JP2000060033A - 超電導エネルギー貯蔵システム - Google Patents
超電導エネルギー貯蔵システムInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率・大容量の機械エネルギーによる電力
貯蔵を可能とする。 【解決手段】 質量mを持つ移動体１は、直径dの磁気浮
上ガイド２上を高速に走行し、電気エネルギーを機械エ
ネルギーとして蓄える。移動体１は、磁気浮上ガイド２
上に超電導を利用して非接触・低摩擦抵抗にて浮上して
いる。超電導磁気浮上は、主に超電導体のピン止め効果
による拘束力を利用して、安定した位置が保持される。
必要なときに、磁気浮上ガイド２又は直線磁気浮上ガイ
ド３に設けられたリニア発電機等によって、移動体１の
機械エネルギーが電気エネルギーに変換される。
貯蔵を可能とする。 【解決手段】 質量mを持つ移動体１は、直径dの磁気浮
上ガイド２上を高速に走行し、電気エネルギーを機械エ
ネルギーとして蓄える。移動体１は、磁気浮上ガイド２
上に超電導を利用して非接触・低摩擦抵抗にて浮上して
いる。超電導磁気浮上は、主に超電導体のピン止め効果
による拘束力を利用して、安定した位置が保持される。
必要なときに、磁気浮上ガイド２又は直線磁気浮上ガイ
ド３に設けられたリニア発電機等によって、移動体１の
機械エネルギーが電気エネルギーに変換される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導エネルギー
貯蔵システムに係り、特に、各種エネルギーを機械エネ
ルギーに変換して電力貯蔵を行う超電導電力エネルギー
貯蔵システムに関するものである。
貯蔵システムに係り、特に、各種エネルギーを機械エネ
ルギーに変換して電力貯蔵を行う超電導電力エネルギー
貯蔵システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、機械式に電気エネルギーを貯
蔵するようにしたシステムとしては、フライホイールエ
ネルギー貯蔵方式がある。この技術は、軸受で支持され
たフライホイールをモーターにより高速回転させ、電力
をフライホイールの回転エネルギーとして貯蔵し、電力
需要時に電気エネルギーとして取り出すものである。フ
ライホイールは、はずみ車とも呼ばれ、円盤やリングに
軸を取り付けるようにした回転体である。また、回転体
支持の軸受には、ボール軸受や流体軸受などの他、最近
では、超電導磁気浮上による超電導軸受けを用いたもの
が検討されている。
蔵するようにしたシステムとしては、フライホイールエ
ネルギー貯蔵方式がある。この技術は、軸受で支持され
たフライホイールをモーターにより高速回転させ、電力
をフライホイールの回転エネルギーとして貯蔵し、電力
需要時に電気エネルギーとして取り出すものである。フ
ライホイールは、はずみ車とも呼ばれ、円盤やリングに
軸を取り付けるようにした回転体である。また、回転体
支持の軸受には、ボール軸受や流体軸受などの他、最近
では、超電導磁気浮上による超電導軸受けを用いたもの
が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
機械式によるフライホイールエネルギー貯蔵方式におい
ては、ボール軸受や流体軸受などを用いているので、軸
受損失が大きいため高効率のエネルギー貯蔵が行えない
こと、また、高エネルギー貯蔵するためには高速回転が
必要で回転体の機械的強度に限界があり、大容量のエネ
ルギー貯蔵が難しいなどの問題点がある。また、現在、
開発が始まったばかりであるが、従来の超電導軸受を採
用したエネルギー貯蔵システムでは、軸受損失は大きく
低減されるものの、軸受剛性が極めて低いため他の形式
の軸受を併用する必要があることや（他の軸受の併用に
よって軸受損失も増加してしまう）、回転体の機械的強
度の限界や固有振動数の低下により大容量化が困難であ
ること等の問題点がある。また、非常に大容量の一体化
されたエネルギー貯蔵システムでは、故障時に、もしも
一度に貯蔵エネルギーが放出されてしまうと、大災害を
引き起こす場合も考えらなくはない。
機械式によるフライホイールエネルギー貯蔵方式におい
ては、ボール軸受や流体軸受などを用いているので、軸
受損失が大きいため高効率のエネルギー貯蔵が行えない
こと、また、高エネルギー貯蔵するためには高速回転が
必要で回転体の機械的強度に限界があり、大容量のエネ
ルギー貯蔵が難しいなどの問題点がある。また、現在、
開発が始まったばかりであるが、従来の超電導軸受を採
用したエネルギー貯蔵システムでは、軸受損失は大きく
低減されるものの、軸受剛性が極めて低いため他の形式
の軸受を併用する必要があることや（他の軸受の併用に
よって軸受損失も増加してしまう）、回転体の機械的強
度の限界や固有振動数の低下により大容量化が困難であ
ること等の問題点がある。また、非常に大容量の一体化
されたエネルギー貯蔵システムでは、故障時に、もしも
一度に貯蔵エネルギーが放出されてしまうと、大災害を
引き起こす場合も考えらなくはない。
【０００４】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
問題点を解消するため、軸受に高温超電導磁気軸受を採
用して、軸受損失の著しい低減による高効率化を図ると
伴に、小容量のエネルギー貯蔵体（移動体）を連結ある
いは複数設けることにより大容量のエネルギー貯蔵を可
能にする超電導エネルギー貯蔵システムを提供すること
にある。本発明は、高効率・大容量の機械エネルギーに
よる電力貯蔵を可能とすることにより、電力需要の増大
に伴う昼夜間の電力格差に対して、電力系統の負荷平準
化対策に大きく貢献することを目的とする。
問題点を解消するため、軸受に高温超電導磁気軸受を採
用して、軸受損失の著しい低減による高効率化を図ると
伴に、小容量のエネルギー貯蔵体（移動体）を連結ある
いは複数設けることにより大容量のエネルギー貯蔵を可
能にする超電導エネルギー貯蔵システムを提供すること
にある。本発明は、高効率・大容量の機械エネルギーに
よる電力貯蔵を可能とすることにより、電力需要の増大
に伴う昼夜間の電力格差に対して、電力系統の負荷平準
化対策に大きく貢献することを目的とする。
【０００５】また、本発明は、移動体の各々の固有振動
数を高くすることが可能であり、また、各移動体の持つ
運動エネルギーはそれほど大きくないため、故障時にお
いて、エネルギーを分散放出されるようにし、他のシス
テムや周辺装置等への影響を極力小さくすることを目的
とする。
数を高くすることが可能であり、また、各移動体の持つ
運動エネルギーはそれほど大きくないため、故障時にお
いて、エネルギーを分散放出されるようにし、他のシス
テムや周辺装置等への影響を極力小さくすることを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の超電導電力エネ
ルギー貯蔵システムでは、特に、電気エネルギーを機械
エネルギーに変換して貯蔵する質量体（移動体）を単体
又は複数連結した列車型として備え、移動体を支える軸
受には軸受損失の極めて小さい超電導磁気浮上を利用し
た。エネルギー貯蔵時には、円環の軸受上を余剰電力を
利用して列車型質量体を高速走行させて機械的にエネル
ギーを蓄える。一方、エネルギー放出時には、円環状の
ガイドレール上又はこれから接線方向に延びた直線状の
ガイドレール上に設けられた発電機（結合コイル）で、
機械エネルギーを電気エネルギーに変換するようにし
た。
ルギー貯蔵システムでは、特に、電気エネルギーを機械
エネルギーに変換して貯蔵する質量体（移動体）を単体
又は複数連結した列車型として備え、移動体を支える軸
受には軸受損失の極めて小さい超電導磁気浮上を利用し
た。エネルギー貯蔵時には、円環の軸受上を余剰電力を
利用して列車型質量体を高速走行させて機械的にエネル
ギーを蓄える。一方、エネルギー放出時には、円環状の
ガイドレール上又はこれから接線方向に延びた直線状の
ガイドレール上に設けられた発電機（結合コイル）で、
機械エネルギーを電気エネルギーに変換するようにし
た。
【０００７】本発明の解決手段によると、第１の磁気浮
上用部材及び第１の結合コイルを有する移動体と、第２
の磁気浮上用部材及び第２の結合コイルを有する環状の
磁気浮上ガイドとを備え、前記移動体の前記第１の磁気
浮上部材と前記磁気浮上ガイドの前記第２の磁気浮上部
材とによる超電導ピン止め効果によって、前記移動体を
前記磁気浮上ガイド上に浮上及び走行させ、前記移動体
の前記第１の結合コイル及び前記磁気浮上ガイドの前記
第２の結合コイルによって、電気エネルギーを機械エネ
ルギーとして貯蔵し、一方、必要なときに貯蓄された機
械エネルギーを電気エネルギーとして放出できるように
した超電導エネルギー貯蔵システムを提供する。
上用部材及び第１の結合コイルを有する移動体と、第２
の磁気浮上用部材及び第２の結合コイルを有する環状の
磁気浮上ガイドとを備え、前記移動体の前記第１の磁気
浮上部材と前記磁気浮上ガイドの前記第２の磁気浮上部
材とによる超電導ピン止め効果によって、前記移動体を
前記磁気浮上ガイド上に浮上及び走行させ、前記移動体
の前記第１の結合コイル及び前記磁気浮上ガイドの前記
第２の結合コイルによって、電気エネルギーを機械エネ
ルギーとして貯蔵し、一方、必要なときに貯蓄された機
械エネルギーを電気エネルギーとして放出できるように
した超電導エネルギー貯蔵システムを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に係る超電導エネ
ルギー貯蔵システムの概要構成図を示す。超電導エネル
ギー貯蔵システムは、ひとつ又は複数の移動体１、環状
ガイドレールを用いた磁気浮上ガイド２、直線磁気浮上
ガイド３を備える。質量mを持つ移動体１は、直径dの磁
気浮上ガイド２上を高速に走行し、電気エネルギーを機
械エネルギーとして蓄える。移動体１は、磁気浮上ガイ
ド２上に超電導を利用して非接触・低摩擦抵抗にて浮上
している。超電導磁気浮上は、主に超電導体のピン止め
効果による拘束力を利用して、安定した位置が保持され
る。磁気浮上ガイド２の円環直径dは、移動体１の速度
による遠心力と超電導浮上の保持力との兼ね合いで適宜
決定される。本発明の超電導エネルギー貯蔵システム
は、地上、地中、海中および湖水中などに設置できる。
ルギー貯蔵システムの概要構成図を示す。超電導エネル
ギー貯蔵システムは、ひとつ又は複数の移動体１、環状
ガイドレールを用いた磁気浮上ガイド２、直線磁気浮上
ガイド３を備える。質量mを持つ移動体１は、直径dの磁
気浮上ガイド２上を高速に走行し、電気エネルギーを機
械エネルギーとして蓄える。移動体１は、磁気浮上ガイ
ド２上に超電導を利用して非接触・低摩擦抵抗にて浮上
している。超電導磁気浮上は、主に超電導体のピン止め
効果による拘束力を利用して、安定した位置が保持され
る。磁気浮上ガイド２の円環直径dは、移動体１の速度
による遠心力と超電導浮上の保持力との兼ね合いで適宜
決定される。本発明の超電導エネルギー貯蔵システム
は、地上、地中、海中および湖水中などに設置できる。
【０００９】移動体１を走行させるためには、例えば余
剰電力を利用して、リニアモータの原理を採用すること
ができる。さらに、移動体１は、真空あるいは減圧雰囲
気中を走行するように構成されることができる。一方、
必要なときに、磁気浮上ガイド２に設けられたリニア発
電機等によって、移動体１の機械エネルギーが電気エネ
ルギーに変換される。電気エネルギーの取り出しは、直
径dの円環上で行うこともできるが、急瞬なエネルギー
の取り出しにおいては、移動体１の急激な減速に伴う遠
心力の増加により移動体１がガイド上から飛び出さない
ように、円環から接線上に伸びた直線磁気浮上ガイド３
上で行うことも可能である。
剰電力を利用して、リニアモータの原理を採用すること
ができる。さらに、移動体１は、真空あるいは減圧雰囲
気中を走行するように構成されることができる。一方、
必要なときに、磁気浮上ガイド２に設けられたリニア発
電機等によって、移動体１の機械エネルギーが電気エネ
ルギーに変換される。電気エネルギーの取り出しは、直
径dの円環上で行うこともできるが、急瞬なエネルギー
の取り出しにおいては、移動体１の急激な減速に伴う遠
心力の増加により移動体１がガイド上から飛び出さない
ように、円環から接線上に伸びた直線磁気浮上ガイド３
上で行うことも可能である。
【００１０】このようなシステムにおいて、１個の移動
体１について貯蔵エネルギーを算出してみると、次のよ
うになる。移動体１の重量W（質量m=W/g)の物体が、速
度vで移動しているときの運動エネルギーは、E=mv2/2
で与えられる。例えば、横50cm,高さ50cm,長さ2m程度の
鉄棒（W=4000kgf）を、速度v=100m/sで走らせると、運
動エネルギーは、E=4000/9.8×(100)2/2=20×*105 kgfm
(20×106 J)となる。このエネルギーは、１秒間で放出
すると20MWs、１時間では5.56KWhに相当する。
体１について貯蔵エネルギーを算出してみると、次のよ
うになる。移動体１の重量W（質量m=W/g)の物体が、速
度vで移動しているときの運動エネルギーは、E=mv2/2
で与えられる。例えば、横50cm,高さ50cm,長さ2m程度の
鉄棒（W=4000kgf）を、速度v=100m/sで走らせると、運
動エネルギーは、E=4000/9.8×(100)2/2=20×*105 kgfm
(20×106 J)となる。このエネルギーは、１秒間で放出
すると20MWs、１時間では5.56KWhに相当する。
【００１１】さらに、移動体１をひとつの磁気浮上ガイ
ド２に複数個（例えば、数個から数十個）設置するか、
または、磁気浮上ガイド２を複数レール多重化するなど
により、容量の増大を図ることができる。
ド２に複数個（例えば、数個から数十個）設置するか、
または、磁気浮上ガイド２を複数レール多重化するなど
により、容量の増大を図ることができる。
【００１２】図２に、本発明に係る超電導エネルギー貯
蔵システムの詳細な構成図の一例を示す。図２（ａ）に
は、その断面構成図を示し、図２（ｂ）には、断面の斜
視図を示す。移動体１は、磁気浮上用部材１１及び結合
コイル１２を備える。磁気浮上用部材１１は、移動体１
を非接触で浮上させ、磁気浮上ガイド２上を高速に移動
するためのものである。結合コイル１２は、走行駆動
（電力入力）及び電力出力に用いられる磁気結合コイル
である。静止側の磁気浮上ガイド２には、同様に、磁気
浮上用部材２１および走行駆動（電力入力）及び電力出
力用の結合コイル２２を有する。磁気浮上用部材１１及
び２１は、それぞれ一方は超電導体（特に、高温超電導
体）、他方は磁石が用いられる。結合コイル１２及び２
２は、常伝導線材か超電導線材で製作される。
蔵システムの詳細な構成図の一例を示す。図２（ａ）に
は、その断面構成図を示し、図２（ｂ）には、断面の斜
視図を示す。移動体１は、磁気浮上用部材１１及び結合
コイル１２を備える。磁気浮上用部材１１は、移動体１
を非接触で浮上させ、磁気浮上ガイド２上を高速に移動
するためのものである。結合コイル１２は、走行駆動
（電力入力）及び電力出力に用いられる磁気結合コイル
である。静止側の磁気浮上ガイド２には、同様に、磁気
浮上用部材２１および走行駆動（電力入力）及び電力出
力用の結合コイル２２を有する。磁気浮上用部材１１及
び２１は、それぞれ一方は超電導体（特に、高温超電導
体）、他方は磁石が用いられる。結合コイル１２及び２
２は、常伝導線材か超電導線材で製作される。
【００１３】静止側磁気浮上ガイド２は、内部チェンバ
ー２３に固定される。内部チェンバー２３は、さらに、
台２６等により外部チェンバー２４に固定されている。
内部チェンバー２３には、内部を極低温に保つために冷
却用冷媒が流れるようにした冷却配管２５が施される。
さらに、内部チェンバー２３の内部は、移動体１の高速
走行による気体の風損を極力少なくするために、また、
運転時の熱の授受を適切に行うために減圧雰囲気状態に
なっている。また、外部チェンバー２４内は、内部チェ
ンバー２３に外部から熱伝導で熱が侵入しないようにす
るとともに、輻射熱を防止するために、高真空になって
いる。
ー２３に固定される。内部チェンバー２３は、さらに、
台２６等により外部チェンバー２４に固定されている。
内部チェンバー２３には、内部を極低温に保つために冷
却用冷媒が流れるようにした冷却配管２５が施される。
さらに、内部チェンバー２３の内部は、移動体１の高速
走行による気体の風損を極力少なくするために、また、
運転時の熱の授受を適切に行うために減圧雰囲気状態に
なっている。また、外部チェンバー２４内は、内部チェ
ンバー２３に外部から熱伝導で熱が侵入しないようにす
るとともに、輻射熱を防止するために、高真空になって
いる。
【００１４】ここでは、一例として、移動体１側に超電
導体を、一方、磁気浮上ガイド２側に浮上用磁石を設置
する場合について説明する。移動体１側の磁気浮上用部
材１１（超電導体）の温度を臨界温度以下に下げるため
には、内部チェンバー２３を冷却し、そこから気体を通
して超電導体を冷却したり、移動体に冷凍機を積載して
冷却する。なお、初期冷却時は大気圧、運行時は軸受損
失と電力入出力電磁結合コイルの損失による熱を冷却す
るだけでよいので減圧雰囲気にすると良い。移動体１を
浮上させた状態で、冷却することにより、所定の位置で
のピン止め効果による磁気浮上を実現し及びその保持力
を生じることができる。
導体を、一方、磁気浮上ガイド２側に浮上用磁石を設置
する場合について説明する。移動体１側の磁気浮上用部
材１１（超電導体）の温度を臨界温度以下に下げるため
には、内部チェンバー２３を冷却し、そこから気体を通
して超電導体を冷却したり、移動体に冷凍機を積載して
冷却する。なお、初期冷却時は大気圧、運行時は軸受損
失と電力入出力電磁結合コイルの損失による熱を冷却す
るだけでよいので減圧雰囲気にすると良い。移動体１を
浮上させた状態で、冷却することにより、所定の位置で
のピン止め効果による磁気浮上を実現し及びその保持力
を生じることができる。
【００１５】他の例として、磁気浮上ガイド２側に超電
導体を、移動体１側に浮上用磁石を設置することもでき
る。この場合、冷凍機は磁気浮上ガイド２側に設けら
れ、内部チェンバー２３の内部は、真空又は減圧雰囲気
にすることもできる。移動体側に浮上用磁石を設置する
場合は、走行方向に磁場の不均一ができないように何ら
かの工夫が必要である。例えば、移動体１を移動させな
がら、磁気浮上ガイド２の磁気浮上用部材２２を順次冷
却することにより、所定の位置でのピン止め効果による
磁気浮上を実現し及びその保持力を生じることができ
る。また、走行損失を減少させるため、走行側端面（例
えば、磁石端面）の磁束分布に何らかの工夫が必要であ
る。
導体を、移動体１側に浮上用磁石を設置することもでき
る。この場合、冷凍機は磁気浮上ガイド２側に設けら
れ、内部チェンバー２３の内部は、真空又は減圧雰囲気
にすることもできる。移動体側に浮上用磁石を設置する
場合は、走行方向に磁場の不均一ができないように何ら
かの工夫が必要である。例えば、移動体１を移動させな
がら、磁気浮上ガイド２の磁気浮上用部材２２を順次冷
却することにより、所定の位置でのピン止め効果による
磁気浮上を実現し及びその保持力を生じることができ
る。また、走行損失を減少させるため、走行側端面（例
えば、磁石端面）の磁束分布に何らかの工夫が必要であ
る。
【００１６】図３に、磁気浮上ガイドに結合コイルを配
置した説明図を示す。磁気浮上用部材２１に沿って、電
力入出力に電磁結合された結合コイル２２が設けられ
る。結合コイル２２は、常伝導コイルでもいいが、コイ
ル損失の面から超電導コイルを用いたほうが得策であ
る。個々の移動体１は、結合コイル２２による磁界に同
期して走行する。
置した説明図を示す。磁気浮上用部材２１に沿って、電
力入出力に電磁結合された結合コイル２２が設けられ
る。結合コイル２２は、常伝導コイルでもいいが、コイ
ル損失の面から超電導コイルを用いたほうが得策であ
る。個々の移動体１は、結合コイル２２による磁界に同
期して走行する。
【００１７】図４に、移動体及び磁気浮上ガイドの他の
実施の形態についての内部チェンバー内の構造図を示
す。図４（a）は、移動体４０１の両側に磁気浮上用部
材及び結合コイル４０４及び４０５を設け、これに対応
して両側に磁気浮上ガイド４０２及び４０３を設けた構
造である。図４（b）は、移動体４１１及び４１２を２
段並列に設置し、磁気浮上ガイド４１３〜４１５を設け
た構造である。中間に位置する磁気浮上ガイド４１５
は、磁気浮上用部材４１６を両方の移動体４１１及び４
１２に対して共通に使用することができる。また、磁気
浮上ガイド４１５は、結合コイル４１７等を、両方の移
動体４１１及び４１２に対して別個に設けている。図４
（ｃ）は、図４（ａ）に示された構造にさらに遠心力に
よる力をより強く支持するための構造を付加したもので
ある。すなわち、移動体４２１の磁気浮上部材４２２及
び４２３に加えて、磁気浮上部材４２４が、磁気浮上ガ
イドの磁気浮上用部材４２５が移動体の遠心力に対して
作用する。
実施の形態についての内部チェンバー内の構造図を示
す。図４（a）は、移動体４０１の両側に磁気浮上用部
材及び結合コイル４０４及び４０５を設け、これに対応
して両側に磁気浮上ガイド４０２及び４０３を設けた構
造である。図４（b）は、移動体４１１及び４１２を２
段並列に設置し、磁気浮上ガイド４１３〜４１５を設け
た構造である。中間に位置する磁気浮上ガイド４１５
は、磁気浮上用部材４１６を両方の移動体４１１及び４
１２に対して共通に使用することができる。また、磁気
浮上ガイド４１５は、結合コイル４１７等を、両方の移
動体４１１及び４１２に対して別個に設けている。図４
（ｃ）は、図４（ａ）に示された構造にさらに遠心力に
よる力をより強く支持するための構造を付加したもので
ある。すなわち、移動体４２１の磁気浮上部材４２２及
び４２３に加えて、磁気浮上部材４２４が、磁気浮上ガ
イドの磁気浮上用部材４２５が移動体の遠心力に対して
作用する。
【００１８】図５に、個々の移動体を連結する連結部に
ついての構成図を示す。図５（ａ）では、角型の各移動
体５１ａの前後に連結部５２及び５３を備えたものであ
る。一方の連結部５２（又は５３）を超電導体とし、他
方の連結部５３（又は５２）を磁石とすることにより、
超電導のピン止め効果により連結する。図５（b）は、
減圧雰囲気中でも極力風損を避けるために、連結した複
数の移動体５１ｂを一体化した構造を示したものであ
る。ここでは、一方の連結部５５を凹型構造、他方の連
結部５６を凸型構造にし、さらに、一方の連結部５５
（又は５６）を超電導体とし、他方の連結部５６（又は
５５）を磁石とすることにより、超電導のピン止め効果
により連結する。このようにしたことで、磁気浮上ガイ
ドがカーブしている場合や円形状の場合でも、移動体５
１ｂはスムースに走行することができる。なお、各連結
部による移動体の連結は、ピン止め効果以外にも、機械
的に連結してもよい。
ついての構成図を示す。図５（ａ）では、角型の各移動
体５１ａの前後に連結部５２及び５３を備えたものであ
る。一方の連結部５２（又は５３）を超電導体とし、他
方の連結部５３（又は５２）を磁石とすることにより、
超電導のピン止め効果により連結する。図５（b）は、
減圧雰囲気中でも極力風損を避けるために、連結した複
数の移動体５１ｂを一体化した構造を示したものであ
る。ここでは、一方の連結部５５を凹型構造、他方の連
結部５６を凸型構造にし、さらに、一方の連結部５５
（又は５６）を超電導体とし、他方の連結部５６（又は
５５）を磁石とすることにより、超電導のピン止め効果
により連結する。このようにしたことで、磁気浮上ガイ
ドがカーブしている場合や円形状の場合でも、移動体５
１ｂはスムースに走行することができる。なお、各連結
部による移動体の連結は、ピン止め効果以外にも、機械
的に連結してもよい。
【００１９】図６は、磁気浮上ガイドを遠心力が加わる
側に設けた実施の形態の構成図を示す。図６（ａ）は、
横型を示し、移動体６１ａは、半径rの円環状部分だけ
を利用してた磁気浮上ガイド６２ａに添って運動する。
なお、移動体６１ａは、ピン止め効果により、垂直方向
にも保持される。図６（ｂ）は、半径ｒの円環状の磁気
浮上ガイド６２ｂを縦型に配置した構成である。このエ
ネルギー貯蔵システムでは、重力に逆らって移動体６１
ｂを上昇させるが、磁気浮上ガイド６２ｂによる損失は
極めて小さく、下降時に位置エネルギーを得るため、横
型と同じような特性を持つ。縦型のメリットとしては、
空間を有効に利用できることである。
側に設けた実施の形態の構成図を示す。図６（ａ）は、
横型を示し、移動体６１ａは、半径rの円環状部分だけ
を利用してた磁気浮上ガイド６２ａに添って運動する。
なお、移動体６１ａは、ピン止め効果により、垂直方向
にも保持される。図６（ｂ）は、半径ｒの円環状の磁気
浮上ガイド６２ｂを縦型に配置した構成である。このエ
ネルギー貯蔵システムでは、重力に逆らって移動体６１
ｂを上昇させるが、磁気浮上ガイド６２ｂによる損失は
極めて小さく、下降時に位置エネルギーを得るため、横
型と同じような特性を持つ。縦型のメリットとしては、
空間を有効に利用できることである。
【００２０】図７は、上述のようなエネルギー貯蔵した
システムを多重化した構成図を示す。図７（ａ）は横
型、図７（ｂ）は縦型をそれぞれ示す。このように、超
電導エネルギー貯蔵システムを複数多重化することによ
り、エネルギー貯蔵容量を増加させることができる。
システムを多重化した構成図を示す。図７（ａ）は横
型、図７（ｂ）は縦型をそれぞれ示す。このように、超
電導エネルギー貯蔵システムを複数多重化することによ
り、エネルギー貯蔵容量を増加させることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、軸受に
高温超電導磁気軸受を採用して、軸受損失の著しい低減
による高効率化を図ると伴に、小容量のエネルギー貯蔵
体（移動体）を連結あるいは複数設けることにより大容
量のエネルギー貯蔵を可能にすることができる。
高温超電導磁気軸受を採用して、軸受損失の著しい低減
による高効率化を図ると伴に、小容量のエネルギー貯蔵
体（移動体）を連結あるいは複数設けることにより大容
量のエネルギー貯蔵を可能にすることができる。
【００２２】本発明によると、高効率・大容量の機械エ
ネルギーによる電力貯蔵を可能としたことにより、電力
需要の増大に伴う昼夜間の電力格差に対して、電力系統
の負荷平準化対策に大きく貢献することができる。ま
た、本発明によると、移動体の各々の固有振動数を高く
することが可能であり、また、各移動体の持つ運動エネ
ルギーはそれほど大きくないため、故障時において、エ
ネルギーを分散放出されるようにし、他のシステムや周
辺装置等への影響を極力小さくすることができる。
ネルギーによる電力貯蔵を可能としたことにより、電力
需要の増大に伴う昼夜間の電力格差に対して、電力系統
の負荷平準化対策に大きく貢献することができる。ま
た、本発明によると、移動体の各々の固有振動数を高く
することが可能であり、また、各移動体の持つ運動エネ
ルギーはそれほど大きくないため、故障時において、エ
ネルギーを分散放出されるようにし、他のシステムや周
辺装置等への影響を極力小さくすることができる。
【図１】本発明に係る超電導エネルギー貯蔵システムの
概要構成図。
概要構成図。
【図２】本発明に係る超電導エネルギー貯蔵システムの
詳細な構成図。
詳細な構成図。
【図３】磁気浮上ガイドに結合コイルを配置した説明
図。
図。
【図４】移動体及び磁気浮上ガイドの他の実施の形態に
ついての内部チェンバー内の構造図。
ついての内部チェンバー内の構造図。
【図５】個々の移動体を連結する連結部についての構成
図。
図。
【図６】磁気浮上ガイドを遠心力が加わる側に設けた実
施の形態の構成図。
施の形態の構成図。
【図７】エネルギー貯蔵したシステムを多重化した構成
図。
図。
１ 移動体 １１ 磁気浮上用部材 １２ 結合コイル ２ 磁気浮上ガイド ２１ 磁気浮上用部材 ２２ 結合コイル ２３ 内部チェンバー ２４ 外部チェンバー ２５ 冷却配管 ２６ 台 ３ 直線磁気浮上ガイド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月１５日（１９９９．１１．
１５）
１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (6)
- 【請求項１】第１の磁気浮上用部材及び第１の結合コイ
ルを有する移動体と、 第２の磁気浮上用部材及び第２の結合コイルを有する環
状の磁気浮上ガイドとを備え、 前記移動体の前記第１の磁気浮上部材と前記磁気浮上ガ
イドの前記第２の磁気浮上部材とによる超電導ピン止め
効果によって、前記移動体を前記磁気浮上ガイド上に浮
上及び走行させ、 前記移動体の前記第１の結合コイル及び前記磁気浮上ガ
イドの前記第２の結合コイルによって、電気エネルギー
を機械エネルギーとして貯蔵し、一方、必要なときに貯
蓄された機械エネルギーを電気エネルギーとして放出で
きるようにした超電導エネルギー貯蔵システム。 - 【請求項２】前記移動体は、浮上方向に対して、一方の
側に前記第１の磁気浮上用部材及び第１の結合コイルを
備え、他方の側に第３の磁気浮上用部材及び第３の結合
コイルをさらに備え、 前記磁気浮上ガイドは、前記移動体の前記第１及び第３
の磁気浮上用部材及び第１及び第３の結合コイルに相対
して、それぞれ第２及び第４の磁気浮上用部材及び第２
及び第４の結合コイルを備えたことを特徴とする請求項
１に記載の超電導エネルギー貯蔵システム。 - 【請求項３】前記移動体は、遠心力が加わる側に第５の
磁気浮上用部材及び第５の結合コイルをさらに備え、 前記磁気浮上ガイドは、前記移動体の第５の磁気浮上用
部材に相対して、それぞれ第６の磁気浮上用部材をさら
に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超電
導エネルギー貯蔵システム。 - 【請求項４】前記移動体及び前記磁気浮上ガイドを真空
又は減圧雰囲気で包含する内部チェンバーと、 前記内部チェンバーを高真空で包含する外部チェンバー
と、 前記内部チェンバー内を冷却する冷却配管とをさらに備
えた請求項１乃至３のいずれかに記載の超電導エネルギ
ー貯蔵システム。 - 【請求項５】前記移動体は、走行方向に対して、一端に
超電導体を、他端に磁石を有する連結部を備え、 複数の前記移動体を前記連結部により連結したことを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超電導エネ
ルギー貯蔵システム。 - 【請求項６】前記環状の磁気浮上ガイドに連結された直
線上の磁気浮上ガイドをさらに備えた請求項１乃至５の
いずれかに記載の超電導エネルギー貯蔵システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10223969A JP3023777B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 超電導エネルギー貯蔵システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10223969A JP3023777B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 超電導エネルギー貯蔵システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000060033A true JP2000060033A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3023777B2 JP3023777B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=16806528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10223969A Expired - Lifetime JP3023777B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 超電導エネルギー貯蔵システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3023777B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016001478A1 (en) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | Teraloop Oy | System and method for storing high capacity electric energy |
| CN113954678A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-21 | 上海海事大学 | 用于汽车电池混合储能的高温超导模块电池的充电系统及方法 |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP10223969A patent/JP3023777B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016001478A1 (en) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | Teraloop Oy | System and method for storing high capacity electric energy |
| US10840737B2 (en) | 2014-07-04 | 2020-11-17 | Teraloop Oy | System and method for storing high capacity electric energy |
| CN113954678A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-21 | 上海海事大学 | 用于汽车电池混合储能的高温超导模块电池的充电系统及方法 |
| CN113954678B (zh) * | 2021-10-28 | 2024-03-12 | 上海海事大学 | 用于汽车电池混合储能的高温超导模块电池的充电系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3023777B2 (ja) | 2000-03-21 |
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Legal Events
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