(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から交流の電気パワーが供給される入力端子と、出力端子と、フライホイルと、前記フライホイルに接続された電気機械と、スイッチング素子を有し前記電気機械に接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子を有しオンオフする制御回路を有し、前記入力端子から前記商用電源の出力周波数の２倍の周波数のリプルを含む電力を受け、前記フライホイルは、前記商用電源の周期内に、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも大である状態で前記電気機械により加速される期間と、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも小である状態で前記電気機械により減速される期間を有し、前記出力端子から直流電圧を出力する直流電源装置。
【請求項２】
入力端子から供給される電流波形をほぼ入力端子に供給される電圧波形とほぼ同じ波形とする請求項１記載の直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコンや冷蔵庫、洗濯機などのインバータ装置等に用いられる平滑回路、及び商用電源から直流を得る直流電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の平滑回路を用いた直流電源装置を有するインバータ装置の回路図を図７に示す。
【０００３】
図７においては、直流電源装置１は、１００Ｖで５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源２、商用電源２に接続した全波整流回路３と、全波整流回路３の出力に接続した平滑回路４を有している。
【０００４】
全波整流回路３は、ダイオード５、６、７、８によって構成されており、平滑回路４はチョークコイル９、電解式のコンデンサ１０によって構成されている。
【０００５】
負荷１１は、直流電圧を受けて動作し、１ｋＷの電力を消費するものである。
【０００６】
以上の構成において、従来の直流電源装置１は、全波整流回路３の出力に含まれる電圧の脈動分（リプル分）をチョークコイル９およびコンデンサ１０によって、低減して出力し、負荷１１にはリプル電圧が少ない直流電圧を供給するものとなっている。
【０００７】
ここで、チョークコイル９は、珪素鋼板を積層し空隙を設けた鉄心に、銅線を巻いて構成したもので、Ｌ＝３ｍＨのインダクタンスを有しており、コンデンサ１０は、Ｃ＝４７００マイクロファラッドの静電容量を有している。
【０００８】
チョークコイル９についてはＬ値に電流（アンペア）の自乗を乗じた値の半分によって算出されるエネルギーが蓄積され、コンデンサ１０についてはＣ値に電圧（ボルト）の自乗を乗じた値の半分によって算出されるエネルギーが蓄積されることになるが、これらのエネルギー蓄積作用と蓄積されたエネルギーの放出作用が交互に行われることにより、平滑回路４は、入力から供給される瞬時電力と、負荷に出力される瞬時電力の差を吸収する作用が行われ、その結果、全波整流回路３の出力である全波整流電圧波形に含まれるリプル分をかなり吸収し、リプル電圧のピーク・トゥ・ピークを１０ボルト以下に抑える平滑作用を実現している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術においては、平滑回路４を構成しているチョークコイル９とコンデンサ１０は、いずれも重量、体積、コストがかなり大であった。
【００１０】
すなわち、チョークコイル９については、グラム当たりのエネルギー貯蔵量が０．０００４ジュール、ｃｃ当たりでは０．００２ジュール、円当たりでは０．０００５ジュールであり、コンデンサ１０についても電解式のものであっても、グラム当たりのエネルギー貯蔵量が０．５ジュール、ｃｃ当たりでは０．８ジュール、円当たりでは０．１ジュールという低い値であることにより生ずるものであった。
【００１１】
また平滑回路４の入力電流および商用電源２から装置に供給される電流波形が、いずれも電圧波形と相似の形からずれることによって、力率が低いものとなるという課題を有しているものであった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、商用電源から交流の電気パワーが供給される入力端子と、出力端子と、フライホイルと、前記フライホイルに接続された電気機械と、スイッチング素子を有し前記電気機械に接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子を有しオンオフする制御回路を有し、前記入力端子から前記商用電源の出力周波数の２倍の周波数のリプルを含む電力を受け、前記フライホイルは、前記商用電源の周期内に、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも大である状態で前記電気機械により加速される期間と、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも小である状態で前記電気機械により減速される期間を有し、前記出力端子から直流電圧を出力することによって、重量、体積、コストを低減しつつ、入力の力率が高い直流電源装置を実現するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、上記課題を解決するために、商用電源から交流の電気パワーが供給される入力端子と、出力端子と、フライホイルと、前記フライホイルに接続された電気機械と、スイッチング素子を有し前記電気機械に接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子を有しオンオフする制御回路を有し、前記入力端子から前記商用電源の出力周波数の２倍の周波数のリプルを含む電力を受け、前記フライホイルは、前記商用電源の周期内に、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも大である状態で前記電気機械により加速される期間と、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも小である状態で前記電気機械により減速される期間を有し、前記出力端子から直流電圧を出力することによって、単位重量、単位体積、単位コスト当たりの蓄積エネルギーを高め、同容量（ワット）での回路の重量、体積、コストを低減し、また前記スイッチング素子のオンオフ制御により、入力の力率が高い直流電源装置を実現し、コンデンサやリアクタ（チョークコイル？）よりも小型、軽量、低コストの構成で直流電源の平滑化ができるものである。
【００１４】
また請求項２は、請求項１記載の直流電源装置の入力端子から供給される電流波形を、ほぼ入力端子に供給される電圧波形とほぼ同じ波形とすることにより、やはり重量、体積、コストを低減し、入力を高力率とし、また出力電圧をより安定に保つものである。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は実施例１の直流電源装置の回路図を示している。
【００１７】
図１においては、直流電源装置２０は、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源２１、商用電源２１に接続した全波整流回路２２と、全波整流回路２２の出力に接続した平滑回路２３を有し、出力には負荷２４が接続されている。
【００１８】
全波整流回路２２は、ダイオード２５、２６、２７、２８によって構成したブリッジ形のものを使用している。
【００１９】
平滑回路２３は、入力端子３０ａ、３０ｂと、出力端子３１ａ、３１ｂを有し、さらに直径２インチで厚さ５．５ｍｍの円盤形の鉄板を例えばボールベアリング等（図示せず）で回転自在に支持した質量８８グラムのフライホイル３２、フライホイル３２の軸に直接に接続された電気機械３３を備えている。
【００２０】
電気機械３３には、インバータ回路３４が接続されており、実施例１では、インバータ回路３４は、第１のスイッチング素子３５、第２のスイッチング素子３６、ダイオード３７、３８、３９、４０によって構成されており、第１のスイッチング素子３５および第２のスイッチング素子３６はいずれも絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いて構成している。
【００２１】
実施例１では、第１のスイッチング素子３５はコレクタ端子を入力端子３０ａに接続し、第２のスイッチング素子３６はエミッタ端子を出力端子３１ｂに接続し、いずれのスイッチング素子もゲート端子は制御回路４１に接続されており、ゲート・エミッタ間に印加される電圧の有無を切り換えることによって、オンオフが制御されるものとなっている。
【００２２】
さらに実施例１では、入力端子３０ａ、３０ｂ間に供給される電圧Ｖｉｎを検知する入力電圧検知手段５０と、入力端子３０ａから供給される電流Ｉｉｎを検知する入力電流検知手段５１と、出力端子３１ａ、３１ｂ間の出力電圧Ｖｏｕｔを検知する出力電圧検知手段５２と、出力端子３１ａから出力される電流Ｉｏｕｔを検知する出力電流検知手段５３を有している。
【００２３】
なお、本実施例においては、入力電圧検知手段５０は抵抗５４、５５により構成し、出力電圧検知手段５２は抵抗５６、５７により構成しており、入力電流検知手段５１と入力電流検知手段５３は、いずれも抵抗器を用い、電流が流れることにより発生する電圧降下を検知する構成としている。
【００２４】
制御回路４１は、入力電圧検知手段５０、入力電流検知手段５１、出力電圧検知手段５２、出力電流検知手段５３からの信号を受け、入力端子３０ａから供給される入力電流Ｉｉｎの電流波形が、入力端子３０ａ、３０ｂ間に供給される電圧Ｖｉｎの電圧波形とほぼ同じ波形となるように、第１のスイッチング素子３５と第２のスイッチング素子３６のオンオフの導通比率を制御するものとなっている。
【００２５】
そして、平滑回路２３は、商用電源２１の周波数が５０Ｈｚの場合に、入力端子３０ａ、３０ｂから１００Ｈｚの周期的な脈動を含む電力を受けるものとなり、フライホイル３２は、入力端子３０ａ、３０ｂから入力される瞬時電力、すなわちＩｉｎとＶｉｎの積が出力端子３１ａ、３１ｂから出力される瞬時電力、すなわちＩｏｕｔとＶｏｕｔの積よりも大である状態では、電気機械３３が電動機として動作して加速（回転速度の上昇）がなされ、入力と出力の差に相当する電気エネルギーが、フライホイル３２に運動エネルギーとして蓄えられる。
【００２６】
逆に入力端子３０ａ、３０ｂから入力される瞬時電力が、出力端子３１ａ、３１ｂから出力される瞬時電力よりも小である状態においては、電気機械３３が発電機として動作して減速（回転速度の下降）がなされ、フライホイル３２に蓄えられた運動エネルギーが電気エネルギーに変換されるものとなり、結果として出力端子３１ａ、３１ｂからは、ほぼ脈動のない直流の電力を出力するものとなる。
【００２７】
負荷２４としては、具体的には例えば３相６石構成のモータ駆動用のインバータなどが接続されるものであり、リプル分の小さな直流電圧が供給されることにより、振動が少なく、速度・トルク変動が少なく、また効率の高いモータ駆動が行われるものとなる。
【００２８】
なお、本実施例においては、電気機械３３は、４８極着磁させた永久磁石を用いた回転子５８と、固定子巻線を有する同期機としており、さらにホールＩＣにより回転子５８の位置（角度）を検知する位置検知手段６０を設けたもので構成している。
【００２９】
ホールＩＣは、対抗する回転子５８がＮ極の位置である場合にはハイ信号、Ｓ極である場合にはロー信号を出力するものであるが、回転子５８は常に回転方向が一方向に決まっていることから、永久磁石を有する回転子５８の回転によって固定子巻線５９に発生するフレミングの右手の法則の誘導起電力Ｖｅの極性は、位置検知手段６０の出力がハイの期間は正であり、位置検知手段６０の出力がローの期間は負となる。
【００３０】
なお、本実施例では、平滑回路２３の入力側と出力側に、それぞれコンデンサ６１、６２を接続しているが、これらはいずれも０．１マイクロＦ〜１マイクロＦの静電容量を有するプラスチックフィルムコンデンサで構成しており、第１のスイッチング素子３５および第２のスイッチング素子３６のオンオフの周波数（キャリア周波数およびフライホイルの回転による基本周波数）の成分の交流分を除去する作用をするものとなっている。
【００３１】
本実施例においては、制御回路４１がまず入力電圧検知手段５０と出力電流検知手段５３から信号を入力し、入力電流検知手段５１の出力が、出力電流Ｉｏｕｔの値に比例し、かつ入力電圧Ｖｉｎとおなじ全波整流波形となるように、第１のスイッチング素子３５のオンオフを制御し、また出力電圧Ｖｏｕｔについては、ほぼ２００Ｖの一定値に制御することにより、平滑回路２３の入力の力率、および商用電源２１から見た装置の力率はほぼ１００％に近く、送配電の面における損失を、極力低く抑えることができる。
【００３２】
また、本実施例で使用したコンデンサ６１、６２は、いずれも商用電源２１の周波数よりも遙かに高い高周波成分のみを除去できれば良いものであることから、従来のコンデンサ１０と比較して、極めて小形、軽量、安価なもので十分である。
【００３３】
図２は、実施例１の平滑回路２３を消費電力１ｋＷ、商用電源２１が１００Ｖ５０Ｈｚの条件で動作させた場合の動作波形図を示している。
【００３４】
図２（ア）は平滑回路２３の入力電圧Ｖｉｎを実線で示し、商用電源２１の出力電圧Ｖａｃを破線で示し、図３（イ）は平滑回路２３の入力電流Ｉｉｎを実線で示し、商用電源２１の出力電流電圧Ｉａｃを破線で示している。
【００３５】
図３（ウ）は平滑回路２３の入力電力Ｐｉｎを実線で、また出力電力Ｐｏｕｔを破線で示しており、それぞれＰｉｎ＝Ｖｉｎ×Ｉｉｎ、Ｐｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ×Ｉｏｕｔで計算されるものである。
【００３６】
図３（エ）は位置検知手段３３の出力論理Ｐ、図３（オ）は第１のスイッチング素子３５の駆動波形Ｑ１、図３（カ）は第２のスイッチング素子３６の駆動波形Ｑ２を示している。
【００３７】
商用電源２１がＶｉｎとＶａｃのピーク値は１４１Ｖとなり、実施例１は電力が１ｋＷであるため、ＩｉｎとＩａｃのピーク値は１４．１Ａとなっていて、Ｐｉｎは平均値である１ｋＷを中心として、振幅１ｋＷ、周期１０ｍｓで変動するものとなり、よって瞬時値の最大は２ｋＷ、最小はゼロとなる。
【００３８】
従って、平滑回路２３により図３（ウ）のＡの部分に相当する電気エネルギーをフライホイル３２の運動エネルギーとして蓄え、逆にＢの部分では蓄えられた運動エネルギーを電気エネルギーとして取り出すことにより、平滑作用が行われるものとなる。
【００３９】
なお、図３（ウ）のＡとＢの部分のエネルギーは、面積で求められ、いずれも３．２ジュールとなる。
【００４０】
図３（エ）は、簡単のために毎分５０００回転の一定速度で回転している場合の波形を示しており、本実施例では電気機械３３を４８極としていることから、Ｐ信号の周期は５００マイクロ秒となり、ハイの期間とローの期間はいずれも２５０マイクロ秒となる。
【００４１】
ただし、実際には運動エネルギーが最大となるｔ１付近では、毎分５０００回転に達しているため上記の周期となるが、運動エネルギーが最小となるｔ０、ｔ２付近では、速度が低い分だけ周期は長くなるものである。
【００４２】
各スイッチング素子のオンオフ駆動の方法については、図３（オ）および図３（カ）に示しているように、Ａの期間については、Ｐ信号がハイの期間、すなわち電気機械３３の固定子巻線５９に発生する誘導起電力Ｖｅが正の期間のみ、第１のスイッチング素子３５と第２のスイッチング素子３６をオンさせるものとし、Ｐ信号がローの期間はいずれもオフとする制御を行っている。
【００４３】
これに対し、Ｂの期間にはＰ信号がローの期間にのみ第１のスイッチング素子３５と第２のスイッチング素子３６をオンさせるものとし、Ｐ信号がハイの期間はいずれもオフとしている。
【００４４】
なお、いずれのスイッチング素子についても、Ｐ信号がハイまたはローの期間である２５０マイクロ秒間ずっとオン状態としているわけではなく、その間にキャリア周波数３０ｋＨｚにて、ＰＷＭ制御により導通比率を制御しているものとなっている。
【００４５】
ＰＷＭの導通比率の制御は、第１のスイッチング素子３５に関しては、入力電流検知手段５１によって検知した入力電流Ｉｉｎの値が、常に入力電圧検知手段５５によって検知した入力電圧Ｖｉｎの値に所定値を乗じたものとなるようにフィードバック制御をすることにより、入力電圧波形と同じ波形の入力電流波形が得られるものとし、平滑回路２３の入力での力率、また商用電源２１から見た装置の力率が極めて高く、よって送配電での損失を極力低減した良好な性能を確保することができるものとなっている。
【００４６】
なお、本実施例においては、上記のＶｉｎに乗ずる所定値は、さらに出力電流検知手段５３によって検知される出力電流Ｉｏｕｔの値に比例するように、２０ｍｓ毎に更新された値としている。
【００４７】
本実施例において、第２のスイッチング素子３６は、出力電圧検知手段５２によって検知する出力電圧Ｖｏｕｔの値がほぼ２００Ｖの一定値となるようにＰＷＭの導通比をフィードバック制御している。
【００４８】
Ａの期間には、Ｖｅ＞０の状態で、第１のスイッチング素子３５および第２のスイッチング素子３６がオンすることにより、電気機械３３の固定子巻線５９に供給された電流と、回転子５８の永久磁石の間にフレミングの左手の法則により力が発生することから、回転子５８にはフライホイル３２を加速する方向のトルクが発生して、入力電力Ｐｉｎの一部が運動エネルギーに変換され、エネルギーの蓄積が行われる。
【００４９】
Ｂの期間には、Ｖｅ＜０の状態で、第２のスイッチング素子がオンすることにより、固定子巻線５９が有するインダクタンスの作用により、一般に昇圧チョッパと呼ばれる動作と類似の動作が行われ、ダイオード４０を通って出力に電力が供給される。
【００５０】
ここで、昇圧チョッパの入力となるのは、第１のスイッチング素子３５が完全にオフしている状態においては、固定子巻線５９に発生している誘導起電力Ｖｅであり、フライホイル３２の運動エネルギーが取り出されて電力に変換されるものとなる。
【００５１】
本実施例では、Ｂの期間についても第１のスイッチング素子３５は、入力電流Ｉｉｎを制御するため、ＰＷＭ制御されてオンすることから、Ｂ期間においてはフライホイルの運動エネルギーと、入力電力Ｐｉｎが合成されたものが出力されるように動作がなされる。
【００５２】
このように、実施例１の平滑回路２３は、フライホイル３２および電気機械３３を備え、入力端子３０ａ、３０ｂから入力される入力電力と、出力端子３１ａ、３１ｂから出力される出力電力との差を、運動エネルギーとして貯蔵し、また放出することにより、極めて重量、体積、価格を抑えたものとすることができるものとなっている。
【００５３】
発明者の実験および計算では、フライホイルのエネルギー貯蔵性能は、グラム当たり２５ジュール、ｃｃ当たり５０ジュール、円当たり１５〜２０ジュールとなり、これらの値は、前述のチョークコイルや電解式のコンデンサのそれに比較して遙かに大きな値となっているので、同一容量（ワット数）の場合には、重量、体積、価格を抑えることができるものとなる。
【００５４】
また、実施例１では、特に商用電源２１から交流の電気パワーを供給させて、直流電圧を出力する直流電源装置としていることにより、平滑回路２３の入力端子３０ａ、３０ｂ間に加わる電圧の脈動（リプル）周波数を、商用電源２１の出力周波数の２倍に固定することができ、電気機械３３に必要な瞬時トルクの上限の設計値が明確となり、平滑回路２３としての必要十分な動作を行わせることができるものとなる。
【００５５】
さらに、出力電圧Ｖｏｕｔをある程度可変とすることも可能であり、例えば負荷２４としてモータ駆動用のインバータなどを接続している場合には、モータの速度などを有る程度の範囲で可変することも可能となり、運転速度範囲の拡大を図ることもできる。
【００５６】
（実施例２）
図３は、実施例２における平滑回路の要部回路図を示している。
【００５７】
図３においては、平滑回路７０は、入力端子７１ａ、７１ｂおよび出力端子７２ａ、７２ｂを有し、第１のスイッチング素子７３と第２のスイッチング素子７４、ダイオード７５、７６、７７、７８により構成されているものとなっている。
【００５８】
（実施例３）
図４は、実施例３における平滑回路の要部回路図を示している。
【００５９】
図４においては、平滑回路８０は、入力端子８１ａ、８１ｂおよび出力端子８２ａ、８２ｂを有し、第１のスイッチング素子８３と第２のスイッチング素子８４、ダイオード８５、８６、８７、８８により構成されており、本実施例においてはスイッチング素子８３、８４はそれぞれダイオード８５、８６を介して入力端子８１ａおよび出力端子８２ｂに接続されているが、これは各スイッチング素子が逆方向の耐圧の面で不足するＩＧＢＴを使用していることによるもので、逆方向の耐圧を十分に確保する目的からダイオード８５、８６が、ＩＧＢＴのコレクタ端子あるいはエミッタ端子に直列に接続されているものとなっている。
【００６０】
（実施例４）
図５は、実施例４における平滑回路の要部回路図を示している。
【００６１】
図５においては、平滑回路９０は、入力端子９１ａ、９１ｂおよび出力端子９２ａ、９２ｂを有し、第１のスイッチング素子９３と第２のスイッチング素子９４、ダイオード９５、９６、９７、９８により構成されているものとなっている。
【００６２】
実施例２、実施例３、実施例４は、いずれも２個のスイッチング素子を用いて、平滑回路を構成し、フライホイル３２に運動エネルギーを蓄積する時には、第１のスイッチング素子７３、８３、９３と第２のスイッチング素子７４、８４、９４がオンすることにより、入力端子間には第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電気機械３３の固定子巻線を介して電力が供給される。
【００６３】
また、運動エネルギーの放出は、第２のスイッチング素子の導通比によって制御されてなされるものとなる。
【００６４】
その結果、実施例２から実施例４は、すべて同様の動作により、平滑動作がなされるものとなる。
【００６５】
また、これらの実施例に示した回路図以外のものでも、すくなくとも２個のスイッチング素子を設け、その内の第１のスイッチング素子の一方の端子を入力端子に接続し、第２のスイッチング素子の一方の端子を出力端子に接続したものであれば、他の回路構成であってもかまわない。
【００６６】
また、各実施例では固定子巻線５９を１本のみとして、単相コイルとした最も簡単な構成としていることから、部品点数も少ないものとなっているが、パワーが大きい装置などの場合には、複数の固定子巻線を有する電気機械としても良く、例えば３相の固定子巻線を有するものなどであってもよい。
【００６７】
また、電気機械は特に永久磁石を使用したものに限定されるものでもなく、例えば一般にリラクタンスモータと呼ばれるような、回転子の回転に応じて、固定子巻線のインダンクタンスが変化するものであってもよく、その場合には回転子の回転に対してインダクタンスが増加する期間とインダクタンスが減少する期間を、例えば位置検出手段で検知させ、増加する期間に、固定子巻線に電流を供給することにより電動機として作用させ電気エネルギーを運動エネルギーに変換してフライホイルに蓄え、逆にインダクタンスの減少する期間に、固定子巻線に電流を供給することにより発電機として作用させてフライホイルの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して出力させることができる。
【００６８】
さらに、誘導機（インダクションモータ）、ヒステリシスモータ、整流子モータ、マグネットモータなど各種の電気機械が使用可能である。
【００６９】
また、各実施例では従来の技術で使用していたチョークコイルを完全に無くした構成としていることから、電解式のコンデンサよりもさらに重量・体積・コストに対する蓄積エネルギーが小さいチョークコイルが不要となることによる効果が非常に大きいものとなっている。
【００７０】
しかし、例えば商用電源２１の周波数の数倍というような高周波成分を取り除くため、チョークコイルを併用した構成をとってもかまわないものであり、そのような構成を採用した場合にも、必要となるチョークコイルの仕様、すなわちエネルギー蓄積量は従来の技術に比較して相当小さいもので十分となり、やはり装置の重量・体積・コストの少なくとも、いずれかの面でのメリットは発生する。
【００７１】
（実施例５）
図６は、実施例５における平滑回路のフライホイルと電気機械の構成図を示している。
【００７２】
図６においては、フライホイル１００、１０１は、いずれも直径が２インチで、厚さが３ｍｍの鉄板で構成し、それぞれに電気機械１０２、１０３を接続している。
【００７３】
ここで、フライホイル１００、１０１は全く同じ仕様のものであり、また電気機械１０２、１０３も全く同じ仕様のものを使用しているが、動作中の回転方向が、図６に矢印で示しているように、逆方向となっている。
【００７４】
フライホイル１００、１０１が加速、あるいは減速されるタイミングは同時であるが、回転方向が互いに逆方向であることから、加速と減速の際に発生する反作用トルクは、１枚のフライホイルでおなじ運動エネルギーを蓄える場合と比較して、おのおの２分の１となる上に、逆方向となって打ち消し合うものとなることから、例えば整流回路をプリント基板上にハンダ付けして設ける場合などにも、ハンダ付け部分にかかるショック等のストレスを極めて小さなものとすることができ、騒音、振動が少なく、信頼性が高い装置を実現することができるものとなる。
【００７５】
また、１枚のフライホイルで実現する場合には、平滑回路を支持する部分の剛性が低い場合には、瞬時トルクが不足して十分な性能が発揮できない場合もあり得るが、実施例５では、電気機械１０２、１０３を回転方向に対して剛性の高い部材で構成しておくことにより、装置の支持の剛性にかかわらずほぼ同一の優れた性能を確保することができ、さらに振動などを低減させるためにゴムや綿などで平滑回路の外部を支持したとしても、期待通りの性能が確保できるものとなるという効果もある。
【００７６】
さらに、回転中のフライホイル１００、１０１は、方向が逆の慣性モーメントを有していることから、平滑回路全体としては、ジャイロ効果をキャンセルすることができ、例えば携帯用の装置などのように装置の向きが頻繁に変化するような機器に使用した場合でも、支持部分のストレスがかかったり、人間が取り扱う際に不自然な力を有したりすることもなく、信頼性、操作性の面で優れた装置とすることができるという効果もある。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に記載の発明は、特に、商用電源から交流の電気パワーが供給される入力端子と、出力端子と、フライホイルと、前記フライホイルに接続された電気機械と、スイッチング素子を有し前記電気機械に接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子を有しオンオフする制御回路を有し、前記入力端子から前記商用電源の出力周波数の２倍の周波数のリプルを含む電力を受け、前記フライホイルは、前記商用電源の周期内に、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも大である状態で前記電気機械により加速される期間と、前記入力端子から入力される瞬時電力が前記出力端子から出力される瞬時電力よりも小である状態で前記電気機械により減速される期間を有し、前記出力端子から直流電圧を出力することによって、単位重量、単位体積、単位コスト当たりの蓄積エネルギーを高め、同容量（ワット）での回路の重量、体積、コストを低減し、また前記スイッチング素子のオンオフ制御により、入力の力率が高い直流電源装置を実現し、コンデンサやリアクタ（チョークコイル？）よりも小型、軽量、低コストの構成で直流電源の平滑化ができるものである。
【００７８】
また請求項２は、請求項１記載の直流電源装置の入力端子から供給される電流波形を、ほぼ入力端子に供給される電圧波形とほぼ同じ波形とすることにより、やはり重量、体積、コストを低減し、入力を高力率とし、また出力電圧をより安定に保つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における平滑回路と直流電源装置の回路図
【図２】  同、平滑回路および直流電源装置の動作波形図
【図３】  本発明の実施例２における平滑回路の回路図
【図４】  本発明の実施例３における平滑回路の回路図
【図５】  本発明の実施例４における平滑回路の回路図
【図６】  本発明の実施例５におけるフライホイルと電気機械の構成図
【図７】  従来の技術における直流電源装置の回路図
【符号の説明】
３０ａ、３０ｂ、７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂ、９１ａ、９１ｂ  入力端子
３１ａ、３１ｂ、７２ａ、７２ｂ、８２ａ、８２ｂ、９２ａ、９２ｂ  出力端子
３２  フライホイル
３３  電気機械
３５、７３、８３、９３  第１のスイッチング素子
３６、７４、８４、９４  第２のスイッチング素子
３４  インバータ回路
４１  制御回路
５０  入力電圧検知手段
５１  入力電流検知手段
５２  出力電圧検知手段
５３  出力電流検知手段
２１  商用電源
２２  全波整流回路
２３、７０、８０、９０  平滑回路
【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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