(57)【要約】      （修正有）【課題】直流・交流双方向へのエネルギー移動変換ができ、なお回転動力をも含めて、３方向へのエネルギー移動用途が容易に可能な機器の提供。【解決手段】回転電機で二重構造の空隙があり、回転部分には交流捲線、固定部分には界磁捲線と直流電機子捲線がある。電機子捲線が固定側に有るために、電圧を高く或いは低く、複数取り出せる。【選択図】図７−１
2015202021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部分に捲線を有し、交流単相捲線または三相捲線として集電環によって外部電気回路に接続される構造である事。
この回転部分が界磁側と固定直流電機子側と二空隙で対する構造である事。
回転部分の構造は円筒型、或いは円盤状等で有ることは問わない。
【請求項２】
上記交流回路と直流回路は電気的には接続が無く、界磁制御回路で磁気的に有効に制御、接続される回路構成で在る事
【請求項３】
固定直流電機子は界磁に関連して二極または四極以上の接続で、捲線及び端子が複数で電圧も複数で可能な構造である事。一部の独立捲線に制御装置を接続する場合を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は電力の交流直流及び電圧変換に関するものである。
【背景技術】
【０００２】    従来電力の交流と直流の変換は各種あり、それぞれの長所短所が有った、
また電圧はそれぞれの方法により発電方法と消費に必要とする電圧等が異なる場合も多かった。
従って発生する電力と消費する電力との中間に様々な電気機器が装備されたが、発生または供給される電力に対して消費する機器との整合に、従来の機器は無視できない価格、場所、維持労力を必要とした。
【先行技術文献】
【０００３】  本案は１９８９年に出願した実用新案第１１９４８２号の原理を発展改変したものである、本案は前号出願の原理と発想は同じで、回転部分に交流捲線を施して交流電気を利用する事が異なる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の変流機は回転変流機と静止機器（半導体など）等であるが、回転式の変流機は整流子が有る場合が多く、半導体は高電圧、高温度に耐えない素子を高電圧の必要に応じて半導体素子を多数直列接続するなどの対策が必要であった、更に近年の太陽電池などの電池装備は商用電力の交流電圧との接続に電圧等の問題もあり、電力利用の自動車とも同じ問題があり、変流機の価格、管理維持などの費用問題を起こしている。
本発明は上記の問題に有用な機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本案は直流或いは交流の電力を回転電機の磁気作用の段階で直流と交流を変換しその時に直流電圧の問題も解決できるものである。
【本発明の効果】
【０００６】  本発明は回転電機機器の特徴である直流・交流双方向へのエネルギー移動変換ができ、なお回転動力をも含めて、３方向へのエネルギー移動用途が容易に可能である。
本発明は一つの回転機器として、電力の交流直流変換だけでなく機械的な回転動力の発生または電力への変換も可能で有るので、電気自動車主機等への応用も有効である。
本案により、現在の電力利用の自動車への充電にも利用できるので、一般家庭での高価な充電設備は不要になり、商用の交流電力への供給ができる特別の機器を設置したり持ち運ぶ必要はない、又太陽電池等の商用交流電力網への接続機器としても、より安価に  できると期待される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】図  ７−１は本案の構成例で回転子円筒型とした場合の側面軸方向縦断図である。
図  ７−２は７−１図の軸直角断面図の一部例で交流捲線と導磁材が交互に円筒面に配置されるので、図には表現されていないが機械的強度のために円筒端部で機械的に保持され回転軸に保持される必要が有る、また磁性材にも電気が誘起されるので、磁片ごとに電気的に絶縁される必要が有る。
他の直流電機と同様に界磁捲線と電機子捲線とは電気的に９０度の角度で結線する。
作動の説明  図  ７−１において
Ａ  直流電力を交流にして動力または交流電力に変換して取り出す場合
Ｂ  交流電力を直流として電池等に充電する場合について説明する。
Ｃ  直流電力のみの変換利用について、説明する
Ａ  は太陽電池、或いは電気自動車等の電池を家庭用交流電力等に変換して利用する場合、ＤＣｐより入力された直流電力は界磁（ｄｃ）によって交流回転子が駆動されるため、間接的に起電力が発生しバランスが適当に取られる、回転数や駆動力は負荷の状況によって異なるが、交流側がどのような回路であるかによっても異なる。
例えば交流商用電機機器であれば規定の周波数で使用される必要があり、本案機器が４極であるとすれば１５００または１８００ｒｐｍ  ｎｏ回転数になるように界磁を調整する。
Ｂ  は電気自動車等の電池に家庭電力で充電する場合である、交流側から同期電動機として起動される、なおこの場合、充電が終われば、この変流機は自動車の動力源（直流電動機）として利用できる、制御回路の重量増加、及び本体の重量増加は従来機器と比して大きくはない。
Ｃ  は上記Ｂの場合の様に直流を動力源として交流電力は利用せず、回転力等を利用する場合、交流捲線を区分開放して、更に交流回路を切り離して作動させる、この場合通常の直流電動機と異なるのは、異なる直流電圧の発電機としても作動できることである、動力源の電圧が異なっても、低電圧の制御回路や電池充電回路を接続できる、或いは別の直流電源から電力を取り入れる事も可能である、それぞれ適当な電圧の捲線を装置する必要が有る。
【作動原理について】
【０００９】    本案の作動原理は基本的には１９８９年申請−ＮＯ−１１９４８２号に同じであるが、回転部分が交流捲線である事が異なるために、交流利用の能力が発生したものである。
即ち交流捲線が在ることにより、この回路への交流電力の流入、或いは流出により、直流回路への動力エネルギーが出入する事が可能になる、更に回転機械であるので、軸から機械的入力が有るが、或いは負荷が有るかによっても、作動は異なる、制御は主に直流界磁回路の電圧の変化によって制御する。
作動の実際
作動の実用上について７−１図について説明する、ＡＣより交流電力が入力される場合、ＡＣ側の周波数が商用などの様に限定されると回転数が限定されるので、ＤＣ側の出力調整はＤＣ−ｆの電圧調整だけでは困難なので、固定電機子側に制御捲線を別に装着してＤＣ−ａの出力電圧等を調整する、これは交流変圧器と同様の作働である。
本案を変流機以外の目的にも利用する場合、即ち回転軸より外部動力で駆動させる、或いは回転力を取り出す場合も、上記制御捲線を利用して相互に関連制御させる事が出来る。また直流電力だけの利用には交流捲線を断接装置で開放し、上記制御捲線と同様の電機子捲線を装着すれば、異なる電圧の直流電力への出入が可能である。
【実用上の可能性】
【００１０】  このように、直流回路が交流回路と電気的には連結していないために、直流電圧出力は複数選ぶ事ができる、交流側電圧は直流電圧と関係し界磁電圧調整か電機子回路調整装置を付属させる。
なお、太陽電池などで商用電力網に接続する場合は、周波数と位相にかんして交流同期接続の必要が有るので、そのための装置は考慮する必要がある。
動力用電池が装着される自動車は、毎日自家自動充電装置とすれば、電池そのものを少なくすることも可能である。
交流回路は出力させることが可能なので、万一の場合の非常用電源を交流で取り出せる、出力は電池容量と負荷容量との問題があるが、例えば電気自動車の電池電力が十分あれば交流の家電機器を選択し一部を適当継続運転することが可能である。
更に大電力を長距離送電する場合、即ち送電線設備を改変せずに直流送電することが有利な場合、送電両端に置いて本機を交流回線に接続させて利用することが出来る。
【図７−１】
2015202021.tif 000003
【図７−２】
2015202021.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月9日(2014.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015202021.tif 000005
【図２】
2015202021.tif 000006
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は電力の交流直流及び電圧変換に関するものである。
【背景技術】
【０００２】    従来電力の交流と直流の変換は各種あり、それぞれの長所短所が有った、
また電圧はそれぞれの方法により発電方法と消費に必要とする電圧等が異なる場合も多かった。
従って発生する電力と消費する電力との中間に様々な電気機器が装備されたが、発生または供給される電力に対して消費する機器との整合に、従来の機器は無視できない価格、場所、維持労力を必要とした。
【先行技術文献】
【０００３】  本案は１９８９年に出願した実用新案第１１９４８２号の原理を発展改変したものである、本案は前号出願の原理と発想は同じで、回転部分に交流捲線を施して交流電気を利用する事が異なる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の変流機は回転変流機と静止機器（半導体など）等であるが、回転式の変流機は整流子が有る場合が多く、半導体は高電圧、高温度に耐えない素子を高電圧の必要に応じて半導体素子を多数直列接続するなどの対策が必要であった、更に近年の太陽電池などの電池装備は商用電力の交流電圧との接続に電圧等の問題もあり、電力利用の自動車とも同じ問題があり、変流機の価格、管理維持などの費用問題を起こしている。
本発明は上記の問題に有用な機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本案は直流或いは交流の電力を回転電機の磁気作用の段階で直流と交流を変換しその時に直流電圧の問題も解決できるものである。
【本発明の効果】
【０００６】  本発明は回転電機機器の特徴である直流・交流双方向へのエネルギー移動変換ができ、なお回転動力をも含めて、３方向へのエネルギー移動用途が容易に可能である。
本発明は一つの回転機器として、電力の交流直流変換だけでなく機械的な回転動力の発生または電力への変換も可能で有るので、電気自動車主機等への応用も有効である。
本案により、現在の電力利用の自動車への充電にも利用できるので、一般家庭での高価な充電設備は不要になり、商用の交流電力への供給ができる特別の機器を設置したり持ち運ぶ必要はない、又太陽電池等の商用交流電力網への接続機器としても、より安価に  できると期待される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本案の構成例で回転子円筒型とした場合の側面軸方向縦断図である。
【図２】図２は図１の軸直角断面図の一部例  で  交流捲線と導磁材が交互に円筒面に  配置されるので、図には表現されていないが機械的強度のために円筒端部で機械的に保持され回転軸に保持される必要が有る、また磁性材にも電気が誘起されるので、磁片ごとに電気的に絶縁される必要が有る。他の直流電機と同様に界磁捲線と電機子捲線とは電気的に９０度の角度で結線する。    作動の説明  ［図１］において
Ａ  直流電力を交流にして動力または交流電力に変換して取り出す場合
Ｂ  交流電力を直流として電池等に充電する場合について説明する。
Ｃ  直流電力のみの変換利用について、説明する
Ａ  は太陽電池、或いは電気自動車等の電池を家庭用交流電力等に変換して利用する場合、ＤＣｐより入力された直流電力は界磁（ｄｃ）によって交流回転子が駆動されるため、間接的に起電力が発生しバランスが適当に取られる、回転数や駆動力は負荷の状況によって異なるが、交流側がどのような回路であるかによっても異なる。
例えば交流商用電機機器であれば規定の周波数で使用される必要があり、本案機器が４極であるとすれば１５００または１８００ｒｐｍ  ｎｏ回転数になるように界磁を設計調整する。
Ｂ  は電気自動車等の電池に家庭電力で充電する場合である、交流側から同期電動機として起動される、なおこの場合、充電が終われば、この変流機は自動車の動力源（直流電動機）として利用できる、制御回路の重量増加、及び本体の重量増加は従来機器と比して大きくはない。
Ｃ  は上記Ｂの場合の様に直流を動力源として交流電力は利用せず、回転力等を利用する場合、交流捲線を区分開放して、更に交流回路を切り離して作動させる、この場合通常の直流電動機と異なるのは、異なる直流電圧の発電機としても作動できることである、動力源の電圧が異なっても、低電圧の制御回路や電池充電回路を接続できる、或いは別の直流電源から電力を取り入れる事も可能である、それぞれ適当な電圧の捲線を装置する必要が有る。
構造の説明  ［図２］において
［図２］は［図１］の構造の横断面の一部を説明するもので、［図１］のＢ−Ｂ’部分の横断面約４分の１を表したもので、ＤＣ−ａは固定電機子捲線、ＡＣ捲線は円筒型回転子の交流捲線である、ＤＣ−ｆは内側固定界磁捲線で、固定電機子とは相対的の構造で実用上は外側と内側とは交替しても良い回転子部分の導磁材は通常の交流電機用鉄板とする。
これら捲線はＤＣ−ａとＤＣ−ｆ都は電気的直角に配置される、ＡＣ捲線は［図１］に表される外部引き出し線に接続され、必要に応じて交流捲線断切装置を備えて回路の切り離しを可能とする。
【作動原理について】
【０００８】    本案の作動原理は基本的には１９８９年申請−ＮＯ−１１９４８２号に同じであるが、回転部分が交流捲線である事が異なるために、交流利用の能力が発生したものである。
即ち交流捲線が在ることにより、この回路への交流電力の流入、或いは流出により、直流回路への動力エネルギーが出入交換する事が可能になる、更に回転機械であるので回転軸から機械的入力が有るか、或いは負荷が有るかによっても、作動は異なる、制御は主に直流界磁回路の電圧の変化によって界磁制御する。
作動の実際
作動の実用上について［１］図について説明する、ＡＣより交流電力が入力される場合、ＡＣ側の周波数が商用などの様に限定されると回転数が限定されるので、ＤＣ側の出力調整はＤＣ−ｆの電圧調整だけでは困難なので、固定電機子側に制御捲線を別に装着してＤＣ−ａの出力電圧等を調整する、これは交流変圧器と同様の作働である。
本案を変流機以外の目的にも利用する場合、即ち回転軸より外部動力で駆動させる、或いは回転力を取り出す場合も、上記制御捲線を利用して相互に関連制御させる事が出来る、また直流電力だけの利用には交流捲線を断接装置で開放し、上記制御捲線と同様に電機子捲線を装着すれば、異なる電圧の直流電力への出入が可能である。
【実用上の可能性】
【０００９】  このように、直流回路が交流回路と電気的には連結していないために、直流電圧出力は複数選ぶ事ができる、交流電圧及び直流電圧は界磁電圧調整装置或いは電機子回路調整装置を付属させてそれぞれ調整する。
なお、太陽電池などで商用電力網に接続する場合は、周波数と位相にかんして交流同期接続の必要が有るので、そのための装置は考慮する必要がある。
動力用電池が装着される自動車は、毎日自家自動充電装置交流側を設置すれば、電池そのものを少なくすることも可能である。
交流回路は出力させることが可能なので、万一の場合の非常用電源を交流で取り出せる、出力は電池容量と負荷容量と使用時間との問題があるが、例えば電気自動車の電池電力が十分あれば交流の家電機器を選択し一部を適当継続運転することが可能である。
更に大電力を長距離送電する場合、即ち送電線設備を改変せずに直流送電することが有利な場合、送電両端に置いて本機を交流回線に接続させて利用することが出来る。