JPH10309036A - 電動発電装置 - Google Patents
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- JPH10309036A JPH10309036A JP9112699A JP11269997A JPH10309036A JP H10309036 A JPH10309036 A JP H10309036A JP 9112699 A JP9112699 A JP 9112699A JP 11269997 A JP11269997 A JP 11269997A JP H10309036 A JPH10309036 A JP H10309036A
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的な回転により発生したエネルギを電気
エネルギとして蓄積し、蓄積されたエネルギを再び機械
的な回転エネルギとして放出できるようにする。 【解決手段】 直流電動発電機を外力によりその回転軸
に一方向の回転を与えて一対の端子に直流電流を発生さ
せ、一対の導体を介して電気二重層コンデンサに直流電
気エネルギを蓄積する。また、直流電気エネルギが蓄積
された電気二重層コンデンサから直流電動発電機の一対
の端子に逆方向の直流電流を供給し回転軸を外力を与え
た方向に回転させる。 【効果】 電気エネルギを発生する装置と蓄電装置との
間のいっさいの回路を省いた簡単なかつ堅牢な構造に構
成することができる。
エネルギとして蓄積し、蓄積されたエネルギを再び機械
的な回転エネルギとして放出できるようにする。 【解決手段】 直流電動発電機を外力によりその回転軸
に一方向の回転を与えて一対の端子に直流電流を発生さ
せ、一対の導体を介して電気二重層コンデンサに直流電
気エネルギを蓄積する。また、直流電気エネルギが蓄積
された電気二重層コンデンサから直流電動発電機の一対
の端子に逆方向の直流電流を供給し回転軸を外力を与え
た方向に回転させる。 【効果】 電気エネルギを発生する装置と蓄電装置との
間のいっさいの回路を省いた簡単なかつ堅牢な構造に構
成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部から機械的な
回転力を与えた後に、外部から与える回転力を止めて
も、その回転軸が回転を継続する動力アシスト装置に関
する。本発明は、一つの回転軸について機械的なフライ
ホイールと等価である電気的な動力装置に関する。本発
明は、一例として自転車の補助動力装置として利用する
ことができる。本発明は、新しい電気二重層コンデンサ
の応用技術に関する。
回転力を与えた後に、外部から与える回転力を止めて
も、その回転軸が回転を継続する動力アシスト装置に関
する。本発明は、一つの回転軸について機械的なフライ
ホイールと等価である電気的な動力装置に関する。本発
明は、一例として自転車の補助動力装置として利用する
ことができる。本発明は、新しい電気二重層コンデンサ
の応用技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】人力により回転駆動することができる発
電機と大容量電解コンデンサとを組み合わせて、発電し
た電気エネルギを一時的にコンデンサに蓄積する電源装
置が知られている（特開昭５９−２１３２２８号公
報）。
電機と大容量電解コンデンサとを組み合わせて、発電し
た電気エネルギを一時的にコンデンサに蓄積する電源装
置が知られている（特開昭５９−２１３２２８号公
報）。
【０００３】また電気自動車では、車両に蓄電池と電動
機とが搭載され、蓄電池から電流を取り出して電動機を
駆動して車両を走行させるが、車両の制動時に、その電
動機を一時的に発電機として動作させ、その発電機に発
生する電気エネルギを蓄電池に回生する技術が広く知ら
れている。
機とが搭載され、蓄電池から電流を取り出して電動機を
駆動して車両を走行させるが、車両の制動時に、その電
動機を一時的に発電機として動作させ、その発電機に発
生する電気エネルギを蓄電池に回生する技術が広く知ら
れている。
【０００４】電動自転車では、蓄電池と補助電動機とを
装備しておき、平地では通常の人力による自転車として
走行するが、上り坂など大きい人力を必要とする道を走
行するときには、一時的に蓄電池と補助電動機とを連結
することにより必要とする人力を小さくする技術が知ら
れている。
装備しておき、平地では通常の人力による自転車として
走行するが、上り坂など大きい人力を必要とする道を走
行するときには、一時的に蓄電池と補助電動機とを連結
することにより必要とする人力を小さくする技術が知ら
れている。
【０００５】一方、電気エネルギを大量に蓄積すること
ができる電気二重層コンデンサが開発された。これは固
体活性炭電極を用いて電気二重層を形成し、電極の等価
面積をきわめて大きくすることにより大きい静電容量を
実現するものである。しかも電気二重層コンデンサは電
解質を選ぶことにより、その直列抵抗成分をきわめて小
さくすることができる。その構造、動作原理および製造
方法については、例えば、特公平７−９１４４９号公
報、特開平７−２０１６７７号公報、斎藤他「ハイパワ
ー電気二重層コンデンサの開発」ＮＥＣ技報47巻10号
（1994年10月）91〜96頁、斎藤他「固体活性炭電極を用
いたハイパワーキャパシタ」月間ニューセラミックス９
巻12号（1996年12月）21〜25頁、に記載がある。発明者
らにより試作され、すでに発表された電気二重層コンデ
ンサの一例は、１５Ｖ、４７０Ｆ（ファラッド）、等価
直列抵抗４ｍΩ、最大放電電流６００Ａのものである。
これは最大端子電圧まで充電したときに約１５Ｗｈ（ワ
ット時）の電力を蓄積できるものである。
ができる電気二重層コンデンサが開発された。これは固
体活性炭電極を用いて電気二重層を形成し、電極の等価
面積をきわめて大きくすることにより大きい静電容量を
実現するものである。しかも電気二重層コンデンサは電
解質を選ぶことにより、その直列抵抗成分をきわめて小
さくすることができる。その構造、動作原理および製造
方法については、例えば、特公平７−９１４４９号公
報、特開平７−２０１６７７号公報、斎藤他「ハイパワ
ー電気二重層コンデンサの開発」ＮＥＣ技報47巻10号
（1994年10月）91〜96頁、斎藤他「固体活性炭電極を用
いたハイパワーキャパシタ」月間ニューセラミックス９
巻12号（1996年12月）21〜25頁、に記載がある。発明者
らにより試作され、すでに発表された電気二重層コンデ
ンサの一例は、１５Ｖ、４７０Ｆ（ファラッド）、等価
直列抵抗４ｍΩ、最大放電電流６００Ａのものである。
これは最大端子電圧まで充電したときに約１５Ｗｈ（ワ
ット時）の電力を蓄積できるものである。
【０００６】さらに、フライホイールに機械的にエネル
ギを蓄積する技術が知られている。これは例えば、内燃
機関がシリンダ内の爆発により発生する間欠的なエネル
ギを平滑化するために、内燃機関の回転軸にフライホイ
ールを連結することが広く知られている。また、大型の
フライホイールを電動機により駆動しておき、電動機の
電源が停電になったときに、このフライホイールに蓄積
された回転エネルギにより予備用の内燃機関を始動させ
る３エンジン装置なども知られている。
ギを蓄積する技術が知られている。これは例えば、内燃
機関がシリンダ内の爆発により発生する間欠的なエネル
ギを平滑化するために、内燃機関の回転軸にフライホイ
ールを連結することが広く知られている。また、大型の
フライホイールを電動機により駆動しておき、電動機の
電源が停電になったときに、このフライホイールに蓄積
された回転エネルギにより予備用の内燃機関を始動させ
る３エンジン装置なども知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上に説明した従来装置
は、電気エネルギを蓄電池あるいは静電容量に蓄積し、
この蓄積した電気エネルギを動力として利用するには複
雑な制御回路や大型の変換装置などを必要とする。例え
ば、電気自動車に装備される装置では、蓄電池を用いる
場合には、蓄電池（端子電圧が標準値Ｅ、例えば１６０
Ｖ程度）の端子を電動機に接続して車両を走行させると
きには、蓄電池の端子と電動機との間に電流を加減する
制御回路を挿入することが必要である。さらに、制動時
にこの電動機を発電機として動作させて、その発電によ
り発生する電気エネルギをこの蓄電池に回生することに
すると、発電機の出力が端子電圧の標準値Ｅより高くな
るように、例えばＥ×１．５となるようなインバータ回
路が必要である。このようなインバータ回路には制動時
の回転速度の変化にしたがって有効な回生を行うために
その電圧電流を変化する速度や時間の経過にしたがって
制御する制御回路が必要である。
は、電気エネルギを蓄電池あるいは静電容量に蓄積し、
この蓄積した電気エネルギを動力として利用するには複
雑な制御回路や大型の変換装置などを必要とする。例え
ば、電気自動車に装備される装置では、蓄電池を用いる
場合には、蓄電池（端子電圧が標準値Ｅ、例えば１６０
Ｖ程度）の端子を電動機に接続して車両を走行させると
きには、蓄電池の端子と電動機との間に電流を加減する
制御回路を挿入することが必要である。さらに、制動時
にこの電動機を発電機として動作させて、その発電によ
り発生する電気エネルギをこの蓄電池に回生することに
すると、発電機の出力が端子電圧の標準値Ｅより高くな
るように、例えばＥ×１．５となるようなインバータ回
路が必要である。このようなインバータ回路には制動時
の回転速度の変化にしたがって有効な回生を行うために
その電圧電流を変化する速度や時間の経過にしたがって
制御する制御回路が必要である。
【０００８】このようなインバータ回路や制御回路は、
ハードウエアとして大型かつ重量のあるもので、搭載す
るための空間が必要であり、そのための機械構造も堅固
でなければならない。電圧や速度を検出するセンサ類も
必要である。またこのようなインバータ回路や制御回路
は、当然にエネルギ損失を伴うものであり、適正な設計
をしても回生できるエネルギは発生するエネルギに対し
て５０〜７０％程度にとどまる。さらに、蓄電池は充放
電サイクル数に制限があるため寿命が短くメンテナンス
が必要である。
ハードウエアとして大型かつ重量のあるもので、搭載す
るための空間が必要であり、そのための機械構造も堅固
でなければならない。電圧や速度を検出するセンサ類も
必要である。またこのようなインバータ回路や制御回路
は、当然にエネルギ損失を伴うものであり、適正な設計
をしても回生できるエネルギは発生するエネルギに対し
て５０〜７０％程度にとどまる。さらに、蓄電池は充放
電サイクル数に制限があるため寿命が短くメンテナンス
が必要である。
【０００９】補助電動機を装備した電動自転車でも、坂
道を下るときや制動時に発生する制動エネルギを電池や
静電容量に回生するような装置は、インバータ装置や制
御回路が大型化してしまうことから実用的な段階には達
していない。
道を下るときや制動時に発生する制動エネルギを電池や
静電容量に回生するような装置は、インバータ装置や制
御回路が大型化してしまうことから実用的な段階には達
していない。
【００１０】フライホイールを利用する装置では、大き
い質量の回転体が高速回転するものであるから、安全性
を確保することも重要な課題であり、装置が堅牢かつ重
量の大きいものになることを避けることができない。
い質量の回転体が高速回転するものであるから、安全性
を確保することも重要な課題であり、装置が堅牢かつ重
量の大きいものになることを避けることができない。
【００１１】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、近年開発され実用的な装置が得られるようにな
ってきた電気二重層コンデンサを使用する電気動力装置
を提供することを目的とする。本発明は、機械的な回転
により発生したエネルギを電気エネルギとして蓄積し、
蓄積された電気エネルギを再び機械的な回転エネルギと
して放出する装置を提供することを目的とする。本発明
は電気エネルギを発生する装置と蓄電装置との間のいっ
さいの回路を省く簡単な構造の装置を提供することを目
的とする。本発明は堅牢であり故障の少ない装置を提供
することを目的とする。本発明は複雑な電気回路や制御
回路をいっさい必要とすることがない電気エネルギの蓄
積装置を提供することを目的とする。本発明は蓄積する
エネルギは電気エネルギであり、外部とのエネルギの受
渡しは機械的に行うエネルギ蓄積装置を提供することを
目的とする。すなわち本発明は小型軽量の電気的なフラ
イホイール装置を提供することを目的とする。
あって、近年開発され実用的な装置が得られるようにな
ってきた電気二重層コンデンサを使用する電気動力装置
を提供することを目的とする。本発明は、機械的な回転
により発生したエネルギを電気エネルギとして蓄積し、
蓄積された電気エネルギを再び機械的な回転エネルギと
して放出する装置を提供することを目的とする。本発明
は電気エネルギを発生する装置と蓄電装置との間のいっ
さいの回路を省く簡単な構造の装置を提供することを目
的とする。本発明は堅牢であり故障の少ない装置を提供
することを目的とする。本発明は複雑な電気回路や制御
回路をいっさい必要とすることがない電気エネルギの蓄
積装置を提供することを目的とする。本発明は蓄積する
エネルギは電気エネルギであり、外部とのエネルギの受
渡しは機械的に行うエネルギ蓄積装置を提供することを
目的とする。すなわち本発明は小型軽量の電気的なフラ
イホイール装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転力（例え
ば手動または足動による）により直流電気エネルギを発
生させて蓄積しておき、外部から与えられる回転力が停
止しても蓄積した直流電気エネルギにより機械的な回転
エネルギとして放出することを特徴とする。
ば手動または足動による）により直流電気エネルギを発
生させて蓄積しておき、外部から与えられる回転力が停
止しても蓄積した直流電気エネルギにより機械的な回転
エネルギとして放出することを特徴とする。
【００１３】すなわち、本発明は、外力により回転軸を
一方向に回転させるとき一対の端子に直流電流を発生す
る発電機となり、その一対の端子に前記直流電流と逆方
向の直流電流を供給するときその回転軸を前記一方向に
回転させる電動機となる直流電動発電機と、電気二重層
コンデンサとを備え、前記一対の端子と前記電気二重層
コンデンサの端子とが一対の導体により固定的に直結さ
れたこと特徴とする。
一方向に回転させるとき一対の端子に直流電流を発生す
る発電機となり、その一対の端子に前記直流電流と逆方
向の直流電流を供給するときその回転軸を前記一方向に
回転させる電動機となる直流電動発電機と、電気二重層
コンデンサとを備え、前記一対の端子と前記電気二重層
コンデンサの端子とが一対の導体により固定的に直結さ
れたこと特徴とする。
【００１４】前記回転軸に前記一方向のみの回転を許容
する機械的手段が連結され、前記二端子間に電圧制限回
路が接続されることが望ましい。
する機械的手段が連結され、前記二端子間に電圧制限回
路が接続されることが望ましい。
【００１５】直流電動発電機の回転軸に外力を伝達する
手段（例えばハンドル）を設けて、回転軸を一方向に回
転させると、直流電動発電機が発電機として動作し、そ
の一対の端子に直流電流が発生する。直流電動発電機の
一対の端子と電気二重層コンデンサの一対の端子とはそ
れぞれ導体により固定的に直結されているので、発生し
た直流電流は電気二重層コンデンサに直流電気エネルギ
として蓄積される。
手段（例えばハンドル）を設けて、回転軸を一方向に回
転させると、直流電動発電機が発電機として動作し、そ
の一対の端子に直流電流が発生する。直流電動発電機の
一対の端子と電気二重層コンデンサの一対の端子とはそ
れぞれ導体により固定的に直結されているので、発生し
た直流電流は電気二重層コンデンサに直流電気エネルギ
として蓄積される。
【００１６】ある時間（例えば数十秒間）、直流電動発
電機に外力により回転力を与えて駆動をやめる（例えば
手をはなす）と、電気二重層コンデンサに蓄積された直
流電気エネルギが直流電流として、充電時とは逆方向に
直流電動発電機の一対の端子に供給され、直流電動発電
機は外力を与えた方向と同方向に電動機として回転駆動
する。このとき回転速度は充電時よりやや低くなる。
電機に外力により回転力を与えて駆動をやめる（例えば
手をはなす）と、電気二重層コンデンサに蓄積された直
流電気エネルギが直流電流として、充電時とは逆方向に
直流電動発電機の一対の端子に供給され、直流電動発電
機は外力を与えた方向と同方向に電動機として回転駆動
する。このとき回転速度は充電時よりやや低くなる。
【００１７】直流電動発電機の回転軸に一方向のみの回
転を許容する機械的手段、例えばラチェット付き歯車あ
るいは鎖歯車を連結しておけば、直流電動発電機が電動
機として発生する駆動力を外部に伝達することができ、
電気自動車あるいはハイブリッド自動車などの補助的な
動力として利用することができる。
転を許容する機械的手段、例えばラチェット付き歯車あ
るいは鎖歯車を連結しておけば、直流電動発電機が電動
機として発生する駆動力を外部に伝達することができ、
電気自動車あるいはハイブリッド自動車などの補助的な
動力として利用することができる。
【００１８】直流電動発電機に回転力を与え発電機とし
て駆動させたときに、電気二重層コンデンサに印加され
る端子電圧が所定値を越えることがないように、その二
端子間に電圧制限回路を接続しておけば、過電圧によっ
て生じる予期せぬ事故を未然に防止することができる。
て駆動させたときに、電気二重層コンデンサに印加され
る端子電圧が所定値を越えることがないように、その二
端子間に電圧制限回路を接続しておけば、過電圧によっ
て生じる予期せぬ事故を未然に防止することができる。
【００１９】このように直流電動発電機と電気二重層コ
ンデンサとを一対の導体により直結することにより、機
械的な回転により発生したエネルギを電気エネルギとし
て蓄積することができるとともに、蓄積された電気エネ
ルギを再び機械的な回転エネルギとして利用することが
できる。さらに、直流電動発電機と電気二重層コンデン
サとの間にいっさいの回路を必要としないので、その構
造はきわめて簡単かつ堅牢に構成することができ、した
がって故障の少ない高い信頼性を有する装置を実現する
ことができる。
ンデンサとを一対の導体により直結することにより、機
械的な回転により発生したエネルギを電気エネルギとし
て蓄積することができるとともに、蓄積された電気エネ
ルギを再び機械的な回転エネルギとして利用することが
できる。さらに、直流電動発電機と電気二重層コンデン
サとの間にいっさいの回路を必要としないので、その構
造はきわめて簡単かつ堅牢に構成することができ、した
がって故障の少ない高い信頼性を有する装置を実現する
ことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】ここで、本発明装置の基本的構成
について説明する。図１は本発明装置の基本的な電気回
路の構成を示す図、図２は本発明装置の機械的構成例を
示す斜視図、図３は本発明装置の外力を伝達する機械的
手段の構成例を示す部分断面図、図４は本発明装置の外
力を伝達する機械的手段の構成例を示す平面図である。
について説明する。図１は本発明装置の基本的な電気回
路の構成を示す図、図２は本発明装置の機械的構成例を
示す斜視図、図３は本発明装置の外力を伝達する機械的
手段の構成例を示す部分断面図、図４は本発明装置の外
力を伝達する機械的手段の構成例を示す平面図である。
【００２１】本発明装置は、基本的構成として、外力に
より回転軸を一方向に回転させるとき一対の端子１ａに
直流電流を発生する発電機となり、その一対の端子１ａ
に電流の発生方向とは逆方向の直流電流を供給するとき
その回転軸を外力を与える方向と同一方向に回転させる
電動機となる直流電動発電機１と、この直流電動発電機
１が発生する直流電気エネルギを蓄積するとともに、蓄
積した直流電気エネルギを直流電動発電機１に供給する
電気二重層コンデンサ２とが備えられる。直流電動発電
機１の一対の端子１ａと電気二重層コンデンサ２の一対
の端子２ａとは一対の導体３により固定的に直結され
る。
より回転軸を一方向に回転させるとき一対の端子１ａに
直流電流を発生する発電機となり、その一対の端子１ａ
に電流の発生方向とは逆方向の直流電流を供給するとき
その回転軸を外力を与える方向と同一方向に回転させる
電動機となる直流電動発電機１と、この直流電動発電機
１が発生する直流電気エネルギを蓄積するとともに、蓄
積した直流電気エネルギを直流電動発電機１に供給する
電気二重層コンデンサ２とが備えられる。直流電動発電
機１の一対の端子１ａと電気二重層コンデンサ２の一対
の端子２ａとは一対の導体３により固定的に直結され
る。
【００２２】本発明装置の外力を伝達する機械的手段
は、一つの構成例として図２、図３および図４に示すよ
うに、ハンドル４と、このハンドル４の回転中心がその
回転軸芯に一致して着脱自在に取付けられたハンドル・
ギヤ５と、このハンドル・ギヤ５に噛合し回転力が伝達
されるフライホイール・ギヤ６と、このフライホイール
・ギヤ６と同一の回転軸に固定されたフライホイール７
と、直流電動機１の回転軸に固定されハンドル・ギヤ５
に噛合するドライブ・ギヤ８とが備えられる。フライホ
イール７は必要としない場合には取り外すことができ
る。
は、一つの構成例として図２、図３および図４に示すよ
うに、ハンドル４と、このハンドル４の回転中心がその
回転軸芯に一致して着脱自在に取付けられたハンドル・
ギヤ５と、このハンドル・ギヤ５に噛合し回転力が伝達
されるフライホイール・ギヤ６と、このフライホイール
・ギヤ６と同一の回転軸に固定されたフライホイール７
と、直流電動機１の回転軸に固定されハンドル・ギヤ５
に噛合するドライブ・ギヤ８とが備えられる。フライホ
イール７は必要としない場合には取り外すことができ
る。
【００２３】電気二重層コンデンサは、前述したよう
に、発明者らにより試作されすでに発表されている。こ
の種のコンデンサは、導電体（電極）と電解液とを組み
合せることによって、その界面にイオンが分極し電荷が
蓄積される。大きな容量を得るために表面積が大きくか
つ導電性のある活性炭粉末や活性炭繊維が電極として用
いられる。
に、発明者らにより試作されすでに発表されている。こ
の種のコンデンサは、導電体（電極）と電解液とを組み
合せることによって、その界面にイオンが分極し電荷が
蓄積される。大きな容量を得るために表面積が大きくか
つ導電性のある活性炭粉末や活性炭繊維が電極として用
いられる。
【００２４】電気二重層コンデンサは、イオンの移動の
みで蓄電池のように物質の溶出析出が行われないため
に、電極の劣化が少く高い信頼性を得ることができ、長
期間メンテナンスを要しない特徴を有している。
みで蓄電池のように物質の溶出析出が行われないため
に、電極の劣化が少く高い信頼性を得ることができ、長
期間メンテナンスを要しない特徴を有している。
【００２５】本発明の試験に使用された電気二重層コン
デンサの一例は、体積約３００ｃｃ（立方センチ）、重
量約５００ｇ（グラム）、静電容量１５Ｆ（ファラッ
ド）、最大端子電圧１５Ｖ（ボルト）、等価直列抵抗７
０ｍΩ（ミリ・オーム）、最大蓄積エネルギ０．５Ｗｈ
（ワット時）のものである。
デンサの一例は、体積約３００ｃｃ（立方センチ）、重
量約５００ｇ（グラム）、静電容量１５Ｆ（ファラッ
ド）、最大端子電圧１５Ｖ（ボルト）、等価直列抵抗７
０ｍΩ（ミリ・オーム）、最大蓄積エネルギ０．５Ｗｈ
（ワット時）のものである。
【００２６】このように構成された本発明装置は、ハン
ドル４の手動により一方向に回転させると、ハンドル・
ギヤ５がその駆動力を受けて回転し、このハンドル・ギ
ヤ５に噛合されたドライブ・ギヤ８が回転する。ドライ
ブ・ギヤ８は直流電動発電機１の回転軸に固定されてい
るので、ドライブ・ギヤ８の回転にともなって直流電動
発電機１の回転子が回転駆動されて発電機として動作し
直流電気エネルギを発生する。発生した直流電気エネル
ギは導体３から電気二重層コンデンサ２に供給され蓄積
される。
ドル４の手動により一方向に回転させると、ハンドル・
ギヤ５がその駆動力を受けて回転し、このハンドル・ギ
ヤ５に噛合されたドライブ・ギヤ８が回転する。ドライ
ブ・ギヤ８は直流電動発電機１の回転軸に固定されてい
るので、ドライブ・ギヤ８の回転にともなって直流電動
発電機１の回転子が回転駆動されて発電機として動作し
直流電気エネルギを発生する。発生した直流電気エネル
ギは導体３から電気二重層コンデンサ２に供給され蓄積
される。
【００２７】一方、ハンドル・ギヤ５にはフライホイー
ル・ギヤ６が噛合されているので、このフライホイール
・ギヤ６の回転軸に固定されたフライホイール７が回転
駆動し、直流電動発電機１に生じる回転ムラを平滑にす
る。
ル・ギヤ６が噛合されているので、このフライホイール
・ギヤ６の回転軸に固定されたフライホイール７が回転
駆動し、直流電動発電機１に生じる回転ムラを平滑にす
る。
【００２８】電気二重層コンデンサ２に所定量の直流電
気エネルギの蓄積が行われた状態で直流電動発電機１の
回転駆動をやめ、ハンドル４から手を離し自由にする
と、電気二重層コンデンサ２に蓄積された直流電気エネ
ルギが導体３を経由して直流電動発電機１に供給され電
動機として駆動する。このとき、電動発電機１に流れる
電流は発電時とは逆方向になるが、回転軸の回転方向は
発電機と同一になるように設定される。これは界磁巻線
と電機子巻線（すなわちブラシ端子）との接続を直巻き
に構成することにより実現することができる。
気エネルギの蓄積が行われた状態で直流電動発電機１の
回転駆動をやめ、ハンドル４から手を離し自由にする
と、電気二重層コンデンサ２に蓄積された直流電気エネ
ルギが導体３を経由して直流電動発電機１に供給され電
動機として駆動する。このとき、電動発電機１に流れる
電流は発電時とは逆方向になるが、回転軸の回転方向は
発電機と同一になるように設定される。これは界磁巻線
と電機子巻線（すなわちブラシ端子）との接続を直巻き
に構成することにより実現することができる。
【００２９】ハンドル４が取付けられているハンドル・
ギヤ５の回転軸に一方向のみの回転を許容する機械的手
段、例えば、ラチェット付き歯車あるいは鎖歯車を備え
ておけば、直流電動発電機１の駆動力を外部に伝達する
ことができる。その応用例として電気自動車、ハイブリ
ッド自動車、電気自転車などがあげられる。
ギヤ５の回転軸に一方向のみの回転を許容する機械的手
段、例えば、ラチェット付き歯車あるいは鎖歯車を備え
ておけば、直流電動発電機１の駆動力を外部に伝達する
ことができる。その応用例として電気自動車、ハイブリ
ッド自動車、電気自転車などがあげられる。
【００３０】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００３１】（第一実施例）本発明第一実施例は、直流
電動発電機１を手動で駆動するために、前述した図１な
いし図４に示すフライホイール付きの装置を用い、充電
時および放電時における電流値および電圧値の実測を行
った。図５はこの実測における回路構成を示す図であ
る。直流電動発電機１には定格電圧ＤＣ１２Ｖを用い、
電気二重層コンデンサ２には静電容量１５Ｖ１５Ｆを用
いて、いっさいの負荷抵抗を接続しない状態とし、電流
計９の直列抵抗は十分小さく実質的に零であり、電圧計
１０は直列抵抗が実質的に無限大になるものとして実測
を行った。図６（ａ）はこの実験で測定された充放電時
の電流の変化を示したものであり、同図（ｂ）は充放電
時の電圧の変化を同一の時間軸上に示したものである。
電動発電機１を手動で駆動するために、前述した図１な
いし図４に示すフライホイール付きの装置を用い、充電
時および放電時における電流値および電圧値の実測を行
った。図５はこの実測における回路構成を示す図であ
る。直流電動発電機１には定格電圧ＤＣ１２Ｖを用い、
電気二重層コンデンサ２には静電容量１５Ｖ１５Ｆを用
いて、いっさいの負荷抵抗を接続しない状態とし、電流
計９の直列抵抗は十分小さく実質的に零であり、電圧計
１０は直列抵抗が実質的に無限大になるものとして実測
を行った。図６（ａ）はこの実験で測定された充放電時
の電流の変化を示したものであり、同図（ｂ）は充放電
時の電圧の変化を同一の時間軸上に示したものである。
【００３２】ハンドル４を所定の方向に手動により回転
駆動させると、このハンドル４に直結されたハンドル・
ギヤ５からその駆動力がドライブ・ギヤ８に伝達されて
直流電動発電機１が回転するととともに、フライホイー
ル・ギヤ６にもその駆動力が伝達されてフライホイール
７が回転する。
駆動させると、このハンドル４に直結されたハンドル・
ギヤ５からその駆動力がドライブ・ギヤ８に伝達されて
直流電動発電機１が回転するととともに、フライホイー
ル・ギヤ６にもその駆動力が伝達されてフライホイール
７が回転する。
【００３３】この回転駆動開始後に、直流電動発電機１
が回転をはじめると、これは発電機として駆動され、電
流値が急上昇して約８Ａを示す。電気二重層コンデンサ
２はしだいに充電されこの端子電圧値は除々に上昇す
る。さらに直流電動発電機１の回転駆動を継続すると、
電気二重層コンデンサ２に電荷が充電されるにしたがっ
て、電流値は降下し、電圧値は上昇する。すなわち、発
生した直流電気エネルギは電気二重層コンデンサ２に蓄
積される。
が回転をはじめると、これは発電機として駆動され、電
流値が急上昇して約８Ａを示す。電気二重層コンデンサ
２はしだいに充電されこの端子電圧値は除々に上昇す
る。さらに直流電動発電機１の回転駆動を継続すると、
電気二重層コンデンサ２に電荷が充電されるにしたがっ
て、電流値は降下し、電圧値は上昇する。すなわち、発
生した直流電気エネルギは電気二重層コンデンサ２に蓄
積される。
【００３４】ハンドル４の回転駆動開始から約３０秒経
過したところでその回転駆動をやめ、すなわちハンドル
４から手をはなすと、直流電動発電機１はここで電動機
となり、その回転速度がわずかに低下する。すなわち、
電気二重層コンデンサ２に蓄積された直流電気エネルギ
が直流電動発電機１に供給され、直流電動発電機１は電
動機として駆動される。負荷はほとんどないから、この
ときの電流値は約０．５Ａを示しほぼ一定の状態で推移
し、電圧値は約１５．５Ｖからエネルギを失うにしたが
って除々に低下する。
過したところでその回転駆動をやめ、すなわちハンドル
４から手をはなすと、直流電動発電機１はここで電動機
となり、その回転速度がわずかに低下する。すなわち、
電気二重層コンデンサ２に蓄積された直流電気エネルギ
が直流電動発電機１に供給され、直流電動発電機１は電
動機として駆動される。負荷はほとんどないから、この
ときの電流値は約０．５Ａを示しほぼ一定の状態で推移
し、電圧値は約１５．５Ｖからエネルギを失うにしたが
って除々に低下する。
【００３５】ハンドル４による回転駆動を停止してから
約６０秒経過し電圧値が約１０Ｖに低下したところで、
試験的に直流電動発電機２の回転駆動を強制的に停止さ
せた。これにより電動発電機１は短絡状態となり、電気
二重層コンデンサ２から大きい電流（約８Ａ）がいっき
に放出され、強制停止から約６０秒後に電気二重層コン
デンサ２に蓄積された直流電気エネルギがすべて放出さ
れた。
約６０秒経過し電圧値が約１０Ｖに低下したところで、
試験的に直流電動発電機２の回転駆動を強制的に停止さ
せた。これにより電動発電機１は短絡状態となり、電気
二重層コンデンサ２から大きい電流（約８Ａ）がいっき
に放出され、強制停止から約６０秒後に電気二重層コン
デンサ２に蓄積された直流電気エネルギがすべて放出さ
れた。
【００３６】この実験により、直流電動発電機１を外力
により回転させると発電機として直流電流を発生し電気
二重層コンデンサ２が充電され、外力による回転をやめ
ると電気二重層コンデンサ２から直流電動発電機１に直
流電流が供給され電動機として駆動することが実証され
た。さらに、突然大きな負荷がかけられたときに瞬間的
に大電流が放出されても、何ら異常を生じることなく大
きな駆動力を得られることが示された。
により回転させると発電機として直流電流を発生し電気
二重層コンデンサ２が充電され、外力による回転をやめ
ると電気二重層コンデンサ２から直流電動発電機１に直
流電流が供給され電動機として駆動することが実証され
た。さらに、突然大きな負荷がかけられたときに瞬間的
に大電流が放出されても、何ら異常を生じることなく大
きな駆動力を得られることが示された。
【００３７】（第二実施例）図７は本発明第二実施例装
置の電気回路を示す図である。
置の電気回路を示す図である。
【００３８】本発明第二実施例装置は、第一実施例装置
の直流電動発電機１の一対の端子１ａおよび電気二重層
コンデンサ２の一対の端子２ａ間に電圧制限回路１１を
接続した。
の直流電動発電機１の一対の端子１ａおよび電気二重層
コンデンサ２の一対の端子２ａ間に電圧制限回路１１を
接続した。
【００３９】本第二実施例装置の場合は、直流電動発電
機１が発生する直流電圧値が所定値を越えないように制
限されるので、電圧が高くなって装置が損傷することを
防止することができる。電気二重層コンデンサ２の端子
電圧が高くなり、電圧制限回路１１が導通するとハンド
ル４は急に重くなる。
機１が発生する直流電圧値が所定値を越えないように制
限されるので、電圧が高くなって装置が損傷することを
防止することができる。電気二重層コンデンサ２の端子
電圧が高くなり、電圧制限回路１１が導通するとハンド
ル４は急に重くなる。
【００４０】電圧制限回路１１の制限電圧により低い端
子電圧では、直流電動発電機１から電気二重層コンデン
サ２への充電および電気二重層コンデンサ２から直流電
動発電機１への給電は第一実施例装置同様に行われる。
子電圧では、直流電動発電機１から電気二重層コンデン
サ２への充電および電気二重層コンデンサ２から直流電
動発電機１への給電は第一実施例装置同様に行われる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
り坂で発生する回転力、手動あるいは足動などによる機
械的な回転力により発生したエネルギを電気エネルギと
して蓄積することができるとともに、蓄積された電気エ
ネルギを再び機械的な回転エネルギとして利用すること
ができる。さらに、その構成は電気エネルギを発生する
装置と蓄電する装置との間にインバータ回路およびこれ
を制御する制御回路などを含むいっさいの回路を省くこ
とができるので、その構造はきわめて簡単、かつ堅牢に
構成することができ、したがって故障の少い高い信頼性
をもった製品を実現することができる。
り坂で発生する回転力、手動あるいは足動などによる機
械的な回転力により発生したエネルギを電気エネルギと
して蓄積することができるとともに、蓄積された電気エ
ネルギを再び機械的な回転エネルギとして利用すること
ができる。さらに、その構成は電気エネルギを発生する
装置と蓄電する装置との間にインバータ回路およびこれ
を制御する制御回路などを含むいっさいの回路を省くこ
とができるので、その構造はきわめて簡単、かつ堅牢に
構成することができ、したがって故障の少い高い信頼性
をもった製品を実現することができる。
【００４２】本発明装置は、電気自転車、電気自動車、
ハイブリッド自動車、その他の電気的なフライホイール
として各種機械に応用できる。
ハイブリッド自動車、その他の電気的なフライホイール
として各種機械に応用できる。
【図１】本発明装置の基本的な電気回路の構成を示す
図。
図。
【図２】本発明装置の機械的構成例を示す斜視図。
【図３】本発明装置の外力を伝達する機械的手段の構成
例を示す部分断面図。
例を示す部分断面図。
【図４】本発明装置の外力を伝達する機械的手段の構成
例を示す平面図。
例を示す平面図。
【図５】本発明第一実施例装置の実験における回路構成
を示す図。
を示す図。
【図６】（ａ）は本発明第一実施例装置を用いた実験に
おける充放電時の電流の変化を示す図、（ｂ）は充放電
時の電圧の変化を示す図。
おける充放電時の電流の変化を示す図、（ｂ）は充放電
時の電圧の変化を示す図。
【図７】本発明第二実施例装置の電気回路を示す図。
１ 直流電動発電機 １ａ、２ａ 端子 ２ 電気二重層コンデンサ ３ 導体 ４ ハンドル ５ ハンドル・ギヤ ６ フライホイール・ギヤ ７ フライホイール ８ ドライブ・ギヤ ９ 電流計 １０ 電圧計 １１ 電圧制限回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｋ 7/00 Ｈ０２Ｐ 9/00 Ｚ // Ｈ０２Ｐ 9/00 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｚ
Claims (3)
- 【請求項１】 外力により回転軸を一方向に回転させる
とき一対の端子に直流電流を発生する発電機となり、そ
の一対の端子に前記直流電流と逆方向の直流電流を供給
するときその回転軸を前記一方向に回転させる電動機と
なる直流電動発電機と、電気二重層コンデンサとを備
え、 前記一対の端子と前記電気二重層コンデンサの端子とが
一対の導体により固定的に直結されたことを特徴とする
電動発電装置。 - 【請求項２】 前記回転軸に前記一方向のみの回転を許
容する機械的手段が連結された請求項１記載の電動発電
装置。 - 【請求項３】 前記二端子間に電圧制限回路が接続され
た請求項１記載の電動発電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09112699A JP3094942B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 電動発電装置 |
| US09/067,621 US6034492A (en) | 1997-04-30 | 1998-04-28 | Motor-generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09112699A JP3094942B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 電動発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10309036A true JPH10309036A (ja) | 1998-11-17 |
| JP3094942B2 JP3094942B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=14593292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09112699A Expired - Fee Related JP3094942B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 電動発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3094942B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1062449C (zh) * | 1991-02-01 | 2001-02-28 | 台糖株式会社 | 制备养殖甲壳纲的饲料的方法 |
| JP2002321678A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-05 | Meidensha Corp | 電動アシスト自転車の電源装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0336944A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-18 | Isuzu Motors Ltd | 携帯発電電源装置 |
| JPH03107532A (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-07 | Isuzu Motors Ltd | 車両用エネルギー回収装置 |
| JPH03101132U (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-22 | ||
| JPH07163014A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-06-23 | Mazda Motor Corp | 車両用電源装置 |
| JPH08163785A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-21 | Rhythm Watch Co Ltd | 発電機構 |
| JPH09303249A (ja) * | 1996-05-13 | 1997-11-25 | Nagamine Seisakusho:Kk | 携帯用電源 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3818467A (en) | 1973-02-01 | 1974-06-18 | Solid State Technology | Damage detection |
| US4360860A (en) | 1977-03-07 | 1982-11-23 | Johnson Hugh G | Self-contained hand held portable lantern-flashlight consisting of a manually operated generator and rechargeable batteries |
| US4227092A (en) | 1977-11-30 | 1980-10-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Hand cranked electrical power source |
| US4746806A (en) | 1987-08-17 | 1988-05-24 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Manually operated electrical generator apparatus |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP09112699A patent/JP3094942B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0336944A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-18 | Isuzu Motors Ltd | 携帯発電電源装置 |
| JPH03107532A (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-07 | Isuzu Motors Ltd | 車両用エネルギー回収装置 |
| JPH03101132U (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-22 | ||
| JPH07163014A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-06-23 | Mazda Motor Corp | 車両用電源装置 |
| JPH08163785A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-21 | Rhythm Watch Co Ltd | 発電機構 |
| JPH09303249A (ja) * | 1996-05-13 | 1997-11-25 | Nagamine Seisakusho:Kk | 携帯用電源 |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN1062449C (zh) * | 1991-02-01 | 2001-02-28 | 台糖株式会社 | 制备养殖甲壳纲的饲料的方法 |
| JP2002321678A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-05 | Meidensha Corp | 電動アシスト自転車の電源装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3094942B2 (ja) | 2000-10-03 |
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