(57)【要約】【課題】  ２つのモータの回転力を回転軸上で合成することで、１つのモータで回転軸を回転させた場合より少ない電力で回転軸を効率よく回転させることができる回転システムを提供することにある。【解決手段】  回転軸の定常回転時の回転トルク分以上の回転力を有するモータを２つ備え、２つのモータで、回転軸の両端をそれぞれ回転させ、２つのモータの回転力を回転軸上で合成し、また、２つのモータがＤＣモータであり、２つのモータが電源配線において直列に接続され、１つの直流電源で２つのモータが駆動されることを特徴とする。【選択図】図４
2012090519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を有する回転軸を回転させるための回転システムにおいて、
該回転軸の定常回転時の回転トルク分以上の回転力を有するモータを２つ備え、
該２つのモータで、該回転軸の両端をそれぞれ回転させ、該２つのモータの回転力を該回転軸上で合成することを特徴とする回転システム。
【請求項２】
前記モータの一方が、前記回転軸の起動回転時の回転トルクには満たないが定常回転時の回転トルク分の回転力を有する第１のモータで、
前記モータの他方が、該回転軸の起動回転時の回転トルクと該第１のモータの回転力との差分の回転力を有する第２のモータであり、
該回転軸の起動回転時に、該第１のモータと該第２のモータと両方で該回転軸を回転させ、該回転軸が定常回転し始めた後に、該第２のモータの回転を停止させ、該第１のモータのみで該回転軸を回転させることを特徴とする請求項１記載の回転システム。
【請求項３】
前記第２のモータに前記回転軸の回転トルクが掛からなくなったことで定常回転と判断し、前記第２のモータが停止することを特徴とする請求項２記載の回転システム。
【請求項４】
前記回転軸が所定の回転速度に達したことで定常回転と判断し、前記第２のモータが停止することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の回転システム。
【請求項５】
前記モータが、ＤＣモータであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の回転システム。
【請求項６】
前記２つのモータがＤＣモータであり、該２つのモータが電源配線において直列に接続され、１つの直流電源で該２つのモータが駆動されることを特徴とする請求項１記載の回転システム。
【請求項７】
前記回転軸に、フライホイールを備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の回転システム。
【請求項８】
前記回転軸が、発電機の回転子であるか、または発電機の回転子に接続され、該回転軸が回転することで発電が行われることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の回転システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷を有する回転軸を回転させるための回転システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、負荷を有する回転軸を、複数のモータで回転させる方法が提案されている。その１つの方法として、回転軸の両側にそれぞれ別々のモータを設け、回転軸を回転させるものがある。例えば、特許文献１に示すコンベヤ自動除雪装置がある。この従来のコンベヤ自動除雪装置では、回転軸の両側にメカクラッチを設け、このメカクラッチを介して２つのモータを備えている。この２つのモータは、一方が高速モータであり、他方が低速モータである。そして、通常運転時は、高速モータ側のメカクラッチを接続して、高速モータで回転軸を回転させる（通常回転時は、低速モータ側のメカクラッチが解除され、低速モータは回転軸には接続されていない）。他方、除雪運転時は、高速モータ側のメカクラッチが解除され、低速モータ側のメカクラッチを接続して、低速モータで回転軸を回転させるようにしている。これにより、モータの効率的な使用を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８９８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の回転システムであるコンベヤ自動除雪装置では、回転軸が所望の回転数（定常回転）になってしまえば、それぞれのモータの一番効率的な回転が可能になり、モータの効率的な使用が可能になるが、起動回転時にはモータには大きな起動負荷が掛かり、かえって効率的に回転させられない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、１つのモータで回転軸を回転させた場合より少ない電力で回転軸を効率よく回転させることができる回転システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の回転システムは、回転軸の定常回転時の回転トルク分以上の回転力を有するモータを２つ備え、２つのモータで、回転軸の両端をそれぞれ回転させ、２つのモータの回転力を回転軸上で合成することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の回転システムは、モータの一方が、回転軸の起動回転時の回転トルクには満たないが定常回転時の回転トルク分の回転力を有する第１のモータで、モータの他方が、回転軸の起動回転時の回転トルクと第１のモータの回転力との差分の回転力を有する第２のモータであり、回転軸の起動回転時に、第１のモータと第２のモータと両方で回転軸を回転させ、回転軸が定常回転し始めた後に、第２のモータの回転を停止させ、第１のモータのみで回転軸を回転させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の回転システムは、第２のモータに回転軸の回転トルクが掛からなくなったことで定常回転と判断し、第２のモータが停止することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の回転システムは、回転軸が所定の回転速度に達したことで定常回転と判断し、第２のモータが停止することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の回転システムは、モータが、ＤＣモータであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の回転システムは、２つのモータがＤＣモータであり、２つのモータが電源配線において直列に接続され、１つの直流電源で２つのモータが駆動されることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の回転システムは、回転軸に、フライホイールを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の回転システムは、回転軸が、発電機の回転子であるか、または発電機の回転子に接続され、回転軸が回転することで発電が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１及び請求項６の発明によれば、回転軸の定常回転時の回転トルク分以上の回転力を有する２つのモータで、回転軸の両端をそれぞれ回転させ、２つのモータの回転力を回転軸上で合成することから、１つのモータで回転軸を回転させた場合より少ない電力で回転軸を効率よく回転させることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、回転軸の起動回転時に、第１のモータと第２のモータと両方で回転軸を回転させ、回転軸が定常回転し始めた後に、第２のモータの回転を停止させ、第１のモータのみで回転軸を回転させることから、大きな回転力が必要な時にはより確実に回転軸を回転させることができ、逆に所定の回転力のみでよい場合には、最適な回転力で効率的に回転軸を回転させることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、第２のモータに回転軸の回転トルクが掛からなくなったことで定常回転と判断し、第２のモータが停止することから、第２のモータが不必要に回転することを抑え、より効率的に回転軸を回転させることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、回転軸が所定の回転速度に達したことで定常回転と判断し、第２のモータが停止することから、第２のモータが不必要に回転することを抑え、より効率的に回転軸を回転させることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、モータにＤＣモータを用いることで、より効率的に回転軸を回転させることができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、回転軸にフライホイールを備えることで、定常回転時に効率的に回転軸を回転させることができる。
【００２０】
請求項８の発明によれば、回転軸が、発電機の回転子であるか、または発電機の回転子に接続され、回転軸が回転することで発電が行われることから、大きな回転力が必要な時にはより確実に回転軸を回転させ、逆に所定の回転力のみでよい場合には、最適な回転力で効率的に回転軸を回転させ、より効率的に発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る第２の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る第３の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第４の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の形態における回転システムは、負荷を有する回転軸を回転させるための回転システムで、特に回転軸の両側にそれぞれモータを有するものである。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係る第１の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。図１において、回転システム１は、負荷５を備えた回転軸１０の両端に、それぞれ軸継手１２，１４を介して第１のモータ２０及び第２のモータ２２が接続されている。
【００２４】
第１のモータ２０は、回転軸１０の起動回転時の回転トルクには満たないが定常回転時の回転トルク分の回転力を有するものである。ここで、定常回転とは、回転軸１０が所望の回転数で回転する状態のことである。一方、第２のモータ２２は、回転軸１０の起動回転時の回転トルクと第１のモータ２０の回転力との差分の回転力を有するものである。
【００２５】
例えば、回転軸１０の起動回転時の回転トルクを１．０とし、定常回転時の回転トルクを０．４とした場合、第１のモータ２０には回転力が０．６のものを用い、第２のモータ２２には回転力が０．４のものを用いるようにする。この第１のモータ２０と第２のモータ２２の回転力は、あくまでも例示で、この値に限られるものではない。
【００２６】
尚、第２のモータ２２は、回転軸１０が回転している最中に、回転軸１０の回転を妨げることなく回転を停止させることが可能な構造を有している。具体的には、第２のモータ２２自身が回転力を生まずにエネルギーを消耗しない状態で回転子が空回りするような構造であったり、またはクラッチを設けて回転軸１０から解除されるようにしてもよく、その構造によって限定されるものではない。
【００２７】
そして、このような構成の回転システム１では、回転軸１０が停止した状態で回転を開始させる場合（起動回転時）、回転軸１０の両側に設けられた第１のモータ２０と第２のモータ２２との両方で回転軸１０を回転させる。そして、回転軸１０が定常回転し始めた後、第２のモータ２２の回転を停止させ、第１のモータ２０のみで回転軸１０を回転させるようにする。
【００２８】
尚、回転軸１０が定常回転になったと判断し第２のモータ２２を停止させる条件としては、第２のモータ２２に回転軸１０の回転トルクが掛からなくなったことを用いることができる。また、他には、回転軸１０が所定の回転速度に達したことで定常回転と判断する方法もある。尚、他の方法で、定常回転を検出するようにしてもよい。また、第１のモータ２０及び第２のモータ２２は、上記のような使用方法が可能であれば、どのような構造のモータであってもかまわない。
【００２９】
以上のように、本実施例における回転システム１によれば、回転軸１０の起動回転時に、第１のモータ２０と第２のモータ２２と両方で回転軸１０を回転させ、回転軸１０が定常回転し始めた後に、第２のモータ２２の回転を停止させ、第１のモータ２０のみで回転軸１０を回転させることから、大きな回転力が必要な時にはより確実に回転軸１０を回転させることができ、逆に所定の回転力のみでよい場合には、最適な回転力で効率的に回転軸を回転させることができる。
【００３０】
また、第２のモータ２２に回転軸１０の回転トルクが掛からなくなったことで定常回転と判断し、第２のモータ２２を停止させることで、第２のモータ２２が不必要に回転することを抑え、より効率的に回転軸１０を回転させることができる。また、回転軸１０が所定の回転速度に達したことで定常回転と判断し、第２のモータ２２を停止させるようにしても、第２のモータ２２が不必要に回転することを抑え、より効率的に回転軸１０を回転させることができる。
【実施例２】
【００３１】
実施例１では、回転軸１０で回転させるものとして負荷５として、各種の回転物を想定しているが、より具体的に示すのが、本実施例である。以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図２は、本発明に係る第２の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。図２において、回転システム２は、負荷として発電機６を備えた回転軸３０の両端に、それぞれ軸継手３２，３４を介して第１のモータ４０及び第２のモータ４２が接続されている。
【００３２】
第１のモータ４０は、回転軸３０の起動回転時の回転トルクには満たないが定常回転時の回転トルク分の回転力を有するものである。ここで、定常回転とは、発電機６で効率的に発電を行うために必要な、回転軸３０が所望の回転数で回転する状態のことである。一方、第２のモータ４２は、回転軸３０の起動回転時の回転トルクと第１のモータ４０の回転力との差分の回転力を有するものである。
【００３３】
例えば、回転軸３０の起動回転時の回転トルクを１．０とし、定常回転時の回転トルクを０．４とした場合、第１のモータ４０には回転力が０．６のものを用い、第２のモータ４２には回転力が０．４のものを用いるようにする。この第１のモータ４０と第２のモータ４２の回転力は、あくまでも例示で、この値に限られるものではない。
【００３４】
尚、第２のモータ４２は、回転軸３０が回転している最中に、回転軸３０の回転を妨げることなく回転を停止させることが可能な構造を有している。具体的には、第２のモータ４２自身が回転力を生まずにエネルギーを消耗しない状態で回転子が空回りするような構造であったり、またはクラッチを設けて回転軸３０から解除されるようにしてもよく、その構造によって限定されるものではない。
【００３５】
そして、このような構成の回転システム２では、回転軸３０が停止した状態で回転を開始させる場合（起動回転時）、回転軸３０の両側に設けられた第１のモータ４０と第２のモータ４２との両方で回転軸３０を回転させる。そして、回転軸３０が定常回転し始めた後、第２のモータ４２の回転を停止させ、第１のモータ４０のみで回転軸３０を回転させ、発電機６での発電を効率的に行うようにする。
【００３６】
尚、回転軸３０が定常回転になったと判断し第２のモータ４２を停止させる条件としては、第２のモータ４２に回転軸３０の回転トルクが掛からなくなったことを用いることができる。また、他には、回転軸３０が所定の回転速度に達したことで定常回転と判断する方法もある。尚、他の方法で、定常回転を検出するようにしてもよい。また、第１のモータ４０及び第２のモータ４２は、上記のような使用方法が可能であれば、どのような構造のモータであってもかまわない。
【００３７】
以上のように、本実施例における回転システム２によれば、回転軸３０が、発電機６の回転子であり、回転軸３０が回転することで発電が行われることから、大きな回転力が必要な時にはより確実に回転軸３０を回転させ、逆に所定の回転力のみでよい場合には、最適な回転力で効率的に回転軸３０を回転させ、より効率的に発電を行うことができる。
【実施例３】
【００３８】
実施例１及び実施例２では、回転軸１０及び回転軸３０に直接負荷になるものを設けるようにしているが、そのような構造ではない例を本実施例では示す。以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図３は、本発明に係る第３の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。図３において、回転システム３は、負荷としては発電機８を備えるが、回転軸５０に直接発電機８を備えていない。回転システム３では、まず、回転軸５０の中央にフライホイール９が設けられ、回転軸５０の両側がベアリング５２，５４を介して保持され、その回転軸５０の両端に、それぞれ軸継手５６，５８を介して第１のモータ６０及び第２のモータ６２が接続されている。
【００３９】
そして、フライホイール９の外周に当接してフライホイール９の回転を発電機８に伝える歯車８ａを備える発電機８が設けられている。
【００４０】
第１のモータ６０は、回転軸５０の起動回転時の回転トルクには満たないが定常回転時の回転トルク分の回転力を有するものである。ここで、定常回転とは、発電機８で効率的に発電を行うために必要な、回転軸５０が所望の回転数で回転する状態のことである。一方、第２のモータ６２は、回転軸５０の起動回転時の回転トルクと第１のモータ６０の回転力との差分の回転力を有するものである。
【００４１】
例えば、回転軸５０の起動回転時の回転トルクを１．０とし、定常回転時の回転トルクを０．４とした場合、第１のモータ６０には回転力が０．６のものを用い、第２のモータ６２には回転力が０．４のものを用いるようにする。この第１のモータ６０と第２のモータ６２の回転力は、あくまでも例示で、この値に限られるものではない。
【００４２】
尚、第２のモータ６２は、回転軸５０が回転している最中に、回転軸５０の回転を妨げることなく回転を停止させることが可能な構造を有している。具体的には、第２のモータ６２自身が回転力を生まずにエネルギーを消耗しない状態で回転子が空回りするような構造であったり、またはクラッチを設けて回転軸５０から解除されるようにしてもよく、その構造によって限定されるものではない。
【００４３】
そして、このような構成の回転システム３では、回転軸５０が停止した状態で回転を開始させる場合（起動回転時）、回転軸５０の両側に設けられた第１のモータ６０と第２のモータ６２との両方で回転軸５０を回転させる。そして、回転軸５０が定常回転し始めた後、第２のモータ６２の回転を停止させ、フライホイール９の補助を受けつつ、第１のモータ６０のみで回転軸５０を回転させ、発電機８での発電を効率的に行うようにする。
【００４４】
尚、回転軸５０が定常回転になったと判断し第２のモータ６２を停止させる条件としては、第２のモータ６２に回転軸５０の回転トルクが掛からなくなったことを用いることができる。また、他には、回転軸５０が所定の回転速度に達したことで定常回転と判断する方法もある。尚、他の方法で、定常回転を検出するようにしてもよい。また、第１のモータ６０及び第２のモータ６２は、上記のような使用方法が可能であれば、どのような構造のモータであってもかまわない。
【００４５】
以上のように、本実施例における回転システム３によれば、回転軸５０がフライホイール９及び歯車８ａを介して発電機８の回転子に接続され、回転軸５０が回転することで発電が行われることから、大きな回転力が必要な時にはより確実に回転軸５０を回転させ、逆に所定の回転力のみでよい場合には、最適な回転力で効率的に回転軸５０を回転させ、より効率的に発電を行うことができる。
【００４６】
また、回転軸５０にフライホイール９を備えることで、定常回転時に効率的に回転軸５０を回転させることができる。尚、本実施例のようにフライホイール９を発電機８の回転子と繋げないで、フライホイール９を発電機８とは別に回転軸５０に設けるようにして、回転軸５０をフライホイール９を介さず発電機８の回転子と接続するようにしてもよい。
【００４７】
尚、上記の各実施例で、モータの種類を限定していないが、特にモータをＤＣモータにすることにより、より効率的に上記各種の回転軸を回転させることができる。
【実施例４】
【００４８】
実施例１では、回転軸１０で回転させる負荷５として、各種の回転物を想定しているが、より具体的に示すのが、本実施例である。以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図４は、本発明に係る第４の実施例の回転システムの構造の一例を示す説明図である。図４において、回転システム４は、負荷として発電機６を備えた回転軸７０の両端に、それぞれ軸継手７２，７４を介して第１のモータ８０及び第２のモータ８２が接続されている。第１のモータ８０と第２のモータ８２とは、共にＤＣモータである。
【００４９】
第１のモータ８０は、回転軸７０の定常回転時の回転トルク分以上の回転力を有するモータで、第２のモータ８２も、第１のモータ８０と同様に、回転軸７０の定常回転時の回転トルク分以上の回転力を有するモータである。そして、軸継手７２，７４を介して、第１のモータ８０と第２のモータ８２とで、回転軸７０の両端をそれぞれ回転させ、第１のモータ８０と第２のモータ８２の回転力を回転軸７０上で合成するするような構成になっている。電源の接続については、第１のモータ８０と第２のモータ８２とを直列に接続して１つの直流電源８４としている、尚、電源の電圧及び電流を測定するために、直流電源８４部分に電圧計８６と電流計８８とが設けられている。
【００５０】
そして、例えば、回転軸７０の定常回転時の回転トルクと、第１のモータ８０及び第２のモータ８２の回転力が、同一のものを用いるようにする。この第１のモータ８０と第２のモータ８２の回転力は、あくまでも例示で、この構成に限られるものではない。
【００５１】
より具体的な実験結果を示すと、まず、第１のモータ８０及び第２のモータ８２として、入力１．５Ｖを定格とするＤＣモータを用い、第１のモータ８０及び第２のモータ８２に用いたモータを発電機６として用いた。
【００５２】
まず、図４とは異なり、第１のモータ８０のみを発電機６の回転軸７０に接続し、直流電源８４を接続した第１のモータ８０のみで発電機６の回転軸７０を回転させた結果を示すと、第１のモータ８０の入力（電圧計８６及び電流計８８の測定値）が電圧１．５Ｖで電流が０．４４Ａの０．６６Ｗで、発電機６の回転軸７０を回転させることが可能であった。
【００５３】
これに対し、図４の構成のように、第１のモータ８０及び第２のモータ８２を発電機６の回転軸７０の両側にそれぞれ接続して回転させたところ、電圧計８６で測定された電圧が１．５Ｖで、電流計８８で測定された電流が０．２３Ａの０．３４５Ｗで、発電機６の回転軸７０を回転させることが可能であった。
【００５４】
ここで、第１のモータ８０のみの場合と、第１のモータ８０と第２のモータ８２との２個のモータを用いた場合を比較すると、同一の発電機６を回したにも関わらず、０．６６Ｗと０．３４５Ｗとの差が生じている。すなわち、入力電力を約２分の１に抑えることができている。このように、本実施例における回転システム４によれば、回転軸７０の定常回転時の回転トルク分以上の回転力を有する第１のモータ８０と第２のモータ８２との２つのモータで、回転軸７０の両端をそれぞれ回転させ、２つのモータの回転力を回転軸７０上で合成することから、１つのモータで回転軸を回転させた場合より少ない電力で回転軸を効率よく回転させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明によれば、１つのモータで回転軸を回転させた場合より少ない電力で回転軸を効率よく回転させることができる回転システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・・回転システム
２・・・・回転システム
３・・・・回転システム
４・・・・回転システム
５・・・・負荷
６・・・・発電機
８・・・・発電機
８ａ・・・歯車
９・・・・フライホイール
１０・・・回転軸
１２・・・軸継手
１４・・・軸継手
２０・・・第１のモータ
２２・・・第２のモータ
３０・・・回転軸
３２・・・軸継手
３４・・・軸継手
４０・・・第１のモータ
４２・・・第２のモータ
５０・・・回転軸
５２・・・ベアリング
５４・・・ベアリング
５６・・・軸継手
５８・・・軸継手
６０・・・第１のモータ
６２・・・第２のモータ
７０・・・回転軸
７２・・・軸継手
７４・・・軸継手
８０・・・第１のモータ
８２・・・第２のモータ
８４・・・直流電源
８６・・・電圧計
８８・・・電流計
【図１】
2012090519.tif 000003
【図２】
2012090519.tif 000004
【図３】
2012090519.tif 000005
【図４】
2012090519.tif 000006