特許 5999610 両方向電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5999610

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】両方向電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/20 20060101AFI20160915BHJP

【ＦＩ】

   H02K7/20

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-523041(P2015-523041)

(86)(22)【出願日】2014年5月16日

(65)【公表番号】特表2015-523051(P2015-523051A)

(43)【公表日】2015年8月6日

(86)【国際出願番号】KR2014004398

(87)【国際公開番号】WO2014200193

(87)【国際公開日】20141218

【審査請求日】2014年9月3日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0066948

(32)【優先日】2013年6月12日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2013-0076534

(32)【優先日】2013年7月1日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ベク、セオン ムン

(72)【発明者】

【氏名】カン、ジュン スー

(72)【発明者】

【氏名】チョ、ヨウン ボー

【審査官】 柿崎 拓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１８９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１００４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５０９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１３／００２３０６（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０６１３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００４９８９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０８６６４７８２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５９−１７２９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７２１７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ７／２０

Ｈ０２Ｐ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーを充電できるように連結される両方向電力変換装置であって、
ＡＣ電源の印加を受けてＤＣ電力を生産するか、またはＤＣ電源の印加を受けてＡＣ電力を生産する複数のＡＣＤＣモーター発電機を含み、
前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は回転軸を介して互いに連結され、
前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、１つ以上のベルトを介して互いに連結され、互いに相応するように回転することを特徴とする、両方向電力変換装置。

【請求項2】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、
各々印加されるＡＣ電源またはＤＣ電源の電源仕様に応じて備えられることを特徴とする、請求項１に記載の両方向電力変換装置。

【請求項3】

前記電源仕様は、
電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）、電流（Ａｍｐｅｒｅ）、周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、消費電力（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）のうちの１つ以上に該当することを特徴とする、請求項２に記載の両方向電力変換装置。

【請求項4】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、
前記回転軸を回転させるための回転力を提供することを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の両方向電力変換装置。

【請求項5】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、
各々回転力を通じて絶縁されたＡＣ電力あるいはＤＣ電力を生成することを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の両方向電力変換装置。

【請求項6】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、
各々生成されるＡＣ電力またはＤＣ電力の電源仕様に応じて備えられることを特徴とする、請求項１から５の何れか１項に記載の両方向電力変換装置。

【請求項7】

前記電源仕様は、
電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）、電流（Ａｍｐｅｒｅ）、周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、消費電力（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）のうちの１つ以上に該当することを特徴とする、請求項６に記載の両方向電力変換装置。

【請求項8】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、
互いに絶縁された状態に該当することを特徴とする、請求項１から７の何れか１項に記載の両方向電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は２０１３年６月１２日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１３−００６６９４８号および２０１３年７月１日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１３−００７６５３４号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。

【0002】

本発明は、両方向電力変換装置に関し、ＡＣ電源およびＤＣ電源の供給を受けて回転および発電が可能な複数のＡＣＤＣモーター発電機を用いることにより、ＡＣ電源をＤＣ電源に変換してバッテリーを充電するか、あるいはＤＣ電源をＡＣ電源に変換してバッテリーを充電することができる両方向電力変換装置に関する。

【0003】

より具体的に、本発明は、ＡＣ電源およびＤＣ電源の印加をいずれも受けることができる複数のＡＣＤＣモーター発電機を互いに物理的に連結させ、１つのＡＣＤＣモーター発電機の回転力を用いて他のＡＣＤＣモーター発電機を回転させ、それによってＡＣ電源が絶縁されたＤＣ電源に変換されてバッテリーを充電するか、あるいはＤＣ電源が絶縁されたＡＣ電源に変換されてバッテリーを充電することができる両方向電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0004】

最近、産業および経済が急速に発展するにつれ、このような発展を可能にする電気の使用量も共に増加するようになった。

【0005】

一方、このような電気はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）という直流状態とＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）という交流状態で存在しており、電子機器はこのようなＤＣ電流およびＡＣ電流を様々に使用することになる。通常、発電所から伝送される電気は交流状態のＡＣ電流に該当し、このようなＡＣ電流をＤＣ電流によって駆動される電子機器が使用するためにはコンバーター（Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）という変換器を介して変換させなければならない。

【0006】

このようなコンバーターはＡＣ−ＡＣコンバーター、ＡＣ−ＤＣコンバーター、ＤＣ−ＤＣコンバーター、ＤＣ−ＡＣコンバーターなど様々な種類が存在しており、従来のコンバーターを調べてみれば、韓国公開特許第１０−２０１３−００５０１８０号は直流−直流コンバーターに関するものであり、磁式方式の補助巻線を用いて整流回路を生成して導通損失を減らすことができる効果を有する。

【0007】

しかし、このような従来のコンバーターは、上述した直流−直流コンバーターだけでなく、大半が磁式方式の誘導電流を用いてＡＣをＤＣに変換するかまたはＤＣをＡＣに変換する方式を使っている。

【0008】

このような方式は、ＡＣ電流側（以下、１次側）とＤＣ電流側（以下、２次側）を絶縁する過程で別途の絶縁素子（例えば、半導体を用いた集積回路（ＩＣ）など）を用いて１次側と２次側を絶縁させなければならない不便があり、そのため、従来のコンバーターは絶縁素子を収容する程度にコンバーターのサイズが大きくならなければならないという問題点を有する。

【0009】

そこで、本発明者は、上述した従来のコンバーターが有する問題点を解決するために、回路的な絶縁素子を用いることなく１次側と２次側を絶縁させ、また、ＡＣ電源およびＤＣ電源のうちいずれか１つ以上の供給を受けて、ＡＣ電源をＤＣ電源に、あるいはＤＣ電源をＡＣ電源に両方向電力変換してバッテリーを充電することができ、それのみならず、電力変換装置の全体的な大きさをより小型化できる両方向電力変換装置を発明するに至った。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上述した問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、ＡＣ電源およびＤＣ電源の供給を受けて回転および発電が可能な複数のＡＣＤＣモーター発電機を用いることにより、ＡＣ電源をＤＣ電源に変換してバッテリーを充電するか、あるいはＤＣ電源をＡＣ電源に変換してバッテリーを充電することができる両方向電力変換装置を提供することにある。

【0011】

より具体的に、本発明は、別途の絶縁素子を用いることなくＡＣ電源側とＤＣ電源側を絶縁することができる両方向電力変換装置を提供することにある。

【0012】

また、本発明は、ＡＣ電源あるいはＤＣ電源の印加を受ける複数のＡＣＤＣモーター発電機を物理的に直接連結させることによって絶縁過程が省略可能な両方向電力変換装置を提供することにある。

【0013】

なお、本発明は、複数のＡＣＤＣモーター発電機のギア比を調節して電源比も共に調節できるようにする両方向電力変換装置を提供することにある。

【0014】

さらに、本発明は、印加されるＡＣ電源あるいはＤＣ電源の電源仕様に応じて互いに異なるように具備可能な両方向電力変換装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一実施形態による両方向電力変換装置は、ＡＣ電源の印加を受けてＤＣ電力を生産するか、またはＤＣ電源の印加を受けてＡＣ電力を生産する複数のＡＣＤＣモーター発電機を含んで構成される。

【0016】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、回転軸を介して互いに連結されることを特徴とする。

【0017】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、各々印加されるＡＣ電源またはＤＣ電源の電源仕様に応じて備えられることを特徴とする。

【0018】

前記電源仕様は、電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）、電流（Ａｍｐｅｒｅ）、周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、消費電力（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）のうちの１つ以上に該当しても良い。

【0019】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、前記回転軸を回転させるための回転力を提供しても良い。

【0020】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、前記回転軸と１つ以上のギアを介して互いに締結されても良い。

【0021】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、前記１つ以上のギアが各々有するギア比を通じて電源比が調節されても良い。

【0022】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、各々１つ以上のギアを介して互いにかみ合って締結されても良い。

【0023】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、互いにかみ合って締結された１つ以上のギアが有するギア比を通じて電源比が互いに調節されても良い。

【0024】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、各々回転力を通じて絶縁されたＡＣ電力あるいはＤＣ電力を生成しても良い。

【0025】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、各々生成されるＡＣ電力またはＤＣ電力の電源仕様に応じて備えられることを特徴とする。

【0026】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、１つ以上のベルトを介して互いに連結され、互いに相応するように回転しても良い。

【0027】

前記複数のＡＣＤＣモーター発電機は、互いに絶縁された状態に該当しても良い。

【発明の効果】

【0028】

本発明の一実施形態による両方向電力変換装置は、ＡＣ電源側とＤＣ電源側が物理的な手段を介して連結されるため、別途の絶縁素子を用いることがなくても絶縁を可能にする効果を有する。

【0029】

それにより、本発明は、絶縁素子が占めていた空間だけ全体的な大きさが減って電力変換装置の小型化が可能な効果を有する。

【0030】

また、複数のＡＣＤＣモーター発電機を連結するギアのギア比を調節することができるため、ギア比に相応する電源比も共に調節できる効果を有する。

【0031】

なお、ＡＣ電源側とＤＣ電源側が回路的に簡単になるため、回路の設計が容易になる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】従来のコンバーター１０が有する回路を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による両方向電力変換装置１００の構成を示す図である。

【図3】第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０が回転軸１３０を介して互いに連結された状態を示す図である。

【図4】第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０が各々のギアを介して直接連結された状態を示す図である。

【図5】第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０がベルト１４０を介して連結された状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明を添付図面に基づいて詳細に説明すれば次の通りである。ここで、繰り返される説明、本発明の要旨を不要に濁す恐れのある公知機能および構成に関する詳細な説明は省略する。本発明の実施形態は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面での要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

【0034】

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対な記載がない限り、他の構成要素を除くことでなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

【0035】

図１は従来のコンバーター１０が有する回路を示す図であり、図２は本発明の一実施形態による両方向電力変換装置１００の構成を示す図である。

【0036】

先ず、図１に基づいて従来のコンバーター１０を調べてみれば、従来のコンバーター１０はＡＣ電源側とＤＣ電源側が別途の絶縁素材１１を介して絶縁されている。

【0037】

このような絶縁素材１１は、一般的に電子機器または電線などに電気が通じる場合、導電部分の周辺を不導体（例えば、ゴムなど）を用いて被覆または隔離させることを意味するものであり、絶縁素材１１は、高温、低温に露出されても劣化しない材質で形成されることができる。

【0038】

図１においては絶縁素材１１としてダイオード（Ｄｉｏｄｅ）を示しており、ダイオードはｐ型半導体とｎ型半導体を接合して生成される接合部分の狭い空間に自由電子と正孔の数が減りつつ形成される絶縁領域を利用してＡＣ電源側（１次側）とＤＣ電源側（２次側）を絶縁するようになる。

【0039】

このようなダイオードを用いた絶縁過程は従来の公知技術を用いるので詳細な説明は省略し、従来のコンバーター１０はこのような絶縁素材１１を収容するための内部空間を備えなければならず、そのために全体的な大きさが大きくなるという問題点を有する。

【0040】

このような問題点を改善した両方向電力変換装置１００を図２に基づいて調べてみれば、両方向電力変換装置１００は第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０を含む。

【0041】

先ず、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は、ＡＣ電源からＡＣ電力の印加を受けて回転して、後述する第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の軸を回転させる役割を果たすことができ、この時に回転する第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０によって絶縁されたＤＣ電力が生産され、このように生産されたＤＣ電力はバッテリー（図示せず）に供給されてバッテリーを充電させることができる。

【0042】

また、本明細書においては第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０がＡＣ電源からＡＣ電力の印加を受けるものとして示したが、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０はＡＣ電源だけでなくＤＣ電源からＤＣ電力の印加を受けて回転することができ、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０が印加を受けることができる電力はＡＣおよびＤＣが全て該当できるということに留意する。

【0043】

なお、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は、後述する第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の回転に沿って回転して絶縁されたＡＣ電力を生産することができ、このように生産されたＡＣ電力はバッテリー（図示せず）に供給されてバッテリーを充電させることができる。

【0044】

このような役割を果たす第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は基本的に外部固定子と内部回転子で構成されることができる。外部からＡＣ電力の印加を受けた第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の内部回転子は誘導電流によって回転し、このような内部回転子の末端部には第１ギア１１１が形成されることができる。

【0045】

第１ギア１１１は第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の内部回転子と離隔なしに固定され、内部回転子と相応して回転し、後述する第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の第２ギア１２１と直接にかみ合って第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０を回転させるか、または後述する回転軸１３０に形成された回転軸ギア１３１と直接にかみ合って回転軸１３０を回転させる役割を果たすことができる。

【0046】

このような第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は誘導電流によって生成されるトルクを通じて内部回転子を回転させ、小型モーターの場合、内部回転子に短絡された巻線を複数回巻いて形成するか、大型モーターの場合、内部回転に短絡されていない巻線を複数回巻いて形成することができる。

【0047】

このような第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は回転子の類型に応じて誘導電動機、同期電動機、整流子電動機などに分類され、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０が上述したような役割を行う限り、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の種類および大きさは制限されないことに留意する。

【0048】

一実施形態において、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は、印加されるＡＣ電力の電源仕様に応じて備えられることができる。言い換えれば、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は、印加されるＡＣ電力の電源仕様に応じて選択され、両方向電力変換装置１００の内部に備えられることができる。

【0049】

ここで、電源仕様とは、電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）、電流（Ａｍｐｅｒｅ）、周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、消費電力（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）などを含む仕様を意味することができ、ＡＣ電力が有する電圧が第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の消費電圧より低い場合、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０がろくに駆動されないことがあるため、ＡＣ電力源の電源仕様に応じて第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０も選択的に変更されることができる。したがって、ＡＣ電力が様々に印加されても第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０はユーザによって電源仕様に相応するように選択されることができる。

【0050】

例えば、ＡＣ電源の印加電圧が１１０ｖである場合、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は１１０ｖ用に変更されることができ、印加電圧が２２０ｖである場合、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は２２０ｖ用に変更されることができる。

【0051】

一方、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は１１０ｖおよび２２０ｖに限定されず、より様々な電圧値に応じていつでも変更できるということに留意する。

【0052】

次に、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は上述した第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０と相応するように回転して絶縁されたＤＣ電力を生産する役割を果たすことができ、このように生産されたＤＣ電力はバッテリー（図示せず）に供給されてバッテリーを充電させることができる。

【0053】

その逆に、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は、ＤＣ電源からＤＣ電力の印加を受けて回転して、上述した第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の軸を回転させる役割を果たすことができ、この時に回転する第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０によって絶縁されたＡＣ電力が生産され、このように生産されたＡＣ電力はバッテリー（図示せず）に供給されてバッテリーを充電させることができる。

【0054】

また、本明細書においては第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０がＤＣ電力の印加を受けるものとして示したが、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０と同様にＤＣ電源だけでなくＡＣ電源からＡＣ電力の印加を受けて回転することができ、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０が印加を受けることができる電力はＡＣおよびＤＣが全て該当できるということに留意する。このような役割を果たす第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は上述した第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０と同様に内部的に外部固定子と内部回転子で構成されることができ、内部回転子の末端部には上述した第１ギア１１１とかみ合う第２ギア１２１が形成されることができる。

【0055】

このような内部回転子の末端部に形成された第２ギア１２１は上述した第１ギア１１１とかみ合って回転して内部回転子を速く回転させ、この時、内部回転子の回転は第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の内部に備えられたコイル（巻線で巻かれた導体）によって磁束が切れることになり、この時に生成される起電力を外部に放出し、このような起電力がＤＣ電力に該当することができる。

【0056】

このような内部回転子の末端部に形成された第２ギア１２１は第１ギア１１１と直接にかみ合うか、または後述する回転軸ギア１３１と直接にかみ合うことができる。

【0057】

また、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は、上述した第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０と同様に、生産されるＤＣ電力の電源仕様に応じて備えられることができる。言い換えれば、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は、生産されるＤＣ電力の電源仕様に応じて選択され、両方向電力変換装置１００の内部に備えられることができる。したがって、ＤＣ電力が様々に変わっても第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０はユーザによって電源仕様に相応するように選択されることができる。

【0058】

ここで、電源仕様とは、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０において記述したものと同様であるので、これに関する説明は省略する。

【0059】

一方、このような第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は上述した第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０と様々な方式（物理的な方式）で連結されることができ、これは図３に基づいてより詳細に説明する。

【0060】

図３は第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０が回転軸１３０を介して互いに連結された状態を示す図であり、図４は第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０が各々のギアを介して直接連結された状態を示す図であり、図５は第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０がベルト１４０を介して連結された状態を示す図である。

【0061】

先ず、図３を参照すれば、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０はその間に回転軸１３０を介して連結されることができ、回転軸１３０には第１ギア１１１および第２ギア１２１とかみ合う１つ以上の回転軸ギア１３１が備えられることができる。

【0062】

このような連結状態に応じ、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０がＡＣ電源の印加を受けて時計方向または反時計方向に回転する場合、第１ギア１１１とかみ合った回転軸ギア１３１が回転して回転軸１３０が回転することになり、回転軸１３０の一側に形成されたまた他の回転軸ギア１３１が回転し、この回転軸ギア１３１とかみ合った第２ギア１２１が回転して第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０が駆動される。

【0063】

このような両方向電力変換装置１００の構成は別途の絶縁素子が不要であるため、中心部に回転軸１３０さえ連結すれば、ＡＣ電源側とＤＣ電源側のサイズを縮小することができる。また、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の物理的な回転力が第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０に、あるいは第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の物理的な回転力が第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０に損失なしにその通りに伝達されるため、エネルギーの効率面にも優れる。

【0064】

次に、図４を参照すれば、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は各々第１ギア１１１および第２ギア１２１を介して直接にかみ合って連結されることができ、このような構成は第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０と第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の距離が近いか、両方向電力変換装置１００のサイズをより縮小化する場合に用いられることができる。

【0065】

このような構成は上述した図３よりさらに効率的に回転力を伝達することができ、第１ギア１１１と第２ギア１２１が直接連結されているため、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０が高速で回転する場合に発生する回転力がより容易に第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０に伝達されることができる。

【0066】

このように、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０はギアを介してかみ合って回転するため、該当ギアが有するギア比を調節すれば、生産されるＡＣ電力あるいはＤＣ電力の電源比も調節することができる。

【0067】

例えば、ＡＣ電源側と連結された第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の第１ギア１１１を第２ギア１２１より小さいギアで構成する場合、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は速く回転するため、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０をより速く回転させてより高いＤＣ電力を生産することができ、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の第１ギア１１１を第２ギア１２１より大きいギアで構成する場合、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０は遅く回転するため、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０においてもより低いＤＣ電力を生産することができる。

【0068】

また、その逆にＤＣ電源側と連結された第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の第２ギア１２１を第１ギア１１１より小さいギアで構成する場合、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は速く回転するため、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０をより速く回転させてより高いＡＣ電力を生産することができ、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の第２ギア１２１を第１ギア１１１より大きいギアで構成する場合、第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０は遅く回転するため、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０においてもより低いＡＣ電力を生産することができる。

【0069】

最後に、図５を参照すれば、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の内部回転子が同一の方向へ向かっており、このような内部回転子の末端部には各々第１ギア１１１および第２ギア１２１が形成されている。

【0070】

また、このような第１ギア１１１および第２ギア１２１は直接にかみ合っておらず、別途のベルト１４０を介して連結される。

【0071】

ここで、ベルト１４０とは、自動車エンジンにおいてエンジンのクランク軸に取り付けられたタイミングギア（ｔｉｍｉｎｇ ｇｅａｒ）とカム軸に取り付けられたタイミングギアを連結するタイミングベルト（ｔｉｍｉｎｇ ｂｅｌｔ）と相応する意味として解釈される。

【0072】

このような構成によって第１ギア１１１と第２ギア１２１は互いに同一な方向を回転することができ、上述した図３および図４でのエネルギー効率より高いエネルギー効率を有する構成に該当する。

【0073】

その理由は、図３および図４は複数のギアが直接にかみ合っているため、第１ギア１１１、第２ギア１２１および回転軸ギア１３１の突起が互いに接して生成される摩擦力がエネルギー効率をある程度相殺させるのに対し、図５の構成はこのような摩擦力が存在しないためにエネルギー効率が相殺されない。

【0074】

一実施形態において、ベルト１４０の内部面、すなわち、第１ギア１１１および第２ギア１２１と接する面には一定間隔で突出した突起が形成されることができる。

【0075】

ここで、一定間隔で突出した突起とは、自動車エンジンのタイミングベルトのように内部面に形成された凹凸構造を意味することができ、このような突起は第１ギア１１１および第２ギア１２１に形成された突起の生成間隔と相応するように形成されることができる。それにより、ベルト１４０は第１ギア１１１および第２ギア１２１と離隔なしにかみ合うことができ、また、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０の回転力を第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０に、あるいは第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０の回転力を第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０にその通りに伝達することができ、第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０と第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０が互いに空回りすることを防止することができる。

【0076】

上述したように、本発明による両方向電力変換装置１００は、別途の絶縁素材１１を用いることなく、物理的な連結（回転軸１３０またはベルト１４０）を介して第１ＡＣＤＣモーター発電機１１０および第２ＡＣＤＣモーター発電機１２０を連結することができ、また、絶縁素材１１を用いた従来のコンバーター１０に比べて回路的に簡単になり、絶縁素材１１を用いた従来のコンバーター１０に比べて全体的な大きさが縮小される。

【0077】

また、本発明による両方向電力変換装置１００は、生産されたＡＣ電力あるいは絶縁されたＤＣ電力をバッテリーに供給してバッテリーを充電できるようになる。

【0078】

以上、本発明の特定実施形態を図示し説明したが、本発明の技術思想は添付された図面と上記した説明の内容に限定されず、本発明の思想を外れない範囲内で様々な形態の変形が可能であることは本分野の通常の知識を有する者にとって明らかな事実であり、このような形態の変形は本発明の精神に違背しない範囲内で本発明の特許請求の範囲に属すると言える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】