JP2000130502A - 超電導フライホイール装置 - Google Patents
超電導フライホイール装置Info
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- JP2000130502A JP2000130502A JP10302580A JP30258098A JP2000130502A JP 2000130502 A JP2000130502 A JP 2000130502A JP 10302580 A JP10302580 A JP 10302580A JP 30258098 A JP30258098 A JP 30258098A JP 2000130502 A JP2000130502 A JP 2000130502A
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- rotor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0436—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
- F16C32/0438—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/55—Flywheel systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のもののような常電導型磁気軸受を用い
ることなく、通常運転中のラジアル荷重を支持するとと
もに、超電導スラスト軸受の動作不良発生時における衝
撃力の吸収、緩和をなして超電導スラスト軸受を保護で
きる軸受装置を得ることにより、構造が簡単で装置コス
ト及び運転コストが低減された超電導フライホイール装
置を提供する。 【解決手段】 真空に保持されたケーシング内に、回転
軸及び環状のフライホイールリングを含むロータと、上
記回転軸に固定されたスラストカラー及び永久磁石及び
超電導バルク体より成る超電導スラスト軸受とを収納し
てなる超電導フライホイール装置において、上記回転軸
の両端部にころがり軸受を嵌挿し、同ころがり軸受を、
これの外周に嵌挿され弾性体を備えたダンパ装置を介し
て上記ケーシングに弾性支持して、ロータのタッチダウ
ン時における衝撃力を吸収、緩和する。
ることなく、通常運転中のラジアル荷重を支持するとと
もに、超電導スラスト軸受の動作不良発生時における衝
撃力の吸収、緩和をなして超電導スラスト軸受を保護で
きる軸受装置を得ることにより、構造が簡単で装置コス
ト及び運転コストが低減された超電導フライホイール装
置を提供する。 【解決手段】 真空に保持されたケーシング内に、回転
軸及び環状のフライホイールリングを含むロータと、上
記回転軸に固定されたスラストカラー及び永久磁石及び
超電導バルク体より成る超電導スラスト軸受とを収納し
てなる超電導フライホイール装置において、上記回転軸
の両端部にころがり軸受を嵌挿し、同ころがり軸受を、
これの外周に嵌挿され弾性体を備えたダンパ装置を介し
て上記ケーシングに弾性支持して、ロータのタッチダウ
ン時における衝撃力を吸収、緩和する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電力貯蔵用超電導フ
ライホイール装置の軸受構造に関する。
ライホイール装置の軸受構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、電力貯蔵用フライホイール装置
の回転軸心に沿う断面図である。図２において、１はＣ
ＦＲＰ製のフライホイールリングであり、円板状の支持
ディスク２の外周に固定されている。３’は上部軸、
４’は中間軸、６’は下部軸であり、上記支持ディスク
２は上部軸３’の下部フランジと中間軸４’の上部フラ
ンジとの間に挟持され、複数のボルト（図示省略）によ
って固定されている。
の回転軸心に沿う断面図である。図２において、１はＣ
ＦＲＰ製のフライホイールリングであり、円板状の支持
ディスク２の外周に固定されている。３’は上部軸、
４’は中間軸、６’は下部軸であり、上記支持ディスク
２は上部軸３’の下部フランジと中間軸４’の上部フラ
ンジとの間に挟持され、複数のボルト（図示省略）によ
って固定されている。
【０００３】５は円板状のスラストカラーであり、上記
中間軸４’の下部フランジと下部軸６’の上部フランジ
との間に挟持され、複数のボルト（図示省略）によって
固定されている。上記スラストカラー５には、内周側か
ら順に、リング状の内周永久磁石７、中間リング９、リ
ング状の外周永久磁石８が固着され、上記上部軸３’、
中間軸４’、下部軸６’等からなる回転軸と一帯で回転
するようになっている。上記スラストカラー５、内周永
久磁石７、外周永久磁石８及び中間リング９によって永
久磁石組立体を構成する。
中間軸４’の下部フランジと下部軸６’の上部フランジ
との間に挟持され、複数のボルト（図示省略）によって
固定されている。上記スラストカラー５には、内周側か
ら順に、リング状の内周永久磁石７、中間リング９、リ
ング状の外周永久磁石８が固着され、上記上部軸３’、
中間軸４’、下部軸６’等からなる回転軸と一帯で回転
するようになっている。上記スラストカラー５、内周永
久磁石７、外周永久磁石８及び中間リング９によって永
久磁石組立体を構成する。
【０００４】１０は上記内周、外周永久磁石７，８の下
方に微小間隙を存して対向して設置された高温超電導バ
ルク体、１１は液体窒素が収容される液体窒素溜めであ
り、同液体窒素溜め１１に外部Ｘから配管１２を経て液
体窒素が導入され、上記高温超電導バルク体１０と上記
永久磁石７，８との間に磁気反撥力を発生せしめること
により、上記回転軸、支持ディスク２’及びフライホイ
ールリング１、永久磁石７，８及び中間リング９が固着
されたスラストカラー５等からなる、ロータ６０の重量
を支持し浮上させる超電導スラスト軸受５０を構成して
いる。１３は上記液体窒素溜め１１と外部Ｙとを接続す
る配管で、液体窒素溜め１１内において外部からの侵入
熱で蒸発した窒素ガスを外部Ｙに排出するものである。
方に微小間隙を存して対向して設置された高温超電導バ
ルク体、１１は液体窒素が収容される液体窒素溜めであ
り、同液体窒素溜め１１に外部Ｘから配管１２を経て液
体窒素が導入され、上記高温超電導バルク体１０と上記
永久磁石７，８との間に磁気反撥力を発生せしめること
により、上記回転軸、支持ディスク２’及びフライホイ
ールリング１、永久磁石７，８及び中間リング９が固着
されたスラストカラー５等からなる、ロータ６０の重量
を支持し浮上させる超電導スラスト軸受５０を構成して
いる。１３は上記液体窒素溜め１１と外部Ｙとを接続す
る配管で、液体窒素溜め１１内において外部からの侵入
熱で蒸発した窒素ガスを外部Ｙに排出するものである。
【０００５】１４は上記上部軸３’を支持し、常電導型
磁気軸受からなる上部ラジアル軸受で、１４ａはその回
転子、１４ｂは固定子である。また１５は上記下部軸
６’を支持し、常電導型磁気軸受からなる下部ラジアル
軸受で、１５ａはその回転子、１５ｂは固定子である。
２４は上記上部ラジアル軸受１４及び下部ラジアル軸受
１５の磁力を制御する制御装置である。
磁気軸受からなる上部ラジアル軸受で、１４ａはその回
転子、１４ｂは固定子である。また１５は上記下部軸
６’を支持し、常電導型磁気軸受からなる下部ラジアル
軸受で、１５ａはその回転子、１５ｂは固定子である。
２４は上記上部ラジアル軸受１４及び下部ラジアル軸受
１５の磁力を制御する制御装置である。
【０００６】また上部軸３’の軸端及び下部軸６’の軸
端はころがり軸受からなる上部補助軸受１６及び下部補
助軸受１７にて補助的に支持されている。１８は、充、
放電により本フライホイール装置の回転エネルギの入、
出力を行なう発電、電動機である。
端はころがり軸受からなる上部補助軸受１６及び下部補
助軸受１７にて補助的に支持されている。１８は、充、
放電により本フライホイール装置の回転エネルギの入、
出力を行なう発電、電動機である。
【０００７】２１は上記ロータ６０の中央部が収納され
るケーシング、２０は上記発電、電動機１８が収納され
るケーシング、１９は上記上部ラジアル軸受１４及び上
部補助軸受１６が取付けられるケーシング、２２は上記
下部ラジアル軸受１５及び下部補助軸受１７が取付けら
れるケーシングであり、これらのケーシング１９，２
０，２１，２２は複数のボルト（図示省略）によって液
体密に締め付け固定されることにより、その内部が真空
に保持されている。
るケーシング、２０は上記発電、電動機１８が収納され
るケーシング、１９は上記上部ラジアル軸受１４及び上
部補助軸受１６が取付けられるケーシング、２２は上記
下部ラジアル軸受１５及び下部補助軸受１７が取付けら
れるケーシングであり、これらのケーシング１９，２
０，２１，２２は複数のボルト（図示省略）によって液
体密に締め付け固定されることにより、その内部が真空
に保持されている。
【０００８】２１’は上記中央部のケーシング２１の外
周に巻装された防護材、２３は上記ケーシング２０に設
けられた真空排気口であり、同排気口２３により、上記
ロータ６０が収納される上記ケーシング１９，２０，２
１，２２内の真空排気を図のＺ方向に行なうことによっ
て、ロータ６０の回転による風損の低減及び真空断熱を
行なうようになっている。
周に巻装された防護材、２３は上記ケーシング２０に設
けられた真空排気口であり、同排気口２３により、上記
ロータ６０が収納される上記ケーシング１９，２０，２
１，２２内の真空排気を図のＺ方向に行なうことによっ
て、ロータ６０の回転による風損の低減及び真空断熱を
行なうようになっている。
【０００９】上記フライホイール装置の運転時におい
て、図３に示される運転モードのように、回転数の上昇
時Ａ→Ｂ間において発電・電動機１８により充電を行な
い。Ｂ→Ｃ間においては一定回転数で以って電力貯蔵を
行ない、回転数の下降時Ｃ→Ｄ間において放電を行な
う。
て、図３に示される運転モードのように、回転数の上昇
時Ａ→Ｂ間において発電・電動機１８により充電を行な
い。Ｂ→Ｃ間においては一定回転数で以って電力貯蔵を
行ない、回転数の下降時Ｃ→Ｄ間において放電を行な
う。
【００１０】また、上記フライホイール装置の通常運転
時においては、高速回転するロータ６０の重量によるス
ラスト荷重は上記超電導スラスト軸受５０にて支持する
ことによりロータ６０を浮上させながら回転せしめ、ラ
ジアル荷重は常電導型磁気軸受である上部ラジアル軸受
１４及び下部ラジアル軸受１５によって非接触にて支持
している。
時においては、高速回転するロータ６０の重量によるス
ラスト荷重は上記超電導スラスト軸受５０にて支持する
ことによりロータ６０を浮上させながら回転せしめ、ラ
ジアル荷重は常電導型磁気軸受である上部ラジアル軸受
１４及び下部ラジアル軸受１５によって非接触にて支持
している。
【００１１】一方上記常電導型磁気軸受からなる上部ラ
ジアル軸受１４及び下部ラジアル軸受１５が動作不良を
生じた際には、ロータ６０及び軸受類の損傷を防止する
ため、上記上部、下部ラジアル軸受１４，１５の軸受す
きまの約１／２の軸受すきまを有する上記上部及び下部
補助軸受１６及び１７によってロータ６０を支持する。
ジアル軸受１４及び下部ラジアル軸受１５が動作不良を
生じた際には、ロータ６０及び軸受類の損傷を防止する
ため、上記上部、下部ラジアル軸受１４，１５の軸受す
きまの約１／２の軸受すきまを有する上記上部及び下部
補助軸受１６及び１７によってロータ６０を支持する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】図２に示される従来の
超電導フライホイール軸受においては、ロータ６０のラ
ジアル荷重を支持する軸受として、上部側及び下部側に
常電導型磁気軸受からなる上部ラジアル軸受１４及び下
部ラジアル軸受１５を設けている。このため上記従来装
置にあっては、上記上部、下部ラジアル軸受１４，１５
には常電導型磁気軸受を構成する回転子１４ａ，１５ａ
及び固定子１４ｂ，１５ｂを装備し、かつ上記常電導型
磁気軸受の磁力を制御するための制御装置２４を設置す
ることを要し、装置コスト及び運転コストの高騰を招
く。
超電導フライホイール軸受においては、ロータ６０のラ
ジアル荷重を支持する軸受として、上部側及び下部側に
常電導型磁気軸受からなる上部ラジアル軸受１４及び下
部ラジアル軸受１５を設けている。このため上記従来装
置にあっては、上記上部、下部ラジアル軸受１４，１５
には常電導型磁気軸受を構成する回転子１４ａ，１５ａ
及び固定子１４ｂ，１５ｂを装備し、かつ上記常電導型
磁気軸受の磁力を制御するための制御装置２４を設置す
ることを要し、装置コスト及び運転コストの高騰を招
く。
【００１３】また、常電導型磁気軸受からなる上部ラジ
アル軸受１４及び下部ラジアル軸受１５に動作不良が生
じた際には、上記のように、ころがり軸受からなる上部
補助軸受１６及び下部補助軸受１７によってロータ６０
が支持されることとなるが、上記動作不良が生じて、ロ
ータ６０が上記ころがり軸受（上部、下部補助軸受１
６，１７）に接触する際に、上記ロータ６０ところがり
軸受１６，１７とは衝撃を伴って接触することが多々あ
り、この衝撃力によってロータ６０の破損が発生するこ
とがある。
アル軸受１４及び下部ラジアル軸受１５に動作不良が生
じた際には、上記のように、ころがり軸受からなる上部
補助軸受１６及び下部補助軸受１７によってロータ６０
が支持されることとなるが、上記動作不良が生じて、ロ
ータ６０が上記ころがり軸受（上部、下部補助軸受１
６，１７）に接触する際に、上記ロータ６０ところがり
軸受１６，１７とは衝撃を伴って接触することが多々あ
り、この衝撃力によってロータ６０の破損が発生するこ
とがある。
【００１４】本発明は上記のような問題点を解決するも
ので、その目的とするところは、上記従来のもののよう
な常電導型磁気軸受を用いることなく、通常運転中のラ
ジアル荷重を支持するとともに、超電導スラスト軸受の
動作不良発生時における衝撃力の吸収・緩和をなして超
電導スラスト軸受を保護できる軸受装置を得ることによ
り、構造が簡単で装置コスト及び運転コストが低減され
た超電導フライホイール装置を提供することにある。
ので、その目的とするところは、上記従来のもののよう
な常電導型磁気軸受を用いることなく、通常運転中のラ
ジアル荷重を支持するとともに、超電導スラスト軸受の
動作不良発生時における衝撃力の吸収・緩和をなして超
電導スラスト軸受を保護できる軸受装置を得ることによ
り、構造が簡単で装置コスト及び運転コストが低減され
た超電導フライホイール装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するもので、その要旨とする第１の手段は、
真空に保持されたケーシング内に、回転駆動される回転
軸及び同回転軸に支持ディスクを介して固定された環状
のフライホイールリングを含むロータと、上記回転軸に
固定されたスラストカラーに組み込まれた永久磁石及び
同永久磁石に微小隙間を存して設置された超電導バルク
体より成る超電導スラスト軸受とを収納してなる超電導
フライホイール装置において、上記回転軸の両端部にこ
ろがり軸受を嵌装し、同ころがり軸受を、これの外周に
嵌装され弾性体を備えたダンパ装置を介して上記ケーシ
ングに弾性支持してなることにある。
題点を解決するもので、その要旨とする第１の手段は、
真空に保持されたケーシング内に、回転駆動される回転
軸及び同回転軸に支持ディスクを介して固定された環状
のフライホイールリングを含むロータと、上記回転軸に
固定されたスラストカラーに組み込まれた永久磁石及び
同永久磁石に微小隙間を存して設置された超電導バルク
体より成る超電導スラスト軸受とを収納してなる超電導
フライホイール装置において、上記回転軸の両端部にこ
ろがり軸受を嵌装し、同ころがり軸受を、これの外周に
嵌装され弾性体を備えたダンパ装置を介して上記ケーシ
ングに弾性支持してなることにある。
【００１６】また第２の手段は、上記第１の手段におい
て、上記ダンパ装置は、ゴム等の弾性体からなるリング
と同リングによってシールされ、内部に粘性流体が収容
された粘性流体室とを備えてなる。
て、上記ダンパ装置は、ゴム等の弾性体からなるリング
と同リングによってシールされ、内部に粘性流体が収容
された粘性流体室とを備えてなる。
【００１７】上記手段によれば、通常運転時には超電導
スラスト軸受にてスラスト荷重を支持するとともに、ダ
ンパ装置を介してケーシングに弾性支持されたころがり
軸受によってラジアル荷重を支持する。また、超電導ス
ラスト軸受が動作不良を生じてロータがころがり軸受部
でタッチダウン状態となった際には、ころがり軸受がダ
ンパ装置を介して支持されているため、この際に生ずる
衝撃力をダンパ装置によって吸収、緩和することができ
る。
スラスト軸受にてスラスト荷重を支持するとともに、ダ
ンパ装置を介してケーシングに弾性支持されたころがり
軸受によってラジアル荷重を支持する。また、超電導ス
ラスト軸受が動作不良を生じてロータがころがり軸受部
でタッチダウン状態となった際には、ころがり軸受がダ
ンパ装置を介して支持されているため、この際に生ずる
衝撃力をダンパ装置によって吸収、緩和することができ
る。
【００１８】従って、上記手段によれば、ころがり軸受
は、これをダンパ装置を介して弾性支持されているの
で、同ころがり軸受及びダンパ装置によって通常運転時
におけるラジアル荷重の支持を行なうとともに、超電導
スラスト軸受の動作不良発生時におけるタッチダウンに
よる衝撃力の吸収、緩和作用をなすことができる。
は、これをダンパ装置を介して弾性支持されているの
で、同ころがり軸受及びダンパ装置によって通常運転時
におけるラジアル荷重の支持を行なうとともに、超電導
スラスト軸受の動作不良発生時におけるタッチダウンに
よる衝撃力の吸収、緩和作用をなすことができる。
【００１９】これにより、従来のもののような常電導型
磁気軸受が不要となり、同磁気軸受の磁力を制御するた
めの制御装置も不要となり、構造が簡単化されるととも
に低コストの軸受装置を得ることができる。
磁気軸受が不要となり、同磁気軸受の磁力を制御するた
めの制御装置も不要となり、構造が簡単化されるととも
に低コストの軸受装置を得ることができる。
【００２０】また、ロータの増速時において危険速度を
越える際にはダンパ装置のダンピング作用によってロー
タの軸振れを抑制するので、過大な軸振動の発生を伴な
うことなく危険速度を越えることができる。
越える際にはダンパ装置のダンピング作用によってロー
タの軸振れを抑制するので、過大な軸振動の発生を伴な
うことなく危険速度を越えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下図１及び図３を参照して本発
明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実
施形態に係る電力貯蔵用超電導フライホイール装置の回
転軸心に沿う断面図である。
明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実
施形態に係る電力貯蔵用超電導フライホイール装置の回
転軸心に沿う断面図である。
【００２２】図１において、１はＣＦＲＰ製のフライホ
イールリングであり、円板状の支持ディスク２の外周に
固定されている。３’は上部軸、４’は中間軸、６’は
下部軸であり、上記支持ディスク２は上部軸３’の下部
フランジと中間軸４’の上部フランジとの間に挟持さ
れ、複数のボルト（図示省略）によって固定されてい
る。
イールリングであり、円板状の支持ディスク２の外周に
固定されている。３’は上部軸、４’は中間軸、６’は
下部軸であり、上記支持ディスク２は上部軸３’の下部
フランジと中間軸４’の上部フランジとの間に挟持さ
れ、複数のボルト（図示省略）によって固定されてい
る。
【００２３】５は円板状のスラストカラーであり、上記
中間軸４’の下部フランジと下部軸６’の上部フランジ
との間に挟持され、複数のボルト（図示省略）によって
固定されている。上記スラストカラー５には、内周側か
ら順に、リング状の内周永久磁石７、中間リング９、リ
ング状の外周永久磁石８が固着され、上記上部軸３’、
中間軸４’、下部軸６’等からなる回転軸と一帯で回転
するようになっている。上記スラストカラー５、内周永
久磁石７、外周永久磁石８及び中間リング９によって永
久磁石組立体を構成する。
中間軸４’の下部フランジと下部軸６’の上部フランジ
との間に挟持され、複数のボルト（図示省略）によって
固定されている。上記スラストカラー５には、内周側か
ら順に、リング状の内周永久磁石７、中間リング９、リ
ング状の外周永久磁石８が固着され、上記上部軸３’、
中間軸４’、下部軸６’等からなる回転軸と一帯で回転
するようになっている。上記スラストカラー５、内周永
久磁石７、外周永久磁石８及び中間リング９によって永
久磁石組立体を構成する。
【００２４】１８は、充、放電により本フライホイール
装置の回転エネルギの入、出力を行なう発電、電動機で
ある。
装置の回転エネルギの入、出力を行なう発電、電動機で
ある。
【００２５】１０は上記内周、外周永久磁石７，８の下
方に微小間隙を存して対向して設置された高温超電導バ
ルク体、１１は液体窒素が収容される液体窒素溜めであ
り、同液体窒素溜め１１に外部Ｘから配管１２を経て液
体窒素が導入され、上記高温超電導バルク体１０と上記
永久磁石７，８との間に磁気反撥力を発生せしめること
により、上記回転軸、支持ディスク２’及びフライホイ
ールリング１、永久磁石７，８及び中間リング９が固着
されたスラストカラー５等からなるロータ６０の重量を
支持し浮上させる超電導スラスト軸受５０を構成してい
る。１３は上記液体窒素溜め１１と外部Ｙとを接続する
配管で、液体窒素溜め１１内において外部からの侵入熱
で蒸発した窒素ガスを外部Ｙに排出するものである。
方に微小間隙を存して対向して設置された高温超電導バ
ルク体、１１は液体窒素が収容される液体窒素溜めであ
り、同液体窒素溜め１１に外部Ｘから配管１２を経て液
体窒素が導入され、上記高温超電導バルク体１０と上記
永久磁石７，８との間に磁気反撥力を発生せしめること
により、上記回転軸、支持ディスク２’及びフライホイ
ールリング１、永久磁石７，８及び中間リング９が固着
されたスラストカラー５等からなるロータ６０の重量を
支持し浮上させる超電導スラスト軸受５０を構成してい
る。１３は上記液体窒素溜め１１と外部Ｙとを接続する
配管で、液体窒素溜め１１内において外部からの侵入熱
で蒸発した窒素ガスを外部Ｙに排出するものである。
【００２６】２１は上記ロータ６０の中央部が収納され
るケーシング、２０は上記発電、電動機１８が収納され
るケーシング、１９は上記ケージング２０の上部を覆う
上部側のケーシング、２２は上記ケーシング２１の下部
を覆う下部側のケーシングであり、これらのケーシング
１９，２０，２１，２２は複数のボルト（図示省略）に
よって液体密に締め付け固定されることにより、その内
部が真空に保持されている。
るケーシング、２０は上記発電、電動機１８が収納され
るケーシング、１９は上記ケージング２０の上部を覆う
上部側のケーシング、２２は上記ケーシング２１の下部
を覆う下部側のケーシングであり、これらのケーシング
１９，２０，２１，２２は複数のボルト（図示省略）に
よって液体密に締め付け固定されることにより、その内
部が真空に保持されている。
【００２７】２１’は上記中央部のケーシング２１の外
周に巻装された防護材、２３は上記ケーシング２０に設
けられた真空排気口であり、同排気口２３により、上記
ロータ６０が収納される上記ケーシング１９，２０，２
１，２２内の真空排気を図のＺ方向に行なうことによっ
て、ロータ６０の回転による風損の低減及び真空断熱を
行なうようになっている。以上の構成は図２に示す従来
のものと同様である。
周に巻装された防護材、２３は上記ケーシング２０に設
けられた真空排気口であり、同排気口２３により、上記
ロータ６０が収納される上記ケーシング１９，２０，２
１，２２内の真空排気を図のＺ方向に行なうことによっ
て、ロータ６０の回転による風損の低減及び真空断熱を
行なうようになっている。以上の構成は図２に示す従来
のものと同様である。
【００２８】３０は上記上部軸３’の上部側を支持する
上部ラジアル軸受、３１は同上部ラジアル軸受３０の外
側に設けられた上部ダンパスリーブ、３３は同上部ダン
パスリーブ３１内に形成された上部粘性流体室、３２
ａ，３２ｂは同上部粘性流体室３３内をシールする耐油
ゴム等の弾性体からなるＯリングである。これらによ
り、上部軸受装置４１を構成する。
上部ラジアル軸受、３１は同上部ラジアル軸受３０の外
側に設けられた上部ダンパスリーブ、３３は同上部ダン
パスリーブ３１内に形成された上部粘性流体室、３２
ａ，３２ｂは同上部粘性流体室３３内をシールする耐油
ゴム等の弾性体からなるＯリングである。これらによ
り、上部軸受装置４１を構成する。
【００２９】また、３６は上記下部軸６’の下部を支持
する下部ラジアル軸受、３７は同下部ラジアル軸受３６
の外側に設けられた下部ダンパスリーブ、３９は同下部
ダンパスリーブ３７内に形成された下部粘性流体室、３
８ａ，３８ｂは同下部粘性流体室３９内をシールする耐
油ゴム等の弾性体からなるＯリングである。これらによ
り下部軸受装置４２を構成する。
する下部ラジアル軸受、３７は同下部ラジアル軸受３６
の外側に設けられた下部ダンパスリーブ、３９は同下部
ダンパスリーブ３７内に形成された下部粘性流体室、３
８ａ，３８ｂは同下部粘性流体室３９内をシールする耐
油ゴム等の弾性体からなるＯリングである。これらによ
り下部軸受装置４２を構成する。
【００３０】上記上部軸受装置４１の上部ダンパスリー
ブ３１及び下部軸受装置４２の下部ダンパスリーブ３７
は外周側が開いたコの字状に形成されている。そして、
上記上部ダンパスリーブ３１の内面とケーシング１９の
内面との間には上記Ｏリング３２ａ，３２ｂが並行して
介装され、双方のＯリング３２ａ及び３２ｂの間には上
部粘性流体室３３が形成されている。また、上記下部ダ
ンパスリーブ３７の内面とケーシング２２の内面との間
には上記Ｏリング３８ａ及び３８ｂが並行して介装さ
れ、双方のＯリング３８ａ及び３８ｂの間には下部粘性
流体室３９が形成されている。
ブ３１及び下部軸受装置４２の下部ダンパスリーブ３７
は外周側が開いたコの字状に形成されている。そして、
上記上部ダンパスリーブ３１の内面とケーシング１９の
内面との間には上記Ｏリング３２ａ，３２ｂが並行して
介装され、双方のＯリング３２ａ及び３２ｂの間には上
部粘性流体室３３が形成されている。また、上記下部ダ
ンパスリーブ３７の内面とケーシング２２の内面との間
には上記Ｏリング３８ａ及び３８ｂが並行して介装さ
れ、双方のＯリング３８ａ及び３８ｂの間には下部粘性
流体室３９が形成されている。
【００３１】上記上部粘性流体室３３及び下部粘性流体
室３９にはケーシング１９に穿けられた上部供給口３４
及びケーシング２２に穿けられた下部供給口４０を経て
夫々供給された潤滑油（シリコン油等、他の粘性流体で
もよい）が充填されている。
室３９にはケーシング１９に穿けられた上部供給口３４
及びケーシング２２に穿けられた下部供給口４０を経て
夫々供給された潤滑油（シリコン油等、他の粘性流体で
もよい）が充填されている。
【００３２】また上記上部ラジアル軸受３０及び下部ラ
ジアル軸受３６はころがり軸受からなり、それぞれの内
輪が上部軸３’及び下部軸６’に固挿され、外輪が上部
ダンパスリーブ３１の内周面及び下部ダンパスリーブ３
７の内周面に固挿されている。
ジアル軸受３６はころがり軸受からなり、それぞれの内
輪が上部軸３’及び下部軸６’に固挿され、外輪が上部
ダンパスリーブ３１の内周面及び下部ダンパスリーブ３
７の内周面に固挿されている。
【００３３】従って、上記上部軸受装置４１は、上記上
部軸３’をころがり軸受からなる上部ラジアル軸受３０
で支持し、同上部ラジアル軸受３０をＯリング３２ａ，
３２ｂ及び上部粘性流体室３３内の潤滑油を介して支持
する弾性支持軸受に構成される。また、上記下部軸受装
置４２は、上記上部軸受装置４１と同様に、下部軸６’
を下部ラジアル軸受３６で支持し、同下部ラジアル軸受
３６をＯリング３８ａ，３８ｂ及び下部粘性流体室３９
内の潤滑油を介して支持する弾性支持軸受に構成され
る。
部軸３’をころがり軸受からなる上部ラジアル軸受３０
で支持し、同上部ラジアル軸受３０をＯリング３２ａ，
３２ｂ及び上部粘性流体室３３内の潤滑油を介して支持
する弾性支持軸受に構成される。また、上記下部軸受装
置４２は、上記上部軸受装置４１と同様に、下部軸６’
を下部ラジアル軸受３６で支持し、同下部ラジアル軸受
３６をＯリング３８ａ，３８ｂ及び下部粘性流体室３９
内の潤滑油を介して支持する弾性支持軸受に構成され
る。
【００３４】３５は上記上部軸３’の外周に固定された
ストッパ部であり、上記上部ラジアル軸受３０の上部に
近接して設けられている。同ストッパ部３５の下面と上
部ラジアル軸受３０の上側面との間隙は、上記超電導ス
ラスト軸受５０の動作不良時にこれのスラスト軸受部で
接触が生ずる前よりも先に同ストッパ部３５と上部ラジ
アル軸受３０とが接触できるような間隙に設定される。
ストッパ部であり、上記上部ラジアル軸受３０の上部に
近接して設けられている。同ストッパ部３５の下面と上
部ラジアル軸受３０の上側面との間隙は、上記超電導ス
ラスト軸受５０の動作不良時にこれのスラスト軸受部で
接触が生ずる前よりも先に同ストッパ部３５と上部ラジ
アル軸受３０とが接触できるような間隙に設定される。
【００３５】上記フライホイール装置の運転時におい
て、図３に示される運転モードのように、回転数の上昇
時Ａ→Ｂ間において発電・電動機１８により充電を行な
い、Ｂ→Ｃ間においては一定回転数で以って電力貯蔵を
行ない、回転数の下降時Ｃ→Ｄ間において放電を行な
う。
て、図３に示される運転モードのように、回転数の上昇
時Ａ→Ｂ間において発電・電動機１８により充電を行な
い、Ｂ→Ｃ間においては一定回転数で以って電力貯蔵を
行ない、回転数の下降時Ｃ→Ｄ間において放電を行な
う。
【００３６】また、上記フライホイール装置の通常運転
時においては、高速回転するロータ６０の重量によるス
ラスト荷重は上記超電導スラスト軸受５０にて支持する
ことによりロータ６０を浮上させながら回転せしめる。
そして、ラジアル荷重は、弾性支持軸受である上部軸受
装置４１及び下部軸受装置４２によって弾性的に支持さ
れる。
時においては、高速回転するロータ６０の重量によるス
ラスト荷重は上記超電導スラスト軸受５０にて支持する
ことによりロータ６０を浮上させながら回転せしめる。
そして、ラジアル荷重は、弾性支持軸受である上部軸受
装置４１及び下部軸受装置４２によって弾性的に支持さ
れる。
【００３７】上記超電導スラスト軸受が動作不良を生じ
て、ロータ６０が上部ラジアル軸受３０の端部で接触支
持されるつまりタッチダウン状態となる際においては、
ストッパ部３５が上部ラジアル軸受３０に接触し、ころ
がり軸受からなる上部あるいは下部ラジアル軸受３０あ
るいは３６は、Ｏリング３２ａ，３２ｂと上部粘性流体
室３３内の潤滑油からなるダンパ、あるいはＯリング３
８ａ，３８ｂと下部粘性流体室３９内の潤滑油からなる
ダンパを介して支持されているので、かかるタッチダウ
ン時における衝撃力が吸収される。これにより、超電導
スラスト軸受５０を保護することができる。
て、ロータ６０が上部ラジアル軸受３０の端部で接触支
持されるつまりタッチダウン状態となる際においては、
ストッパ部３５が上部ラジアル軸受３０に接触し、ころ
がり軸受からなる上部あるいは下部ラジアル軸受３０あ
るいは３６は、Ｏリング３２ａ，３２ｂと上部粘性流体
室３３内の潤滑油からなるダンパ、あるいはＯリング３
８ａ，３８ｂと下部粘性流体室３９内の潤滑油からなる
ダンパを介して支持されているので、かかるタッチダウ
ン時における衝撃力が吸収される。これにより、超電導
スラスト軸受５０を保護することができる。
【００３８】従って上記上部軸受装置４１及び下部軸受
装置４２は、通常運転時におけるラジアル荷重の支持を
行なうとともに、上記のような動作不良発生時における
衝撃力の吸収、緩和作用をなすことができる。これによ
り、従来のものにおける常電導型磁気軸受からなる上部
ラジアル軸受１４及び下部ラジアル軸受１５が不要とな
り、これに伴ってこれらの磁力を制御する制御装置２４
を省略することができる。
装置４２は、通常運転時におけるラジアル荷重の支持を
行なうとともに、上記のような動作不良発生時における
衝撃力の吸収、緩和作用をなすことができる。これによ
り、従来のものにおける常電導型磁気軸受からなる上部
ラジアル軸受１４及び下部ラジアル軸受１５が不要とな
り、これに伴ってこれらの磁力を制御する制御装置２４
を省略することができる。
【００３９】また、ロータ６０の増速時において危険速
度を越える際にはＯリング３２ａ，３２ｂ及び３８ａ，
３８ｂのダンピング作用によってロータ６０の軸振れを
抑制するので、過大な軸振動の発生を伴うことなく危険
速度を越えることができる。
度を越える際にはＯリング３２ａ，３２ｂ及び３８ａ，
３８ｂのダンピング作用によってロータ６０の軸振れを
抑制するので、過大な軸振動の発生を伴うことなく危険
速度を越えることができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、ロータ支持用のころがり軸受をダンパ
装置を介してケーシングに弾性支持しているので、同こ
ろがり軸受により、通常運転時におけるラジアル荷重の
支持を行なうとともに、超電導スラスト軸受の動作不良
発生時におけるタッチダウンによる衝撃力の吸収緩和作
用をなすことができ、超電導スラスト軸受を保護するこ
とができる。
本発明によれば、ロータ支持用のころがり軸受をダンパ
装置を介してケーシングに弾性支持しているので、同こ
ろがり軸受により、通常運転時におけるラジアル荷重の
支持を行なうとともに、超電導スラスト軸受の動作不良
発生時におけるタッチダウンによる衝撃力の吸収緩和作
用をなすことができ、超電導スラスト軸受を保護するこ
とができる。
【００４１】これにより、従来のもののような常電導型
磁気軸受が不要となり、同磁気軸受の磁力を制御するた
めの制御装置も不要となり、構造が簡単化されるととも
に低コストの軸受装置を得ることができる。加えて、制
御装置が不要となることにより制御電力が不要となって
運転コストも低減される。
磁気軸受が不要となり、同磁気軸受の磁力を制御するた
めの制御装置も不要となり、構造が簡単化されるととも
に低コストの軸受装置を得ることができる。加えて、制
御装置が不要となることにより制御電力が不要となって
運転コストも低減される。
【００４２】また、ロータの増速時において危険速度を
越える際にはダンパ装置のダンピング作用によってロー
タの軸振れを抑制するので、過大な軸振動の発生を伴な
うことなく危険速度を越えることができ、装置の耐久
性、信頼性が向上する。
越える際にはダンパ装置のダンピング作用によってロー
タの軸振れを抑制するので、過大な軸振動の発生を伴な
うことなく危険速度を越えることができ、装置の耐久
性、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電力貯蔵用超電導フラ
イホイール装置の回転軸心に沿う断面図。
イホイール装置の回転軸心に沿う断面図。
【図２】従来のフライホイール装置を示す図１応当図。
【図３】上記フライホイール装置の作用説明図。
１ フライホイールリング ２ 支持ディスク ３’ 上部軸 ４’ 中間軸 ５ スラストカラー ６’ 下部軸 ７ 内周永久磁石 ８ 外周永久磁石 ９ 中間リング １０ 高速超電導バルク体 １１ 液体窒素溜め １８ 発電、電動機 １９，２０，２１，２２ ケーシング ２３ 真空排気口 ３０ 上部ラジアル軸受 ３１ 上部ダンパスリーブ ３２ａ，３２ｂ Ｏリング ３３ 上部粘性流体室 ３４ 上部給油口 ３６ 下部ラジアル軸受 ３７ 下部ダンパスリーブ ３８ａ，３８ｂ Ｏリング ３９ 下部粘性流体室 ４０ 下部給油口 ４１ 上部軸受装置 ４２ 下部軸受装置 ５０ 超電導スラスト軸受 ６０ ロータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須賀 俊裕 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１ 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 南 正晴 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 梅村 直 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 河島 裕 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AC04 BA10 BE04 DA04 EA07 EA32 5H655 AA17 BB00 CC23 DD04 DD13 DD19 FF14
Claims (2)
- 【請求項１】 真空に保持されたケーシング内に、回転
駆動される回転軸及び同回転軸に支持ディスクを介して
固定された環状のフライホイールリングを含むロータ
と、上記回転軸に固定されたスラストカラーに組み込ま
れた永久磁石及び同永久磁石に微小隙間を存して設置さ
れた超電導バルク体より成る超電導スラスト軸受とを収
納してなる超電導フライホイール装置において、上記回
転軸の両端部にころがり軸受を嵌装し、同ころがり軸受
を、これの外周に嵌装され弾性体を備えたダンパ装置を
介して上記ケーシングに弾性支持してなることを特徴と
する超電導フライホイール装置。 - 【請求項２】 上記ダンパ装置は、ゴム等の弾性体から
なるリングと同リングによってシールされ、内部に粘性
流体が収容された粘性流体室とを備えてなる請求項１記
載の超電導フライホイール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302580A JP2000130502A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 超電導フライホイール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302580A JP2000130502A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 超電導フライホイール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000130502A true JP2000130502A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17910697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10302580A Pending JP2000130502A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 超電導フライホイール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000130502A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100445224B1 (ko) * | 2002-03-21 | 2004-08-21 | 한국전력공사 | 복합 베어링을 사용한 초전도 플라이휠 에너지 저장장치 |
| CN100462885C (zh) * | 2007-04-20 | 2009-02-18 | 北京航空航天大学 | 一种磁悬浮反作用飞轮开环高精度不平衡振动控制系统 |
| KR100960785B1 (ko) | 2008-10-31 | 2010-06-01 | 한국전력공사 | 대용량 중공형 플라이휠 전력저장장치 |
| JP2011055640A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 立形回転電機 |
| KR20140045336A (ko) * | 2011-03-16 | 2014-04-16 | 플라이브리드 오토모티브 리미티드 | 고속 플라이휘일 |
| WO2015002382A1 (ko) * | 2013-07-02 | 2015-01-08 | 한양대학교 산학협력단 | 에너지 저장 장치 |
| CN106402262A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-15 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种刚度可调的磁性准零刚度隔振器 |
-
1998
- 1998-10-23 JP JP10302580A patent/JP2000130502A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100445224B1 (ko) * | 2002-03-21 | 2004-08-21 | 한국전력공사 | 복합 베어링을 사용한 초전도 플라이휠 에너지 저장장치 |
| CN100462885C (zh) * | 2007-04-20 | 2009-02-18 | 北京航空航天大学 | 一种磁悬浮反作用飞轮开环高精度不平衡振动控制系统 |
| KR100960785B1 (ko) | 2008-10-31 | 2010-06-01 | 한국전력공사 | 대용량 중공형 플라이휠 전력저장장치 |
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| US9360082B2 (en) | 2011-03-16 | 2016-06-07 | Flybird Automotive Limited | High speed flywheel |
| JP2014510885A (ja) * | 2011-03-16 | 2014-05-01 | フライブリッド オートモーティブ リミテッド | 高速フライホイール |
| KR20140045336A (ko) * | 2011-03-16 | 2014-04-16 | 플라이브리드 오토모티브 리미티드 | 고속 플라이휘일 |
| WO2015002382A1 (ko) * | 2013-07-02 | 2015-01-08 | 한양대학교 산학협력단 | 에너지 저장 장치 |
| KR101550962B1 (ko) * | 2013-07-02 | 2015-09-08 | 한양대학교 산학협력단 | 에너지 저장 장치 |
| EP3018801A1 (en) * | 2013-07-02 | 2016-05-11 | IUCF-HYU (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) | Energy storage device |
| JP2016525179A (ja) * | 2013-07-02 | 2016-08-22 | アイユーシーエフ−エイチワイユー（インダストリー−ユニバーシティ コーオペレーション ファウンデーション ハンヤン ユニバーシティ）Ｉｕｃｆ−Ｈｙｕ （Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｈａｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） | エネルギー貯蔵装置 |
| EP3018801A4 (en) * | 2013-07-02 | 2017-04-05 | IUCF-HYU (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) | Energy storage device |
| CN106402262A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-15 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种刚度可调的磁性准零刚度隔振器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040209 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050419 |