に戻る。
【００４４】
図４（ａ）乃至図４（ｃ）及び図５（ａ）乃至図５（ｃ）から明らかなように、図２（ａ）に示した回路では、電流が負荷１２に対して常に同じ方向に流れる。すなわち、三相交流発電機３によって発電された交流電流は整流器４ａによって直流（脈流）電流に変換されるため、図３（ａ）乃至図３（ｃ）に示した線間電圧ｖａｂ，ｖｂｃ，ｖｃａの時間波形は、実際には図６（ａ）乃至図６（ｃ）のように表される。
この場合、電圧変換装置１ａの出力電圧（図２（ａ）における直流出力端子７ａ，７ｂの間の電圧）は、図６（ｄ）に太い黒線で示すように、各Ｍｏｄｅにおける上述の線間電圧（図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示した線間電圧ｖａｂ，ｖｂｃ，ｖｃａ）の最大値と一致する。
【００４５】
前述したように、電圧変換装置１ａでは、直流電流を供給された直流電動機２は、その電圧に比例する速度で三相交流発電機３の回転子を回転させ、三相交流発電機３は、回転子の回転速度に比例した電圧の交流電流を発生させる。そして、整流器４ａは、三相交流発電機３から供給された交流電流を直流電流に変換する。
すなわち、電圧変換装置１ａにおいて、第２のバッテリ１１ｂの一対の入力端子に整流器４ａの直流出力端子７ａ，７ａｂを接続した状態で、第１のバッテリ１１ａを電源として直流電動機２を駆動させた場合、第１のバッテリ１１ａから直流電動機２に供給された直流電流とは異なる電圧の直流電流が第２の電圧１１ｂに供給されることになる。したがって、所定の速度で回転する直流電動機２を選定するとともに、全導体数や極数や１極当たりの磁束などの三相交流発電機３の諸言を適切に選定した状態の電圧変換装置１ａを用いることによれば、直流電動機２に入力された直流電流を第２のバッテリ１１ｂに充電するのに適した所望の電圧まで上げて第２のバッテリ１１ｂに供給することができる。
【００４６】
また、電圧変換装置１ａでは、インバーターやコンバーターを使用しないため、全体の構造がシンプルなものとなり、部品点数が削減される。したがって、電圧変換装置１ａを小型で軽い構造として、設置や持ち運びを容易にするとともに、製造コストの削減を図ることが可能である。
さらに、電圧変換装置１ａによれば、整流器４ａが三相交流発電機３で発電された交流電流のうち、正弦波の正の部分又は負の部分のいずれか一方を他方の側へ反転させるようにして全サイクルに亘って整流するという機能を有しているため、上記交流電流を効率よく直流電流に変換することができる。
【００４７】
図７は電圧変換装置１ａの変形例に係る回路図であり、図２（ａ）の回路図において、整流器４ａの整流回路と並列に平滑コンデンサ１３が接続された図に相当する。また、図８（ａ）乃至図８（ｃ）は図７に示した回路を流れる電流の経路の一例を示した図であり、図９は図７に示した回路の出力電圧の時間波形を示したグラフである。
なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）は図４（ａ）及び図５（ａ）を用いてそれぞれ説明したＭｏｄｅ１及びＭｏｄｅ４において平滑コンデンサ１３が充電されている時の電流の経路を示しており、図８（ｃ）は平滑コンデンサ１３が放電している時の電流の経路を示している。また、図９に示した太い黒線は上述の回路の出力電圧を表している。
【００４８】
図８（ａ）に示すように、Ｍｏｄｅ１では相電圧ｖａが最も高いため、平滑コンデンサ１３のプラス側にダイオードＤ１が導通し、図８（ｂ）に示すように、Ｍｏｄｅ４では相電圧ｖｂが最も高いため、平滑コンデンサ１３のプラス側にダイオードＤ３が導通する。また、図８（ｃ）に示すように、平滑コンデンサ１３が放電している時は、平滑コンデンサ１３に対し、ａ相〜ｃ相のいずれからも電流は流れない。
なお、Ｍｏｄｅ２及びＭｏｄｅ５とＭｏｄｅ３及びＭｏｄｅ６についても平滑コンデンサ１３に導通するダイオードが異なる以外は、その電流経路はＭｏｄｅ１及びＭｏｄｅ４の場合と同様である。
【００４９】
すなわち、図７に示すように電圧変換装置１ａが平滑コンデンサ１３を備えていると、それぞれのＭｏｄｅにおいて線間電圧が低下した際に平滑コンデンサ１３が放電するため、負荷１２に電圧が印加される。その結果、電圧変換装置１ａの出力電圧（図７（ａ）における直流出力端子７ａ，７ｂの間の電圧）は、図９に太い黒線で示すように変動が少なくなる。
すなわち、電圧変換装置１ａにおいて、整流器４ａに平滑コンデンサ１３を設けることによれば、出力電圧の変動を抑制することができる。
【実施例２】
【００５０】
図１０（ａ）は実施例２の電圧変換装置における三相交流発電機と整流器の回路図であり、図１０（ｂ）はその変形例を示した図である。図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）は図１０（ａ）に示した回路に流れる電流の経路を示した図である。図１２（ａ）は実施例２の電圧変換装置における相電圧の時間波形を示したグラフであり、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）はそれぞれ図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示した回路の出力電圧の時間波形を示したグラフである。
なお、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示した太い黒線は上述の回路の出力電圧を表している。また、図１乃至図９に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
本実施例の電圧変換装置１ｂは、実施例１の電圧変換装置１ａにおいて、ダイオードＤ１〜Ｄ６がブリッジ接続された構造の全波整流回路からなる整流器４ａの代わりに、図１０（ａ）又は図１０（ｂ）に示すように、直流出力端子７ａ，７ｂに対してダイオードＤ１〜Ｄ３がそれぞれ並列に接続された半波整流回路からなる整流器４ｂを備えた構造となっている。
【００５２】
上記構造の電圧変換装置１ｂでは、図１０（ａ）又は図１０（ｂ）に示すように、３つの相の半波整流回路が並列に接続されていることから、最も電圧の高い相にのみ電流が流れる。そして、その電流の流れ方は、相電圧ｖａ〜ｖｃの大小によって図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）に示すように時間の経過とともに切り替わる３種類のモード（以下、Ｍｏｄｅ１〜Ｍｏｄｅ３という。）に分けられる。
【００５３】
（Ｍｏｄｅ１）
相電圧ｖａが最も高い場合、図１１（ａ）に示すように、ａ相からダイオードＤ１を通って負荷１２に流れた電流は、再びａ相に戻る。
（Ｍｏｄｅ２）
相電圧ｖｂが最も高い場合、図１１（ｂ）に示すように、ｂ相からダイオードＤ２を通って負荷１２に流れた電流は、再びｂ相に戻る。
（Ｍｏｄｅ３）
相電圧ｖｃが最も高い場合、図１１（ｃ）に示すように、ｃ相からダイオードＤ３を通って負荷１２に流れた電流は、再びｃ相に戻る。
【００５４】
図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）から明らかなように、図１０（ａ）又は図１０（ｂ）に示した回路では、ａ相〜ｃ相において各相の電圧が負の値を示す方向に流れる電流はダイオードＤ１〜Ｄ３によってカットされるため、各相の電圧が正の値を示す方向に流れる電流のみが負荷１２に流れることになる。そのため、図１２（ａ）に示すように、３つの相の半波整流回路に発生する電圧の時間波形は、図２（ｂ）に示した相電圧ｖａ〜ｖｃの時間波形において、電圧が負の値を示す領域がカットされたものとなる。
この場合、電圧変換装置１ｂの出力電圧（図１０（ａ）における直流出力端子７ａ，７ｂの間の電圧）は、図１２（ｂ）に太い黒線で示すように、各Ｍｏｄｅにおける相電圧（図１２（ａ）に示した相電圧ｖａ〜ｖｃ）の最大値と一致する。なお、図１０（ｂ）における直流出力端子７ａ，７ｂの間の電圧は、実施例１における図７〜図９の場合と同様の理由により、図１２（ｃ）に太い黒線で示すように変動が抑制される。
【００５５】
電圧変換装置１ｂにおいては、整流器４ｂにより、三相交流発電機３において発生した交流電流のうち、正弦波の正の部分又は負の部分のいずれか一方のみが取り出され、他方の通電が阻止される。そして、電圧変換装置１ｂでは、三相交流発電機３から供給された交流電流が整流器４ｂの内部において１つのダイオードしか通過しないため、エネルギー損失が最小限に抑えられるという効果が期待できる。
【実施例３】
【００５６】
図１３は実施例３の電圧変換装置における三相交流発電機と整流器の回路図である。なお、図１乃至図１２に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１３に示すように、本実施例の電圧変換装置１ｃは、実施例１の電圧変換装置１ａにおいて、一端がダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５の陽極とダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６の陰極の間にそれぞれ接続され、他端が互いに接続されるとともに、電機子コイル３ａ〜３ｃに対し、それぞれ６０°ずつ位相が進んだ電圧が発生するように配置された電機子コイル３ｄ〜３ｆを備えた構造となっている。
【００５７】
上記構造は、実施例１の電圧変換装置１ａの起電力を表す前述の式（６）において、全導体数Ｚが２倍になることに相当する。したがって、電圧変換装置１ｃによれば、他の全ての条件が電圧変換装置１ａと同じ場合、理想的には電圧変換装置１ａの２倍の起電力が得られることになる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本考案は、太陽光発電等によってバッテリに蓄えられた電気をより電池容量の大きな他のバッテリへ充電する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ａ，１ｂ…電圧変換装置  ２…直流電動機  ３…三相交流発電機  ３ａ〜３ｆ…電機子コイル  ４ａ，４ｂ…整流器  ５…筐体  ６…持ち手  ７ａ，７ｂ…直流出力端子  ８…通気窓  ９…入力端子  １０…太陽光発電システム  １１ａ…第１のバッテリ  １１ｂ…第２のバッテリ  １２…負荷  １３…平滑コンデンサ  Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード  
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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