JP5630973B2 - 双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、一種の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムに関し、双方向非等速電動モーターにより駆動する電動自転車、電動オートバイク、電動車両などのキャリア、電動産業機械、工作機械、各種の電動ツール或いは他の電動モーターで駆動させる負荷に提供できるものである。

従来の双方向非等速電動モーター駆動システムは、固定方向変速出力が双方向非等速電動モーターの変速を制御する他に、一般に、ＣＶＴ又はトランスミッション方法により完成するべきであり、その構造は複雑で、コストも高く、伝動効率が悪い。

本発明の主な目的は、一種の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムを提供し、特定の双回転方向入力ができる双方向非等速電動モーターである。その出力端が同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置の入力端へ送り、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置の出力端を経て、固定回転方向出力をする。回転型負荷を駆動させ、ユーザーが双方向非等速電動モーターの運転方向の制御により、駆動の入力方向を変え、異なる変速比率の同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置により、異なる駆動入力方向及び異なる回転スピードのときに、同速度比率又は異なる速度比率の固定回転方向出力をするものである。

一種の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムであり、特定の双回転方向入力ができる双方向非等速電動モーターを持ち、その出力端が同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置の入力端へ送り、固定回転方向出力をし、回転型負荷を駆動させ、駆動入力方向の制御により、異なる駆動入力方向のときに、異なる変速比率である固定回転方向出力である。

本発明の一実施形態による双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムの基本構成を示すブロック図である。 図１の双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムを示すブロック図である。 図１の同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムを示すブロック図である。 図１の双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２、そして、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態による双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムに双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置が設けられている構造を示すブロック図である。 図５の双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムを示すブロック図である。 図５の同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムを示すブロック図である。 図５の双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２、そして、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システムを示すブロック図である。

本発明の一実施形態による双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムは、双方向非等速電動モーターにより正回転又は逆回転ができる双回転方向で、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置の入力端を駆動させる。同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置の出力端を経て、双方向非等速電動モーターの異なる駆動入力方向及び異なる回転スピード入力を受けるとき、異なる変速比率の固定回転方向出力をし、回転型負荷を駆動させる。本実施形態は、双方向非等速電動モーターにより駆動する電動自転車、電動オートバイク、電動車両などのキャリア、電動産業機械、工作機械、各種の電動ツール或いは他の電動モーターで固定方向に負荷を駆動するものに提供できるものである。

図１に示すのは、本実施形態における双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムの基本構成のブロック図である。
図２は、図１において双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２との間に伝動装置１０４を追加する駆動システム応用例のブロック図である。

図３は、図１において同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システム応用例のブロック図である。
図４は、図１において双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２、そして、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システム応用例のブロック図である。

図１、図２、図３及び図４に示すように、双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムは、入力装置１１１の信号又はコマンドの操作により、電力量供給装置１００の電力量を、双方向非等速電動モーター制御装置１１０を経由させ、双方向非等速電動モーター１０１に対して第一駆動回転方向又は異なる回転方向の第二駆動回転方向の駆動をする。双方向非等速電動モーター１０１の出力端から出力される回転運動エネルギーを直接或いは伝動装置１０４を経て、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２の入力端へ送る。異なる変速比率を持つ同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置により、異なる駆動入力方向の異なる変速比率の固定回転方向において回転運動エネルギーを出力し、回転型負荷１０３を駆動させるものである。図１から図４に示すように、下記の通りである。

双方向非等速電動モーター１０１は、各種の交流か直流、ブラシなしかブラシあり、同期又は非同期運転の電力量駆動の双方向非等速電動モーターであり、非等速正反回転の運転を提供するものである。
双方向非等速電動モーター制御装置１１０は、機電素子又は装置、固体電子素子又は装置、マイクロプロセッサー及び関連ソフトを持つ制御回路により構成される。都市電力又は発電機からの交流か直流電源、燃料電池、一次電池或いは蓄電又は放電できる二次電池などの電力量供給装置１００の電力量の入力に提供される。双方向非等速電動モーター１０１に対してオン又はオフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御、サージ電圧或いは過電流の保護をする。

入力装置１１１は、双方向非等速電動モーター制御装置１１０に対して双方向非等速電動モーター１０１のオン、オフ、回転方向、回転スピード、トルクの制御又は設定の信号かコマンドを発するものである。
双方向非等速電動モーター１０１の第一駆動回転方向の運動エネルギー及び第二駆動回転方向の入力運動エネルギーは、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２の入力端を駆動させるものである。第一回転方向と第二回転方向との回転スピードは、異なるものである。

第一駆動回転方向と第二駆動回転方向とは、反対方向になるものである。
同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２は、直接或いは伝動装置１０４を経て、双方向非等速電動モーター１０１からの異なる回転方向及び異なる回転スピードの回転運動エネルギーを受け、固定回転方向の運動エネルギーを出力するものである。同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２の内部の伝動ユニットを構成し、（１）ギアセット、或いは、（２）摩擦ウイールセット、或いは、（３）チェーン及びチェーンウイールセット、或いは、（４）ベルト及びベルトウイールセット、或いは、（５）伝動クランク及びウイールセット、或いは、（６）流体伝動装置、或いは、（７）電磁力伝動装置などにより構成され、或いは、上記の中の一種又は一種以上の伝動ユニットにより構成されるものである。同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２が異なる回転方向の第一駆動回転方向と第二駆動回転方向の駆動を入力するとき、入力端は固定回転方向出力端の速度比率に対して同じもの若しくは異なるもの、若しくは変速比率可のものでもよい。

回転型負荷１０３は、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２の出力端により直接に駆動され、又は、伝動装置１０４を経て、固定単一転向駆動をする回転型負荷である。
本実施形態の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムは、更に下記の少なくとも一箇所に伝動装置１０４が設けられている。それは、（１)同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間、又は、（２)双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２との間、又は、（３)双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２との間、そして、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を設置するものである。

伝動装置１０４は、下記の一種又は一種以上の伝動装置により構成されている。それは、（１）固定速度比率の各種のギア式、ベルト式、摩擦式などの回転式伝動機能構造より構成され、或いは、（２）人力、機械力、流動力、遠心力、トルク、逆トルクにより操作する段あり又は無段式変速装置により構成され、或いは、（３）入力端及び出力端の相対回転方向関係の切り替えを制御できる伝動装置により構成され、或いは（４）人力、機械力、電磁力、流動力、遠心力、トルク又は逆トルクなどにより操作するクラッチ装置であり、或いは、単一方向伝動クラッチ装置（ｓｉｎｇｌｅ ｗａｙ ｃｌｕｔｃｈ）であり、連結伝動又は中断させるクラッチ機能装置により構成されるものである。

図２は、図１において双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２との間に伝動装置１０４を追加設置した駆動システム構成のブロック図である。
図３は、図１において同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加設置した駆動システム構成のブロック図である。

図４は、図１において双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２、そして、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加設置した駆動システム構成のブロック図である。
上記の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムは、人工により入力装置１１１を制御し、双方向非等速電動モーター制御装置１１０により双方向非等速電動モーター１０１の転向に対して制御運転をするものである。

この他、本実施形態の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムは、双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９の追加設置により、自動で負荷電流につれて出力の速度比率を切替できるものである。
図５は、本実施形態において双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムに双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置が設けられているときの基本応用例のブロック図である。

図６は、図５において双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２との間に伝動装置１０４を追加する駆動システム応用例のブロック図である。
図７は、図５において同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システム応用例のブロック図である。
図８は、図５において双方向非等速電動モーター１０１と同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２、そして、同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２と駆動回転型負荷１０３との間に伝動装置１０４を追加する駆動システム応用例のブロック図である。

図５から図８は、本実施形態の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムに更に双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９を設ける。双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９は、各種の圧力降下式電流検査装置、電磁効果感知電流検査装置、磁気検査式電流検査装置、熱ため式電流検査装置により構成されるものである。双方向非等速電動モーター１０１の負荷電流を検査して双方向非等速電動モーター制御装置１１０の元へ戻って、双方向非等速電動モーター１０１の負荷電流が設定値を越える状態になる。そして、この状態が設定時間を越えてもそのまま、双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９の信号により、入力装置１１１或いは双方向非等速電動モーター制御装置１１０へ入力し、双方向非等速電動モーター１０１の回転方向を変える。更に同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置１０２の変速比率を変え、相対して減速比率を増し、出力トルクの同回転方向出力を増加させ、負荷を駆動するものである。

双方向非等速電動モーター１０１の負荷電流回帰が降下して設定値内になるとき、下記の二種の方法又はその一つにより元の状態に戻る制御をすることができる。
（１）人工制御方式の制御入力装置１１１により双方向非等速電動モーター制御装置１１０を制御し、双方向非等速電動モーター１０１を元の回転方向へ回帰させ、原速度比率で負荷を駆動するものである。

（２）双方向非等速電動モーター制御装置１１０により双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置１０９が検査する電流が設定値まで降下するとき、自動でその時間により負荷を駆動できる回転スピードを選択し、速度比率の変動に対比し、そして、負荷に対して順調かつ頓挫か突き進み駆動せずにできる相対出力電量値であり、双方向非等速電動モーター１０１を駆動し、順調に元の回転方向と繋がって運転するものである。

もし本実施形態の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムが更に異なる駆動方向の駆動をするべきことになると、伝動装置１０４の中の一つにより機械的に回転方向及び速度比率変換機能を切り替えて出力する伝動装置の構成により、出力回転方向を切り替えるものである。
本実施形態の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムを実施し応用するときに、上記の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システムの各実施形態を構成する各関連装置は、個別に独立して伝動連結することができ、或いは、中の二つ又は二つ以上の関連装置により共同構成にすることができるものである。

１００：電力量供給装置、１０１：双方向非等速電動モーター、１０２：同速度比率又は異なる速度比率の固定方向出力伝動装置（第一伝動装置）、１０３：回転型負荷、１０４：伝動装置（第二伝動装置）、１０９：双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置、１１０：双方向非等速電動モーター制御装置、１１１：入力装置

Claims (8)

1. 不等速回転時に正方向および逆方向のいずれの方向に回転する出力端を有し、回転速度が回転方向と共に変化する双方向非等速電動モーターと、
   少なくとも双方向非等速電動モーターの回転方向を制御する双方向非等速電動モーター制御装置と、
   双方向非等速電動モーター制御装置に指令信号を入力する入力装置と、
   双方向非等速電動モーターの出力端に間接または直接に接続されている入力端を有し、一定の回転方向を有し、一定または可変の変速比を有する第一伝動装置と、
   第一伝動装置の出力端に間接または直接に接続されている入力端を有し、第一伝動装置の出力端から伝達された回転速度および回転トルクが双方向非等速電動モーターの回転方向が変化することで制御される回転型負荷と、
   電圧、電磁感応、磁場、または、熱堆積に基づいてモーターの負荷電流を測定し、双方向非等速電動モーター制御装置に情報をフィードバックする双方向非等速電動モーター負荷電流検査装置と、を備え、
   所定閾値以上の負荷電流が双方向非等速電動モーターを所定時間以上流れた場合、双方向非等速電動モーター制御装置は、双方向非等速電動モーターの出力端の回転方向を変え、双方向非等速電動モーターの出力速度および回転トルクを増加し、
   双方向非等速電動モーターを流れる負荷電流が所定閾値より低くなった場合、双方向非等速電動モーターは、入力装置により制御され、正常状態に戻り、元の回転速度および電力を維持することを特徴とする双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。
2. 双方向非等速電動モーターの出力端と第一伝動装置の入力端との間に設けられている第二伝動装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。
3. 第一伝動装置の出力端と回転型負荷の入力端との間に設けられている第二伝動装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。
4. 双方向非等速電動モーターの出力端と第一伝動装置の入力端との間に設けられている第二伝動装置と、
   第一伝動装置の出力端と回転型負荷の入力端との間に設けられている第三伝動装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。
5. 第一伝動装置は、ギアセット、摩擦ウイールセット、チェーン及びチェーンウイールセット、ベルト及びベルトウイールセット、伝動クランク及びウイールセット、流体伝動装置、または、電磁力伝動装置であることを特徴とする請求項１に記載の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。
6. 第一伝動装置は、双方向非等速電動モーターの出力端の異なる回転方向において、一定の変速比を有することを特徴とする請求項５記載の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。
7. 第一伝動装置は、双方向非等速電動モーターの出力端の出力に対応する異なる変速比を有することを特徴とする請求項５記載の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。
8. 第一伝動装置と回転型負荷との間、および、第一伝動装置と双方向非等速電動モーターとの間の少なくとも一方に設けられている第二伝動装置をさらに備え、
   第一伝動装置および第二伝動装置は、
   固定速度比を有するギア型、ベルト型、または摩擦型の伝動装置、
   人力、機械力、流体力、遠心力、回転トルク、または反回転トルクによる有段あるいは無段の変速装置、
   入力端と出力端との相対回転方向が制御可能である伝動装置、および、
   人力、機械力、流体力、遠心力、回転トルク、反回転トルクにより操作されるクラッチ装置、のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１記載の双方向非等速電動モーター固定方向出力駆動システム。

Images