JP2013150499A - Vibration control structure of power storage apparatus - Google Patents

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Yuki Arai
有気 荒井
Masaru Nagashima
賢 長嶋
Katsutoshi Mizuno
克俊 水野
Takayuki Kashiwagi
隆行 柏木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration control structure of a power storage apparatus which provides damping to a rotor, thereby suppressing vibrations of the rotor, with a simple structure.SOLUTION: An inner tank 11 housing superconductive magnetic bearings 9, 10 is elastically supported on an outer tank 13 by a vibration damping part 16, and the vibration damping part 16 damps vibrations generated in the inner tank 11. Further, mass on the rotor side is set so as to be heavier than mass on the inner tank 11 side. Thus, a larger amount of energy exciting the rotor is distributed to the relatively lighter fixed body side than the relatively heavier rotor side, and the vibrations are absorbed at the fixed body side where vibration control is easy, not the rotor side where the vibration control is difficult. As a result, contact between superconductive bulk bodies 9a, 10a and superconductive coils 9b, 10b is prevented by suppressing the vibrations of the inner tank 11 at the fixed body side with the vibration damping part 16 and providing damping to the rotor side.

Description

この発明は、電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置のこの回転体に発生する振動を抑制する電力貯蔵装置の制振構造に関する。   The present invention relates to a damping structure for a power storage device that suppresses vibrations generated in the rotating body of a power storage device that stores electrical energy as kinetic energy of the rotating body.

従来の電力貯蔵装置は、フライホイールと一体となって回転するロータと、このロータを回転自在に支持する軸受装置と、このフライホイール、ロータ及び軸受装置を極低温及び高真空下で収容する低温容器(クライオスタット)などを備えている(例えば、特許文献1参照)。このような従来の電力貯蔵装置は、余剰電力などによってフライホイール及びロータを回転させて、電力エネルギーを回転エネルギーに変換して貯蔵している。この従来の電力貯蔵装置では、ロータの振動を抑えてロータがステータに接触するのを防ぐ必要がある。従来の電力貯蔵装置では、ベアリングのような機械軸受、又は常電導電磁石の磁気吸引力によってロータを非接触で回転自在に支持する能動型磁気軸受(Active Magnetic Bearing(AMB))によって、ロータを回転自在に支持することが考えられる。しかし、機械軸受の場合には、極低温/高真空下で潤滑油が蒸発してしまうため使用することができない。また、AMBの場合には、原理的に極低温/高真空下で使用可能であるが、AMB中の銅線コイルに通電する必要があり、通電によって極低温空間で発熱して、この極低温空間を冷却するために冷凍機で多大な電気エネルギーを消費する。このため、AMBの場合には、回転エネルギーの効率が著しく低下し、電力貯蔵装置として成立しなくなるおそれがある。さらに、AMBの場合には、ロータとステータとの間に発生する電磁力がこれらの間隙の逆数に比例し、この隙間が大きくなると電磁力が低下するため、ロータとステータとの間の隙間が1mm以下と狭く設定されている。このためAMBの場合には、電力貯蔵装置の組立精度を維持するのが困難であるとともに、室温で組立精度を確保したとしても、室温から−200〜−250℃程度まで冷却すると均一に熱収縮せずに材質による歪みの相違によってロータとステータとが接触してしまうおそれがある。一方、電動発電機の回転軸とロータとの間で磁気力によって非接触でトルクを伝達する非接触式磁気クラッチ(磁気力トルク伝達部品)に対してクライオスタット外部から磁気力を与えて、振動を抑制する手法も考えられる。しかし、非接触式磁気クラッチの磁気力を制御する方法では、制御対象がロータの端部に限られるためロータ全体として振動を抑制することができず、振動抑制効果が限定されてしまう問題点がある。   A conventional power storage device includes a rotor that rotates integrally with a flywheel, a bearing device that rotatably supports the rotor, and a low temperature that accommodates the flywheel, rotor, and bearing device under cryogenic and high vacuum conditions. A container (cryostat) or the like is provided (for example, see Patent Document 1). In such a conventional power storage device, the flywheel and the rotor are rotated by surplus power or the like, and the power energy is converted into rotational energy and stored. In this conventional power storage device, it is necessary to suppress the vibration of the rotor and prevent the rotor from contacting the stator. In conventional power storage devices, the rotor is rotated by a mechanical bearing such as a bearing or an active magnetic bearing (AMB) that supports the rotor in a non-contact and rotatable manner by the magnetic attractive force of a normal conductive magnet. Supporting freely is conceivable. However, in the case of a mechanical bearing, the lubricating oil evaporates at a very low temperature / high vacuum, so that it cannot be used. In the case of AMB, in principle, it can be used under cryogenic temperatures / high vacuum, but it is necessary to energize the copper wire coil in AMB. To cool the space, a refrigerator consumes a great deal of electrical energy. For this reason, in the case of AMB, the efficiency of the rotational energy is remarkably reduced, and there is a possibility that the power storage device cannot be established. Furthermore, in the case of AMB, the electromagnetic force generated between the rotor and the stator is proportional to the reciprocal of these gaps, and as this gap increases, the electromagnetic force decreases. It is set as narrow as 1 mm or less. For this reason, in the case of AMB, it is difficult to maintain the assembly accuracy of the power storage device, and even if the assembly accuracy is ensured at room temperature, the heat shrinks uniformly when cooled from room temperature to about -200 to -250 ° C. Otherwise, the rotor and the stator may come into contact with each other due to the difference in distortion due to the material. On the other hand, a magnetic force is applied from the outside of the cryostat to a non-contact magnetic clutch (magnetic force torque transmission component) that transmits torque between the rotating shaft of the motor generator and the rotor in a non-contact manner by magnetic force. It is possible to suppress it. However, in the method of controlling the magnetic force of the non-contact type magnetic clutch, since the controlled object is limited to the end of the rotor, the vibration as a whole cannot be suppressed, and the vibration suppressing effect is limited. is there.

特開2002-118968号公報JP 2002-118968 A

従来の電力貯蔵装置は、超電導磁気軸受の超電導コイルと超電導バルク体との間に磁場を発生させて、この超電導磁気軸受によってロータを非接触で回転自在に支持している。このような従来の電力貯蔵装置では、超電導コイル及び超電導バルク体を非接触で軸受として使用するため減衰(ダンピング)が無い又は極めて小さい。このため、従来の電力貯蔵装置では、ロータが外力によって加振されると減衰せず、ロータがステータと接触する問題点がある。   A conventional power storage device generates a magnetic field between a superconducting coil of a superconducting magnetic bearing and a superconducting bulk body, and the superconducting magnetic bearing rotatably supports the rotor in a non-contact manner. In such a conventional power storage device, since the superconducting coil and the superconducting bulk body are used as bearings without contact, there is no or very little damping (damping). For this reason, in the conventional power storage device, when the rotor is vibrated by an external force, there is a problem that the rotor does not attenuate and the rotor contacts the stator.

この発明の課題は、簡単な構造によって回転体にダンピングを付与しこの回転体の振動を抑えることができる電力貯蔵装置の制振構造を提供することである。   The subject of this invention is providing the damping structure of the electric power storage apparatus which can give damping to a rotary body with a simple structure and can suppress the vibration of this rotary body.

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、図1及び図3に示すように、電気エネルギーを回転体(6b,7,8,9a,10a)の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置(1)のこの回転体に発生する振動を抑制する電力貯蔵装置の制振構造であって、前記回転体側の回転子(9a,10a)と固定体(9b,10b,11;9b,10b,11,13)側の固定子(9b,10b)との間に磁場を発生させて、この回転体の回転軸(7)を非接触で回転自在に支持する超電導磁気軸受(9,10)と、前記回転体に発生する振動を減衰させるために、前記固定子を支持する前記固定体に発生する振動を減衰させる振動減衰部(16;18)とを備える電力貯蔵装置の制振構造(15)である。
The present invention solves the above-mentioned problems by the solving means described below.
In addition, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this embodiment.
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the invention of claim 1 is applied to the rotating body of the power storage device (1) that stores electric energy as kinetic energy of the rotating body (6 b, 7, 8, 9 a, 10 a). A damping structure for a power storage device that suppresses generated vibrations, the rotor (9a, 10a) on the rotating body side and the stator on the stationary body (9b, 10b, 11; 9b, 10b, 11, 13) side A superconducting magnetic bearing (9, 10) that generates a magnetic field between (9b, 10b) and rotatably supports the rotating shaft (7) of the rotating body in a non-contact manner, and vibrations generated in the rotating body A damping structure (15) of a power storage device including a vibration damping section (16; 18) for damping vibration generated in the fixed body that supports the stator.

請求項2の発明は、請求項1に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、前記回転体側の質量が前記固定体側の質量よりも大きいことを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。   The invention according to claim 2 is the vibration damping structure of the power storage device according to claim 1, wherein the mass on the rotating body side is larger than the mass on the stationary body side. .

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、図1及び図2に示すように、前記振動減衰部(16)は、前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽(11)を、この内槽を収容する外槽(13)に弾性支持するとともに、この内槽に発生する振動を減衰させることを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。   According to a third aspect of the present invention, in the vibration damping structure of the power storage device according to the first or second aspect, as shown in FIGS. 1 and 2, the vibration damping portion (16) is formed of the superconducting magnetic bearing. The inner tank (11) that accommodates the superconducting magnetic bearing in a state where the stator is supported is elastically supported by the outer tank (13) that accommodates the inner tank, and vibration generated in the inner tank is attenuated. It is the vibration suppression structure of the electric power storage apparatus characterized.

請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、図1及び図2に示すように、前記振動減衰部のダンパ部(16b)を空気室内に収容する収容部(17)を備えることを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。   According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration damping structure for a power storage device according to any one of the first to third aspects, as shown in FIGS. 1 and 2, the damper portion ( 16b) A vibration damping structure for a power storage device, comprising a housing portion (17) for housing the air chamber in the air chamber.

請求項5の発明は、請求項1又は請求項2に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、図3に示すように、前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽(11)を、この内槽を収容する外槽(13)に支持する支持部(19)を備え、前記振動減衰部(18)は、前記外槽を弾性支持するとともに、前記内槽及び前記外槽に発生する振動を減衰させることを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。   According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration damping structure of the power storage device according to the first or second aspect, as shown in FIG. 3, the superconducting magnetic bearing is supported while the stator of the superconducting magnetic bearing is supported. The inner tank (11) to be accommodated is provided with a support part (19) that supports the outer tank (13) that accommodates the inner tank, and the vibration damping part (18) elastically supports the outer tank, and A vibration damping structure for a power storage device, wherein vibration generated in an inner tank and the outer tank is attenuated.

この発明によると、簡単な構造によって回転体にダンピングを付与しこの回転体の振動を抑えることができる。   According to the present invention, damping can be imparted to the rotating body with a simple structure to suppress vibration of the rotating body.

この発明の第1実施形態に係る電力貯蔵装置の制振装置を備える電力貯蔵装置を模式的に示す縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically an electric power storage apparatus provided with the damping device of the electric power storage apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. この発明の第1実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造における振動減衰部の構成を模式的に示す概念図であり、(A)〜(D)は振動減衰部の力学モデルを示す概念図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a conceptual diagram which shows typically the structure of the vibration damping part in the damping structure of the power storage device which concerns on 1st Embodiment of this invention, (A)-(D) is a conceptual diagram which shows the dynamic model of a vibration damping part. It is. この発明の第2実施形態に係る電力貯蔵装置の制振装置を備える電力貯蔵装置を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically a power storage device provided with the damping device of the power storage device which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

(第1実施形態)
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図1に示す電力貯蔵装置1は、電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する装置である。電力貯蔵装置1は、充電時には余剰電力をフライホイール8の運動エネルギーに変換して貯蔵するとともに、放電時にはこのフライホイール8に蓄積されている運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。電力貯蔵装置1は、例えば、超電導体を使用した磁気支持装置によって回転体を支持し、電力を回転体の運動エネルギーとして蓄積する超電導フライホイール蓄電装置である。電力貯蔵装置1は、電動発電機(発電電動機)2と、架台3と、継手4は、連結軸5と、磁気クラッチ6と、回転軸7と、フライホイール(はずみ車)8と、超電導磁気軸受9,10と、内槽11と、冷却装置12と、外槽13と、真空排気装置14A,14Bと、制振構造15などを備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A power storage device 1 shown in FIG. 1 is a device that stores electrical energy as kinetic energy of a rotating body. The power storage device 1 converts and stores surplus power into kinetic energy of the flywheel 8 during charging, and converts kinetic energy accumulated in the flywheel 8 into electrical energy during discharge. The power storage device 1 is, for example, a superconducting flywheel power storage device that supports a rotating body by a magnetic support device using a superconductor and stores electric power as kinetic energy of the rotating body. The power storage device 1 includes a motor generator (generator motor) 2, a gantry 3, a joint 4, a connecting shaft 5, a magnetic clutch 6, a rotating shaft 7, a flywheel (flywheel) 8, and a superconducting magnetic bearing. 9, 10, an inner tank 11, a cooling device 12, an outer tank 13, vacuum evacuation devices 14A and 14B, a damping structure 15, and the like.

電動発電機2は、電動機と発電機とが可逆であり兼用される装置である。電動発電機2は、電気エネルギーによって電動機を回転させてフライホイール8 を回転させるとともに、このフライホイール8の運動エネルギーによって発電機を回転させて電力を発生する。電動発電機2は、回転軸2aなどを備えている。架台3は、電力貯蔵装置1の主要部分を支持する部材である。架台3は、外槽13の外側に配置されているフレーム状の部材であり、電動発電機2、圧縮機12b、外槽13及び真空ポンプ14a,14cなどを支持している。継手4は、電動発電機2側の回転軸2aと磁気クラッチ6側の連結軸5とを接続する装置である。継手4は、例えば、電動発電機2と磁気クラッチ6との間で動力を伝達する軸継手などである。連結軸5は、継手4と磁気クラッチ6とを連結する部材である。連結軸5は、継手4及び磁気クラッチ6と一体となって回転するように、一方の端部が継手4に固定されており、他方の端部が磁気クラッチ6のクラッチ片6aに固定されている。   The motor generator 2 is a device in which the motor and the generator are reversible and are used together. The motor generator 2 rotates the electric motor with electric energy to rotate the flywheel 8, and generates electric power by rotating the generator with the kinetic energy of the flywheel 8. The motor generator 2 includes a rotating shaft 2a and the like. The gantry 3 is a member that supports the main part of the power storage device 1. The gantry 3 is a frame-like member disposed outside the outer tub 13 and supports the motor generator 2, the compressor 12b, the outer tub 13, the vacuum pumps 14a and 14c, and the like. The joint 4 is a device that connects the rotating shaft 2a on the motor generator 2 side and the connecting shaft 5 on the magnetic clutch 6 side. The joint 4 is, for example, a shaft joint that transmits power between the motor generator 2 and the magnetic clutch 6. The connecting shaft 5 is a member that connects the joint 4 and the magnetic clutch 6. One end of the connecting shaft 5 is fixed to the joint 4 so as to rotate together with the joint 4 and the magnetic clutch 6, and the other end is fixed to the clutch piece 6 a of the magnetic clutch 6. Yes.

磁気クラッチ6は、電動発電機2と回転軸7との間で動力を伝達する装置である。磁気クラッチ6は、例えば、非接触で動力を断続させる非接触式磁気クラッチのような磁気力トルク伝達部品である。磁気クラッチ6は、永久磁石又はコイル(例えば銅線)のクラッチ片6aと、このクラッチ片6aとの間に磁力を発生する永久磁石のクラッチ片6bとを備えている。磁気クラッチ6は、クラッチ片6aとクラッチ片6bとの間に間隙部を形成するようにクラッチ片6aとクラッチ片6bとが対向しており、外槽13の外側にクラッチ片6aが配置され、内槽11の内側にクラッチ片6bが配置されている。   The magnetic clutch 6 is a device that transmits power between the motor generator 2 and the rotary shaft 7. The magnetic clutch 6 is a magnetic force torque transmission component such as a non-contact type magnetic clutch that interrupts power in a non-contact manner. The magnetic clutch 6 includes a clutch piece 6a of a permanent magnet or a coil (for example, copper wire) and a permanent magnet clutch piece 6b that generates a magnetic force between the clutch piece 6a. In the magnetic clutch 6, the clutch piece 6a and the clutch piece 6b are opposed so as to form a gap between the clutch piece 6a and the clutch piece 6b, and the clutch piece 6a is disposed outside the outer tub 13, A clutch piece 6 b is disposed inside the inner tank 11.

回転軸7は、フライホイール8と一体となって回転する部材である。回転軸7は、上端部が磁気クラッチ6のクラッチ片6bに固定されている。フライホイール8は、電気エネルギーを運動エネルギーとして保存するための部材である。フライホイール8は、このフライホイール8の中心が回転軸7の中心軸と一致するように、この回転軸7に固定されている。フライホイール8は、回転軸7とともに内槽11内に浮揚状態で収容されており、電力貯蔵用の超電導フライホイールとして機能する。   The rotating shaft 7 is a member that rotates integrally with the flywheel 8. The rotary shaft 7 has an upper end fixed to the clutch piece 6 b of the magnetic clutch 6. The flywheel 8 is a member for storing electrical energy as kinetic energy. The flywheel 8 is fixed to the rotary shaft 7 so that the center of the flywheel 8 coincides with the central axis of the rotary shaft 7. The flywheel 8 is housed in a floating state in the inner tank 11 together with the rotating shaft 7 and functions as a superconducting flywheel for storing power.

超電導磁気軸受9,10は、回転軸7を回転自在に支持する装置である。超電導磁気軸受9は、フライホイール8の上方に配置されており、回転軸7の上端部側を非接触で支持している。超電導磁気軸受10は、フライホイール8の下方に配置されており、回転軸7の下端部側を非接触で支持している。超電導磁気軸受9,10は、超電導物質のマイスナー効果による磁気浮上を利用して回転軸7を回転自在に支持するスラスト軸受として機能する。超電導磁気軸受9,10は、超電導バルク体(回転子)9a,10aと超電導コイル(固定子)9b,10bなどを備えており、回転体側の超電導バルク体9a,10aと固定体側の超電導コイル9b,10bとの間に磁場を発生させる。超電導磁気軸受9,10は、超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとを対向させてこれらの間に磁気反発力を発生させて、超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとの間に所定の間隔が保持させるように回転軸7をガイドする。超電導磁気軸受9,10は、回転軸7及びフライホイール8を浮揚状態で支持することによって、エネルギー損失の大部分を占める軸受部分の摩擦抵抗を低減している。   The superconducting magnetic bearings 9 and 10 are devices that rotatably support the rotating shaft 7. The superconducting magnetic bearing 9 is disposed above the flywheel 8 and supports the upper end portion side of the rotating shaft 7 in a non-contact manner. The superconducting magnetic bearing 10 is disposed below the flywheel 8 and supports the lower end portion of the rotating shaft 7 in a non-contact manner. The superconducting magnetic bearings 9 and 10 function as thrust bearings that rotatably support the rotating shaft 7 by utilizing magnetic levitation due to the Meissner effect of the superconducting material. The superconducting magnetic bearings 9 and 10 include superconducting bulk bodies (rotors) 9a and 10a, superconducting coils (stators) 9b and 10b, etc., and the superconducting bulk bodies 9a and 10a on the rotating body side and the superconducting coil 9b on the stationary body side. , 10b to generate a magnetic field. Superconducting magnetic bearings 9 and 10 make superconducting bulk bodies 9a and 10a and superconducting coils 9b and 10b and superconducting bulk bodies 9a and 10a and superconducting coils 9b and 10b face each other and generate a magnetic repulsive force therebetween. The rotating shaft 7 is guided so that a predetermined interval is maintained between the two. The superconducting magnetic bearings 9 and 10 support the rotating shaft 7 and the flywheel 8 in a floating state, thereby reducing the frictional resistance of the bearing portion that occupies most of the energy loss.

超電導バルク体9a,10aは、単結晶と同等の超電導特性を有する高温超電導材料の固まりである。超電導バルク体9a,10aは、例えば、Y系超電導材料などを溶解させてから結晶成長させた溶融成長体であり、冷却することによって超電導特性を発揮する。超電導バルク体9a,10aは、回転軸7の外周面に固定されており、磁気クラッチ6のクラッチ片6b、回転軸7及びフライホイール8とともに回転体の一部を構成する。超電導コイル9b,10bは、超電導線材を巻き回して形成したコイルである。超電導コイル9b,10bは、例えば、Nb-Ti系超電導材又はビスマス系高温超電導材又はY系高温超電導材を巻き付けたリング状の部材であり、内槽11とともに固定体の一部を構成しており、超電導バルク体9a,10aと間隔をあけて内槽11に固定されている。この第1実施形態では、クラッチ片6b、回転軸7、フライホイール8及び超電導バルク体9a,10aによって構成される回転体側の質量が、超電導コイル9b,10b、内槽11及び冷凍機12aによって構成される固定体側の質量よりも大きくなるように設定されている。   The superconducting bulk bodies 9a and 10a are a mass of high-temperature superconducting material having superconducting characteristics equivalent to those of a single crystal. The superconducting bulk bodies 9a and 10a are, for example, melt-growth bodies in which a Y-type superconducting material or the like is dissolved and then grown as crystals, and exhibit superconducting characteristics when cooled. The superconducting bulk bodies 9 a and 10 a are fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 7 and constitute a part of the rotating body together with the clutch piece 6 b of the magnetic clutch 6, the rotating shaft 7 and the flywheel 8. Superconducting coils 9b and 10b are coils formed by winding a superconducting wire. The superconducting coils 9b and 10b are, for example, ring-shaped members wound with an Nb—Ti-based superconducting material, a bismuth-based high-temperature superconducting material, or a Y-based high-temperature superconducting material, and constitute a part of the fixed body together with the inner tank 11. In addition, the superconducting bulk bodies 9a and 10a are fixed to the inner tank 11 with a space therebetween. In the first embodiment, the mass on the rotating body side constituted by the clutch piece 6b, the rotating shaft 7, the flywheel 8 and the superconducting bulk bodies 9a and 10a is constituted by the superconducting coils 9b and 10b, the inner tank 11 and the refrigerator 12a. It is set to be larger than the mass on the fixed body side.

内槽11は、内部が極低温/高真空下の容器である。内槽11は、超電導磁気軸受9,10の超電導コイル9b,10bを支持した状態でこの超電導磁気軸受9,10を収容する。内槽11は、例えば、磁気クラッチ6のクラッチ片6b、回転軸7、フライホイール8及び超電導磁気軸受9,10を極低温下で収容するクライオスタットなどの低温容器である。内槽11は、磁気クラッチ6のクラッチ片6aとクラッチ片6bとの間の部分がガラス繊維強化プラスチック(Glass fiber reinforced plastics(GFRP))などの非金属部材である。内槽11は、超電導磁気軸受9,10の超電導コイル9b,10bを臨界温度以下にするために内部が極低温下に維持されているとともに、フライホイール8の風損を低減するために内部が高真空下に維持されている。   The inner tank 11 is a container having a cryogenic temperature / high vacuum inside. The inner tank 11 accommodates the superconducting magnetic bearings 9 and 10 in a state where the superconducting coils 9b and 10b of the superconducting magnetic bearings 9 and 10 are supported. The inner tank 11 is a low-temperature container such as a cryostat that accommodates the clutch piece 6b of the magnetic clutch 6, the rotating shaft 7, the flywheel 8, and the superconducting magnetic bearings 9 and 10 at an extremely low temperature. In the inner tank 11, the portion between the clutch piece 6a and the clutch piece 6b of the magnetic clutch 6 is a non-metallic member such as glass fiber reinforced plastics (GFRP). The inner tank 11 is maintained at an extremely low temperature in order to keep the superconducting coils 9b and 10b of the superconducting magnetic bearings 9 and 10 below the critical temperature, and the inner tank 11 is arranged to reduce the windage loss of the flywheel 8. Maintained under high vacuum.

冷却装置12は、内槽11の内部を冷却する装置である。冷却装置12は、例えば、内槽11内の超電導磁気軸受9,10の超電導コイル9b,10bを液体窒素によって臨界温度以下に冷却する極低温用冷凍機のような熱伝導型冷却装置である。冷却装置12は、ヘリウムガスの圧縮と膨張とを繰り返して冷却するGM(Gifford-McMahon)冷凍機のような冷凍機12aと、この冷凍機12aに冷媒ガスを供給する圧縮機12bと、冷凍機12aと圧縮機12bとの間で冷媒ガスが流れる可撓性を有する柔軟な管路12cなどを備えている。冷却装置12は、冷凍機12aが内槽11の内側に配置されており、圧縮機12bが外槽13の外側に配置されている。   The cooling device 12 is a device that cools the inside of the inner tank 11. The cooling device 12 is, for example, a heat conduction type cooling device such as a cryogenic refrigerator that cools the superconducting coils 9b and 10b of the superconducting magnetic bearings 9 and 10 in the inner tank 11 to a critical temperature or lower with liquid nitrogen. The cooling device 12 includes a refrigerator 12a such as a GM (Gifford-McMahon) refrigerator that repeatedly compresses and expands helium gas, a compressor 12b that supplies refrigerant gas to the refrigerator 12a, and a refrigerator The flexible pipe 12c etc. which have the flexibility in which a refrigerant gas flows between 12a and the compressor 12b are provided. In the cooling device 12, the refrigerator 12 a is disposed inside the inner tank 11, and the compressor 12 b is disposed outside the outer tank 13.

外槽13は、内部が高真空下の容器である。外槽13は、内槽11を高真空下で収容する真空断熱容器である。外槽13は、内槽11との間に真空断熱層(空間)を形成しており、内槽11とは異なり極低温下ではないが、この内槽11と同様に高真空下でこの内槽11を収容している。外槽13は、内槽11と同様に、磁気クラッチ6のクラッチ片6aとクラッチ片6bとの間の部分がGFRPなどの非金属部材である。   The outer tub 13 is a container whose inside is under a high vacuum. The outer tub 13 is a vacuum heat insulating container that houses the inner tub 11 under high vacuum. The outer tub 13 forms a vacuum heat insulating layer (space) between the inner tub 11 and, unlike the inner tub 11, is not at a very low temperature. The tank 11 is accommodated. In the outer tub 13, as in the inner tub 11, a portion between the clutch piece 6 a and the clutch piece 6 b of the magnetic clutch 6 is a non-metallic member such as GFRP.

真空排気装置14Aは、内槽11の内部を真空状態にする装置であり、真空排気装置14Bは、外槽13の内部を真空状態にする装置である。真空排気装置14Aは、超電導バルク体9a,10aへの伝熱(超電導コイル9b,10bからの冷熱で超電導バルク体9a,10aを冷却)のために、内槽11の内部を数〜100Pa程度の真空状態に調整する。真空排気装置14Aは、内槽11の内部を真空排気する真空ポンプ14aと、この真空ポンプ14aと内槽11とを接続する可撓性を有する柔軟な管路14bなどを備えている。同様に、真空排気装置14Bは、外槽13の内部を真空排気する真空ポンプ14cと、この真空ポンプ14cと外槽13とを接続する可撓性を有する柔軟な管路14dなどを備えている。   The vacuum exhaust device 14A is a device that puts the inside of the inner tank 11 in a vacuum state, and the vacuum exhaust device 14B is a device that puts the inside of the outer tank 13 in a vacuum state. The vacuum evacuation device 14A has an inside of the inner tank 11 of about several to 100 Pa for heat transfer to the superconducting bulk bodies 9a and 10a (cooling of the superconducting bulk bodies 9a and 10a by cold heat from the superconducting coils 9b and 10b). Adjust to vacuum. The vacuum evacuation device 14A includes a vacuum pump 14a that evacuates the inside of the inner tank 11, a flexible conduit 14b having flexibility that connects the vacuum pump 14a and the inner tank 11, and the like. Similarly, the vacuum evacuation device 14B includes a vacuum pump 14c that evacuates the inside of the outer tank 13, a flexible conduit 14d having flexibility that connects the vacuum pump 14c and the outer tank 13, and the like. .

制振構造15は、電力貯蔵装置1の回転体に発生する振動を抑制する構造である。制振構造15は、クラッチ片6b、超電導バルク体9a,10a、回転軸7及びフライホイール8などの回転体側が外力によって振動したときに、超電導コイル9b,10b及び内槽11などの固定体側の振動を減衰させることによって回転体側の振動も減衰させて、超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとが衝突するのを防ぐ。制振構造15は、図1及び図2に示すように、振動減衰部16と収容部17などを備えている。   The vibration damping structure 15 is a structure that suppresses vibration generated in the rotating body of the power storage device 1. The damping structure 15 is provided on the fixed body side such as the superconducting coils 9b and 10b and the inner tank 11 when the rotating body side such as the clutch piece 6b, the superconducting bulk bodies 9a and 10a, the rotating shaft 7 and the flywheel 8 vibrates due to external force. The vibration on the rotating body side is also attenuated by attenuating the vibration, thereby preventing the superconducting bulk bodies 9a and 10a and the superconducting coils 9b and 10b from colliding with each other. As shown in FIGS. 1 and 2, the vibration damping structure 15 includes a vibration damping portion 16 and a housing portion 17.

図1及び図2に示す振動減衰部16は、回転体に発生する振動を減衰させるために、固定体に発生する振動を減衰させる部分である。振動減衰部16は、内槽11を外槽13に弾性支持するとともに、この内槽11に発生する振動を減衰させる部分である。振動減衰部16は、極低温/高真空下にダンパを設置せずに内槽11を外槽13から柔支持することによって、回転体側にダンピングを付与し超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとの接触を防止する。振動減衰部16は、一方の端部が内槽11の外側表面に連結され、他方の端部が外槽13の内側表面に連結されており、内槽11の上部及び下部にそれぞれ少なくとも3箇所配置されている。振動減衰部16は、ばね部16aとダンパ部16bなどを備えている。   The vibration attenuating unit 16 shown in FIGS. 1 and 2 is a part for attenuating the vibration generated in the fixed body in order to attenuate the vibration generated in the rotating body. The vibration damping unit 16 is a part that elastically supports the inner tank 11 on the outer tank 13 and attenuates vibrations generated in the inner tank 11. The vibration damping unit 16 provides damping to the rotating body side by softly supporting the inner tank 11 from the outer tank 13 without installing a damper under a cryogenic temperature / high vacuum, thereby providing superconducting bulk bodies 9a and 10a and a superconducting coil 9b. , 10b is prevented. The vibration damping portion 16 has one end connected to the outer surface of the inner tub 11 and the other end connected to the inner surface of the outer tub 13, and at least three locations on the upper and lower portions of the inner tub 11. Has been placed. The vibration damping portion 16 includes a spring portion 16a and a damper portion 16b.

ばね部16aは、内槽11を外槽13に向かって付勢する引張力を発生する引張コイルばねなどの弾性体である。ダンパ部16bは、油又は空気などの作動流体を利用したピストン型のダッシュポット(減衰器)である。ダンパ部16bは、シリンダ内に移動自在に収容されるピストンによってこのシリンダ内をヘッド側室とロッド側室とに区画しており、ヘッド側室とロッド側室との間で絞り部を通じてシリンダ内の作動流体が移動したときに発生する粘性抵抗力によって振動を減衰させる。振動減衰部16は、図2(A)に示すばね部16aとダンパ部16bとを直列に配置したマクスウェルモデル、図2(B)に示すばね部16aとダンパ部16bとを並列に配置したフォークトモデル、図2(C)に示すようにマクスウェルモデルとばね部16aとを並列に配置した3要素、図2(D)に示すマクスウェルモデルとフォークトモデルとを直列に配置した4要素などの力学モデルによって構成されている。   The spring portion 16 a is an elastic body such as a tension coil spring that generates a tensile force that biases the inner tank 11 toward the outer tank 13. The damper portion 16b is a piston-type dashpot (attenuator) that uses a working fluid such as oil or air. The damper portion 16b divides the inside of the cylinder into a head side chamber and a rod side chamber by a piston movably accommodated in the cylinder, and the working fluid in the cylinder is passed through the throttle portion between the head side chamber and the rod side chamber. The vibration is attenuated by the viscous resistance generated when it moves. The vibration damping portion 16 is a Maxwell model in which the spring portion 16a and the damper portion 16b shown in FIG. 2 (A) are arranged in series, and the forked portion in which the spring portion 16a and the damper portion 16b shown in FIG. 2 (B) are arranged in parallel. 2C, a mechanical model such as three elements in which the Maxwell model and the spring portion 16a are arranged in parallel as shown in FIG. 2C, and a four element in which the Maxwell model and the forked model shown in FIG. 2D are arranged in series. It is constituted by.

収容部17は、振動減衰部16のダンパ部16bを空気室内に収容する部分である。収容部17は、例えば、ばね部16a及びダンパ部16bを密封する容器である。収容部17は、通常の室温/大気圧下で使用可能なダンパを適用可能なように予め内部に空気が充満されており、高真空下の外槽13内でダンパ部16bから作動流体が蒸発するのを防止する。   The accommodating portion 17 is a portion that accommodates the damper portion 16b of the vibration attenuating portion 16 in the air chamber. The accommodating part 17 is a container which seals the spring part 16a and the damper part 16b, for example. The accommodating portion 17 is previously filled with air so that a damper that can be used at normal room temperature / atmospheric pressure is applicable, and the working fluid evaporates from the damper portion 16b in the outer tank 13 under high vacuum. To prevent it.

次に、この発明の第1実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造の作用を説明する。
電力貯蔵装置1に電力を貯蔵するときには、フライホイール8の運動エネルギーに電気エネルギーを変換して貯蔵する。磁気クラッチ6を通電状態にしてクラッチ片6aとクラッチ片6bとの間に電磁力を発生させて、電動発電機2の回転軸2aと回転軸7と接続する。次に、電動発電機2を電動機として機能させて、余剰電力によって電動発電機2が回転軸7を回転し、この回転軸7と一体となってフライホイール8が回転し、電気エネルギーが運動エネルギーとして蓄積される。このとき、超電導磁気軸受9,10の超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとの間に磁気反発力が作用しているため、回転軸7及びフライホイール8が浮揚状態となって回転し、摩擦抵抗によって運動エネルギーが損失するのを超電導磁気軸受9,10が防ぐ。
Next, the operation of the vibration damping structure for the power storage device according to the first embodiment of the present invention will be described.
When power is stored in the power storage device 1, electrical energy is converted into kinetic energy of the flywheel 8 and stored. The magnetic clutch 6 is energized to generate an electromagnetic force between the clutch piece 6a and the clutch piece 6b, and is connected to the rotary shaft 2a and the rotary shaft 7 of the motor generator 2. Next, the motor generator 2 is caused to function as an electric motor, the motor generator 2 rotates the rotating shaft 7 by surplus electric power, the flywheel 8 rotates together with the rotating shaft 7, and the electric energy is converted into kinetic energy. Accumulated as. At this time, since the magnetic repulsive force acts between the superconducting bulk bodies 9a and 10a of the superconducting magnetic bearings 9 and 10 and the superconducting coils 9b and 10b, the rotating shaft 7 and the flywheel 8 rotate in a floating state. The superconducting magnetic bearings 9 and 10 prevent kinetic energy from being lost due to frictional resistance.

電力貯蔵装置1から電力を取り出すときには、フライホイール8の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出す。電動発電機2を発電機として機能させて、フライホイール8の回転エネルギーによって電動発電機2の回転軸2aを回転させると、電動発電機2が電力を発生して運動エネルギーが電気エネルギーとして取り出される。このように、余剰電力をフライホイール8の運動エネルギーに変換して電力貯蔵装置1が貯蔵するとともに、フライホイール8に貯蔵されている運動エネルギーを必要時に電力貯蔵装置1が電気エネルギーに変換しこの電気エネルギーが取り出される。   When taking out electric power from the power storage device 1, the kinetic energy of the flywheel 8 is converted into electric energy and taken out. When the motor generator 2 is caused to function as a generator and the rotating shaft 2a of the motor generator 2 is rotated by the rotational energy of the flywheel 8, the motor generator 2 generates electric power and kinetic energy is extracted as electric energy. . Thus, the surplus power is converted into the kinetic energy of the flywheel 8 and stored in the power storage device 1, and the kinetic energy stored in the flywheel 8 is converted into electrical energy when necessary by the power storage device 1. Electrical energy is extracted.

超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとによる磁気ばねによって、回転軸7側の超電導バルク体9a,10aと内槽11側の超電導コイル9b,10bとが作用/反作用を及ぼし合う。このとき、回転体側及び固定体側の質量比の逆比で回転体と固定体とが変位するため、回転体側及び固定体側の質量比が1:1の場合には、回転体と固定体との相対変位が最小となる。しかし、超電導磁気軸受9,10を使用する電力貯蔵装置1の場合には、回転体に対してダンピングを与えることが困難であり、この系では超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとの接触を防ぐことが難しい。この第1実施形態では、例えば、回転体側の質量:固定体側の質量=10:1となるように回転子側の質量を大きくして、固定体側の変位が回転体側の変位よりも10倍大きくなるように設定し、振動減衰部16のダンパ部16bによってダンピングを付与し回転体の振動を抑えている。全体でE[J]の外乱によるエネルギーの入力があった場合に、回転体側の質量MRと固定体側の質量MSとの比が1:1であるときには、外乱による固定体側のエネルギーES及び回転体側のエネルギーERをダンパによってES=ER=E/2しか吸収できない。しかし、この第1実施形態では、例えば、回転体側と固定体側の質量比を10:1に設定したときには、固定体側に作用する力FSと回転体側に作用する力FRとが作用/反作用の関係よりFS=-FRである。このため、この第1実施形態では、固定体側の加速度aSと回転体側の加速度aRとが|aS|:|aR|=FS/MS:FR/MR=10:1となり、速度v∝加速度aであるため、ES:ER=MSS 2: MRR 2=10:1より、ダンパ部16bによって10E/11も吸収できる。 The magnetic spring formed by the superconducting bulk bodies 9a and 10a and the superconducting coils 9b and 10b causes the superconducting bulk bodies 9a and 10a on the rotating shaft 7 side and the superconducting coils 9b and 10b on the inner tank 11 side to act / react with each other. At this time, since the rotating body and the fixed body are displaced at an inverse ratio of the mass ratio between the rotating body side and the fixed body side, when the mass ratio between the rotating body side and the fixed body side is 1: 1, Relative displacement is minimized. However, in the case of the power storage device 1 using the superconducting magnetic bearings 9 and 10, it is difficult to give damping to the rotating body. In this system, the superconducting bulk bodies 9a and 10a and the superconducting coils 9b and 10b It is difficult to prevent contact. In the first embodiment, for example, the mass on the rotor side is increased so that the mass on the rotor side: the mass on the fixed body side = 10: 1, and the displacement on the fixed body side is 10 times larger than the displacement on the rotor side. In this way, damping is applied by the damper portion 16b of the vibration attenuating portion 16 to suppress vibration of the rotating body. If the ratio of the mass M R on the rotating body and the mass M S on the stationary body is 1: 1 when energy is input due to disturbance of E [J] as a whole, the energy E S on the stationary body due to the disturbance is 1: 1. In addition, the energy E R on the rotating body side can be absorbed only by E S = E R = E / 2 by the damper. However, this first embodiment, for example, the mass ratio of the rotary body side and the stationary side 10: when set to 1, the action / reaction and the force F R exerted on the rotary section and a force F S acting on the fixed body side From the relationship, F S = −F R. Therefore, in the first embodiment, the acceleration a S on the fixed body side and the acceleration a R on the rotating body side are | a S |: | a R | = F S / M S : F R / M R = 10: 1 Therefore, since speed v∝acceleration a, E S : E R = M S a S 2 : M R a R 2 = 10: 1, 10E / 11 can also be absorbed by the damper portion 16b.

この発明の第1実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第1実施形態では、回転体側の超電導バルク体9a,10aと固定体側の超電導コイル9b,10bとの間に磁場を発生させて、この回転体の回転軸7を非接触で回転自在に超電導磁気軸受9,10が支持し、回転体に発生する振動を減衰させるために、超電導バルク体9a,10aを支持する固定体に発生する振動を振動減衰部16が減衰させる。このため、ダンピングを付与することが困難な回転体側ではなく固定体側の振動を振動減衰部16によって減衰させて、回転体側の振動を容易に抑制することができる。
The vibration damping structure of the power storage device according to the first embodiment of the present invention has the following effects.
(1) In the first embodiment, a magnetic field is generated between the superconducting bulk bodies 9a, 10a on the rotating body side and the superconducting coils 9b, 10b on the stationary body side, and the rotating shaft 7 of the rotating body is rotated without contact. In order to freely support the superconducting magnetic bearings 9 and 10 and attenuate the vibration generated in the rotating body, the vibration attenuating unit 16 attenuates the vibration generated in the fixed body that supports the superconducting bulk bodies 9a and 10a. For this reason, it is possible to easily suppress the vibration on the rotating body side by attenuating the vibration on the fixed body side rather than the rotating body side on which it is difficult to apply damping by the vibration attenuating unit 16.

(2) この第1実施形態では、回転体側の質量が固定体側の質量よりも大きい。このため、比較的重い回転体側よりも比較的軽い固定体側に、回転体を加振させるエネルギーを多く分配されて、制振が困難な回転体側ではなく、制振が容易な固定体側で振動を吸収することができる。その結果、固定体側の振動を振動減衰部16によって抑え、回転体側にダンピングを付与することによって、超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとの接触を防止することができる。 (2) In the first embodiment, the mass on the rotating body side is larger than the mass on the stationary body side. For this reason, a large amount of energy for exciting the rotating body is distributed to the stationary body side, which is relatively lighter than the relatively heavy rotating body side, and vibration is generated on the stationary body side where vibration suppression is easy, not on the rotating body side where vibration suppression is difficult. Can be absorbed. As a result, it is possible to prevent contact between the superconducting bulk bodies 9a and 10a and the superconducting coils 9b and 10b by suppressing the vibration on the fixed body side by the vibration attenuating unit 16 and imparting damping to the rotating body side.

(3) この第1実施形態では、超電導バルク体9a,10aを支持した状態で超電導磁気軸受9,10を収容する内槽11を、この内槽11を収容する外槽13に振動減衰部16が弾性支持するとともに、この内槽11に発生する振動をこの振動減衰部16が減衰させる。このため、振動減衰部16によって固定体側の内槽11を弾性支持することで、回転体側よりも固定体側の内槽11をより一層容易に振動させることができる。その結果、回転体側の回転軸7が外力によって振動したときに、固定体側の内槽11の振動をこの振動減衰部16によって減衰させることによって、この回転体側の回転軸7の振動を抑えることができる。 (3) In the first embodiment, the vibration attenuating portion 16 is provided in the inner tank 11 that accommodates the superconducting magnetic bearings 9 and 10 while the superconducting bulk bodies 9 a and 10 a are supported, and the outer tank 13 that accommodates the inner tank 11. Is elastically supported, and the vibration attenuator 16 attenuates the vibration generated in the inner tank 11. For this reason, by elastically supporting the inner tank 11 on the fixed body side by the vibration attenuating portion 16, the inner tank 11 on the fixed body side can be vibrated more easily than the rotating body side. As a result, when the rotating shaft 7 on the rotating body side vibrates due to an external force, the vibration of the rotating shaft 7 on the rotating body side can be suppressed by attenuating the vibration of the inner tank 11 on the fixed body side by the vibration damping unit 16. it can.

(4) この第1実施形態では、振動減衰部16のダンパ部16bを空気室内に収容部17が収容する。このため、高真空下の外槽13内にダンパ部16bを設置してもこのダンパ部16bから作動流体が蒸発するのを収容部17によって防止することができる。その結果、極低温/高真空下で使用可能な高価な特別のダンパが不要になって、通常の安価なダンパ部16bによって回転軸7の振動を抑えることができる。 (4) In the first embodiment, the accommodating portion 17 accommodates the damper portion 16b of the vibration attenuating portion 16 in the air chamber. For this reason, even if the damper part 16b is installed in the outer tank 13 under a high vacuum, the accommodating part 17 can prevent the working fluid from evaporating from the damper part 16b. As a result, an expensive special damper that can be used at an extremely low temperature / high vacuum is not required, and vibration of the rotating shaft 7 can be suppressed by the normal inexpensive damper portion 16b.

(第2実施形態)
図3に示す電力貯蔵装置1は、図1及び図2に示す振動減衰部16が省略されており、弾性支持部19などを備えている。図3に示す制振構造15は、クラッチ片6b、超電導バルク体9a,10a、回転軸7及びフライホイール8などの回転体側が外力によって振動したときに、超電導コイル9b,10b、内槽11及び外槽13などの固定体側の振動を減衰させることによって回転体側の振動も減衰させて、超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとが衝突するのを防ぐ。制振構造15は、振動減衰部18などを備えている。
(Second Embodiment)
The power storage device 1 shown in FIG. 3 omits the vibration damping unit 16 shown in FIGS. 1 and 2 and includes an elastic support unit 19 and the like. The vibration damping structure 15 shown in FIG. 3 includes the superconducting coils 9b and 10b, the inner tank 11 and the clutch piece 6b, the superconducting bulk bodies 9a and 10a, the rotating shaft 7 and the rotating body 7 such as the flywheel 8 that vibrate due to external force. By attenuating the vibration on the fixed body side such as the outer tub 13, the vibration on the rotating body side is also attenuated to prevent the superconducting bulk bodies 9a and 10a and the superconducting coils 9b and 10b from colliding with each other. The vibration damping structure 15 includes a vibration damping unit 18 and the like.

振動減衰部18は、外槽13を弾性支持するとともに、内槽11及び外槽13に発生する振動を減衰させる部分である。振動減衰部18は、外槽13を架台3から柔支持することによって、回転体側にダンピングを付与し超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとの接触を防止する。振動減衰部18は、図1に示す振動減衰部16と同様にばね部18aとダンパ部18bなどを備えている。ばね部18aは、外槽13を架台3に向かって付勢する引張力を発生する引張コイルばねなどの弾性体である。ダンパ部18bは、図1に示すダンパ部16bと同様に、油又は空気などの作動流体を利用したピストン型のダッシュポット(減衰器)である。振動減衰部18は、図2に示す振動減衰部16と同様に、マクスウェルモデル、フォークトモデル、3要素又は4要素などの力学モデルによって構成されている。この第2実施形態では、クラッチ片6b、回転軸7、フライホイール8及び超電導バルク体9a,10aによって構成される回転体側の質量が、超電導コイル9b,10b及び内槽11及び外槽13側によって構成される固定体側の質量よりも重くなるように設定されている。   The vibration attenuating portion 18 is a portion that elastically supports the outer tub 13 and attenuates vibrations generated in the inner tub 11 and the outer tub 13. The vibration damping unit 18 supports the outer tub 13 from the gantry 3 so as to give damping to the rotating body side and prevent contact between the superconducting bulk bodies 9a and 10a and the superconducting coils 9b and 10b. The vibration attenuating portion 18 includes a spring portion 18a, a damper portion 18b, and the like, similar to the vibration attenuating portion 16 shown in FIG. The spring portion 18 a is an elastic body such as a tension coil spring that generates a tensile force that biases the outer tub 13 toward the gantry 3. The damper portion 18b is a piston-type dashpot (attenuator) using a working fluid such as oil or air, similarly to the damper portion 16b shown in FIG. The vibration attenuating unit 18 is configured by a dynamic model such as a Maxwell model, a forked model, a 3 element, or a 4 element, similarly to the vibration attenuating unit 16 shown in FIG. In the second embodiment, the mass on the rotating body side constituted by the clutch piece 6b, the rotating shaft 7, the flywheel 8 and the superconducting bulk bodies 9a and 10a is determined by the superconducting coils 9b and 10b, the inner tank 11 and the outer tank 13 side. It is set to be heavier than the mass on the fixed body side to be constructed.

図3に示す支持部19は、外槽13に内槽11を支持する部分である。支持部19は、例えば、内槽11の底面が外槽13の上面に剛支持されるように、この内槽11の底面とこの外槽13の上面とを連結する部材である。支持部19は、内槽11と外槽13との間に少なくとも3箇所配置されている。   A support portion 19 shown in FIG. 3 is a portion that supports the inner tub 11 in the outer tub 13. The support portion 19 is a member that connects the bottom surface of the inner tub 11 and the upper surface of the outer tub 13 so that the bottom surface of the inner tub 11 is rigidly supported by the upper surface of the outer tub 13, for example. At least three support portions 19 are arranged between the inner tank 11 and the outer tank 13.

この発明の第2実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造には、第1実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第2実施形態では、超電導バルク体9a,10aを支持した状態でこの超電導磁気軸受9,10を収容する内槽11を、この内槽11を収容する外槽13に弾性支持部19が弾性支持し、振動減衰部18が外槽13を弾性支持するとともに内槽11及び外槽13に発生する振動を減衰させる。このため、回転体側の回転軸7が外力によって振動したときに固定体側の内槽11及び外槽13の振動を振動減衰部18によって減衰させることによって、この回転体側の回転軸7の振動を抑えることができる。また、高真空下の外槽13内に振動減衰部18を配置せずにこの外槽13の外側に振動減衰部18を配置する構造であるため、振動減衰部18のダンパ部18bを空気室内の収容部17に収容する必要がない。その結果、通常の空冷型のダンパ部18bを振動減衰部18に使用することができ、電力貯蔵装置1を安価に製造することができる。さらに、外槽13の外側に振動減衰部18を配置するため、冷却装置12の負荷が一切増えず、回転エネルギーの効率が低下するのを防ぐことができる。
The vibration damping structure for a power storage device according to the second embodiment of the present invention has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
(1) In the second embodiment, the inner tank 11 that accommodates the superconducting magnetic bearings 9 and 10 in a state where the superconducting bulk bodies 9a and 10a are supported is replaced by the elastic support portion in the outer tank 13 that accommodates the inner tank 11. 19 is elastically supported, and the vibration damping unit 18 elastically supports the outer tub 13 and attenuates vibrations generated in the inner tub 11 and the outer tub 13. For this reason, when the rotating shaft 7 on the rotating body side is vibrated by an external force, the vibration of the rotating tank 7 on the rotating body side is suppressed by attenuating the vibration of the inner tank 11 and the outer tank 13 on the fixed body side by the vibration attenuating unit 18. be able to. Further, since the vibration damping unit 18 is arranged outside the outer tank 13 without arranging the vibration damping unit 18 in the outer tank 13 under high vacuum, the damper 18b of the vibration damping unit 18 is placed in the air chamber. It is not necessary to accommodate in the accommodating part 17 of the. As a result, a normal air-cooled damper unit 18b can be used for the vibration damping unit 18, and the power storage device 1 can be manufactured at a low cost. Furthermore, since the vibration damping unit 18 is arranged outside the outer tub 13, the load on the cooling device 12 is not increased at all, and the efficiency of rotational energy can be prevented from decreasing.

(2) この第2実施形態では、回転体側の質量が固定体側の質量よりも重い。このため、固定体側の内槽11及び外槽13の振動を振動減衰部18によって抑え、回転体側にダンピングを付与することによって、超電導バルク体9a,10aと超電導コイル9b,10bとの接触を防止することができる。 (2) In the second embodiment, the mass on the rotating body side is heavier than the mass on the stationary body side. For this reason, the vibration of the inner tank 11 and the outer tank 13 on the fixed body side is suppressed by the vibration attenuating portion 18 and damping is applied to the rotating body side to prevent contact between the superconducting bulk bodies 9a and 10a and the superconducting coils 9b and 10b. can do.

(他の実施形態)
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、クラッチ片6aが永久磁石又はコイルでありクラッチ片6bが永久磁石である磁気クラッチ6を例に挙げて説明したが、超電導バルク体を使用した磁気クラッチについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、固体体側の質量と回転体側の質量との比が1:10である場合を例に挙げて説明したが、これらの質量比を1:10に限定するものではなく、固体体側の質量が回転体側の質量よりも大きくなるように任意の質量比に設定することができる。さらに、この実施形態では、超電導磁気軸受9,10とともにフライホイール8を内槽11に収容する場合を例に挙げて説明したが、超電導磁気軸受9,10のみを内槽11に収容することもできる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications or changes can be made as described below, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, the magnetic clutch 6 in which the clutch piece 6a is a permanent magnet or coil and the clutch piece 6b is a permanent magnet has been described as an example. However, the present invention also applies to a magnetic clutch using a superconducting bulk body. Can be applied. Further, in this embodiment, the case where the ratio of the mass on the solid body side and the mass on the rotating body side is 1:10 has been described as an example, but the mass ratio is not limited to 1:10, An arbitrary mass ratio can be set so that the mass on the solid body side is larger than the mass on the rotating body side. Further, in this embodiment, the case where the flywheel 8 is accommodated in the inner tank 11 together with the superconducting magnetic bearings 9 and 10 has been described as an example. However, only the superconducting magnetic bearings 9 and 10 may be accommodated in the inner tank 11. it can.

(2) この実施形態では、磁気クラッチ6のクラッチ片6aとクラッチ片6bとの間の外槽13の一部を非金属部材によって構成する場合を例に挙げて説明したが、この部分の外槽12を省略して内槽11の非金属部材を大気中に露出させることもできる。また、この実施形態では、冷却装置12の冷凍機12aがGM冷凍機である場合を例に挙げて説明したが、他の形式の冷凍機である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、真空排気装置14A,14Bによって内槽11及び外槽13を真空状態にする場合を例に挙げて説明したが、これらの内部の真空度が所定値に達した後に外部への漏れがないように密封することもできる。 (2) In this embodiment, the case where a part of the outer tub 13 between the clutch piece 6a and the clutch piece 6b of the magnetic clutch 6 is constituted by a non-metallic member has been described as an example. The tank 12 can be omitted and the non-metallic member of the inner tank 11 can be exposed to the atmosphere. In this embodiment, the case where the refrigerator 12a of the cooling device 12 is a GM refrigerator has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a case of another type of refrigerator. Furthermore, in this embodiment, the case where the inner tank 11 and the outer tank 13 are brought into a vacuum state by the vacuum exhaust devices 14A and 14B has been described as an example. However, after the vacuum degree inside these reaches a predetermined value, It can also be sealed to prevent leakage.

(3) この実施形態では、ばね部16a,18a及びダンパ部16b,18bによって振動減衰部16,18を構成する場合を例に挙げて説明したが、任意の個数及び力学モデルのばね部16a,18a及びダンパ部16b,18bによって振動減衰部16,18を構成することができる。また、この実施形態では、内槽11及び外槽13の上方及び下方に振動減衰部16,18を配置する場合を例に挙げて説明したが、内槽及び外槽13の下方又は上方に振動減衰部16,18を配置することもできる。さらに、この第1実施形態では、振動減衰部16のばね部16a及びダンパ部16bを収容部17内に収容する場合を例に挙げて説明したが、ダンパ部16bのみを収容部17内に収容することもできる。 (3) In this embodiment, the case where the vibration damping parts 16 and 18 are configured by the spring parts 16a and 18a and the damper parts 16b and 18b has been described as an example. The vibration attenuating portions 16 and 18 can be configured by the 18a and the damper portions 16b and 18b. Further, in this embodiment, the case where the vibration damping units 16 and 18 are disposed above and below the inner tank 11 and the outer tank 13 has been described as an example. However, vibration is generated below or above the inner tank and the outer tank 13. Attenuating parts 16 and 18 can also be arranged. Furthermore, in the first embodiment, the case where the spring portion 16a and the damper portion 16b of the vibration damping portion 16 are accommodated in the accommodating portion 17 has been described as an example. However, only the damper portion 16b is accommodated in the accommodating portion 17. You can also

1 電力貯蔵装置
2 電動発電機
3 架台
4 継手
5 連結軸
6 磁気クラッチ
7 回転軸
8 フライホイール
9,10 超電導磁気軸受
9a,10a 超電導バルク体(回転子)
9b,10b 超電導コイル(固定子)
11 内槽
12 冷却装置
13 外槽
14A,14B 真空排気装置
15 制振構造
16 振動減衰部
16a ばね部
16b ダンパ部
17 収容部
18 振動減衰部
18a ばね部
18b ダンパ部
19 支持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power storage device 2 Motor generator 3 Base 4 Joint 5 Connection shaft 6 Magnetic clutch 7 Rotating shaft 8 Flywheel 9,10 Superconducting magnetic bearing 9a, 10a Superconducting bulk body (rotor)
9b, 10b Superconducting coil (stator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Inner tank 12 Cooling device 13 Outer tank 14A, 14B Vacuum exhaust apparatus 15 Damping structure 16 Vibration damping part 16a Spring part 16b Damper part 17 Housing part 18 Vibration damping part 18a Spring part 18b Damper part 19 Support part

Claims (5)

電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置のこの回転体に発生する振動を抑制する電力貯蔵装置の制振構造であって、
前記回転体側の回転子と固定体側の固定子との間に磁場を発生させて、この回転体の回転軸を非接触で回転自在に支持する超電導磁気軸受と、
前記回転体に発生する振動を減衰させるために、前記固定子を支持する前記固定体に発生する振動を減衰させる振動減衰部と、
を備える電力貯蔵装置の制振構造。
A power storage device damping structure for suppressing vibration generated in the rotating body of the power storage device that stores electrical energy as kinetic energy of the rotating body,
A superconducting magnetic bearing that generates a magnetic field between the rotor on the rotating body side and the stator on the stationary body side, and rotatably supports the rotating shaft of the rotating body in a non-contact manner;
A vibration attenuator for attenuating vibration generated in the fixed body that supports the stator in order to attenuate vibration generated in the rotating body;
A damping structure for a power storage device comprising:
請求項1に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記回転体側の質量が前記固定体側の質量よりも大きいこと、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
In the vibration damping structure of the power storage device according to claim 1,
The mass on the rotating body side is larger than the mass on the stationary body side,
The vibration control structure of the power storage device characterized by the above.
請求項1又は請求項2に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記振動減衰部は、前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽を、この内槽を収容する外槽に弾性支持するとともに、この内槽に発生する振動を減衰させること、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
In the vibration damping structure of the power storage device according to claim 1 or 2,
The vibration damping unit elastically supports an inner tank that accommodates the superconducting magnetic bearing in a state in which the stator of the superconducting magnetic bearing is supported, and an vibration generated in the inner tank. Attenuating,
The vibration control structure of the power storage device characterized by the above.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記振動減衰部のダンパ部を空気室内に収容する収容部を備えること、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
In the damping structure of the power storage device according to any one of claims 1 to 3,
A housing portion for housing the damper portion of the vibration damping portion in an air chamber;
The vibration control structure of the power storage device characterized by the above.
請求項1又は請求項2に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽を、この内槽を収容する外槽に支持する支持部を備え、
前記振動減衰部は、前記外槽を弾性支持するとともに、前記内槽及び前記外槽に発生する振動を減衰させること、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
In the vibration damping structure of the power storage device according to claim 1 or 2,
A support portion for supporting the inner tank containing the superconducting magnetic bearing in a state where the stator of the superconducting magnetic bearing is supported, and supporting the outer tank containing the inner tank;
The vibration damping unit elastically supports the outer tub and attenuates vibration generated in the inner tub and the outer tub.
The vibration control structure of the power storage device characterized by the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016030327A (en) * 2014-07-30 2016-03-07 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Manufacturing device and manufacturing method of dissimilar metal composite member
JP2016211714A (en) * 2015-05-13 2016-12-15 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Superconductive magnetic bearing for superconductive flywheel power storage system

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