JP2000197211A - 電気自動車 - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
- F16C32/0491—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing with electromagnets acting in axial and radial direction, e.g. with conical magnets
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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
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/55—Flywheel systems
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- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- 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
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 貯蔵した電力で走行できる電気自動車を提供
する。 【解決手段】 電気自動車は、車輪駆動用電動機30と、
直流を交流に変換して車輪駆動用電動機30を駆動するイ
ンバータ31と、フライホイール式電力貯蔵装置32と、車
輪駆動用電動機30および電力貯蔵装置32を駆動するため
の蓄電池を有しインバータ31および電力貯蔵装置32を制
御する電力制御装置33とを備えている。
する。 【解決手段】 電気自動車は、車輪駆動用電動機30と、
直流を交流に変換して車輪駆動用電動機30を駆動するイ
ンバータ31と、フライホイール式電力貯蔵装置32と、車
輪駆動用電動機30および電力貯蔵装置32を駆動するため
の蓄電池を有しインバータ31および電力貯蔵装置32を制
御する電力制御装置33とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フライホイール
式電力貯蔵装置を備えた電気自動車に関する。
式電力貯蔵装置を備えた電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】フライホイール式電力貯蔵装置は余剰電
力をフライホイールの回転運動エネルギに変換して貯蔵
するものであり、フライホイールを有する鉛直状の回転
体が軸受装置により支持されて発電兼用電動機により高
速回転させられるようになっている。
力をフライホイールの回転運動エネルギに変換して貯蔵
するものであり、フライホイールを有する鉛直状の回転
体が軸受装置により支持されて発電兼用電動機により高
速回転させられるようになっている。
【０００３】このような電力貯蔵装置として、高速回転
時の軸受損失を低減するために、回転体を制御型磁気軸
受装置で径方向（ラジアル方向）および軸方向（アキシ
アル方向）に非接触支持して所定の運転位置に保持する
ものが提案されている。この種の従来の磁気軸受装置
は、回転体の軸方向の２箇所を径方向に非接触支持する
２組の制御型ラジアル磁気軸受と、回転体を軸方向に非
接触支持する１組の制御型アキシアル磁気軸受とを備え
ている。通常、各ラジアル磁気軸受は４個の電磁石よ
り、アキシアル磁気軸受は２個の電磁石より構成され、
磁気軸受装置全体で１０個の電磁石が使用されている。
ラジアル磁気軸受の４個の電磁石は、互いに直交する２
つの径方向のそれぞれにおいて回転体を挟んで対をなす
ように配置され、各対の電磁石が回転体をそれぞれの径
方向において反対向きに吸引するようになっている。各
対の電磁石には一定の定常電流と制御電流とを合わせた
励磁電流が供給され、回転体の径方向の変位に基づいて
制御電流を制御することにより、回転体が径方向の運転
位置に保持されるようになっている。アキシアル磁気軸
受の２個の電磁石は、回転体のフランジ状の部分を軸方
向の両側から挟んで対をなすように配置され、これらの
電磁石が回転体を軸方向において反対向きに吸引してそ
の重量を支持するようになっている。１対の電磁石には
一定の定常電流と制御電流とを合わせた励磁電流が供給
され、回転体の軸方向の変位に基づいて制御電流を制御
することにより回転体が軸方向の運転位置に保持される
ようになっている。
時の軸受損失を低減するために、回転体を制御型磁気軸
受装置で径方向（ラジアル方向）および軸方向（アキシ
アル方向）に非接触支持して所定の運転位置に保持する
ものが提案されている。この種の従来の磁気軸受装置
は、回転体の軸方向の２箇所を径方向に非接触支持する
２組の制御型ラジアル磁気軸受と、回転体を軸方向に非
接触支持する１組の制御型アキシアル磁気軸受とを備え
ている。通常、各ラジアル磁気軸受は４個の電磁石よ
り、アキシアル磁気軸受は２個の電磁石より構成され、
磁気軸受装置全体で１０個の電磁石が使用されている。
ラジアル磁気軸受の４個の電磁石は、互いに直交する２
つの径方向のそれぞれにおいて回転体を挟んで対をなす
ように配置され、各対の電磁石が回転体をそれぞれの径
方向において反対向きに吸引するようになっている。各
対の電磁石には一定の定常電流と制御電流とを合わせた
励磁電流が供給され、回転体の径方向の変位に基づいて
制御電流を制御することにより、回転体が径方向の運転
位置に保持されるようになっている。アキシアル磁気軸
受の２個の電磁石は、回転体のフランジ状の部分を軸方
向の両側から挟んで対をなすように配置され、これらの
電磁石が回転体を軸方向において反対向きに吸引してそ
の重量を支持するようになっている。１対の電磁石には
一定の定常電流と制御電流とを合わせた励磁電流が供給
され、回転体の軸方向の変位に基づいて制御電流を制御
することにより回転体が軸方向の運転位置に保持される
ようになっている。
【０００４】また、電力貯蔵装置には、給電停止時など
磁気軸受による支持がなくなったときや衝撃力などによ
り回転体に大きな変位が生じたときに、回転体を径方向
および軸方向に機械的に支持して、磁気軸受を保護する
ために、玉軸受などよりなるタッチダウン軸受が設けら
れている。
磁気軸受による支持がなくなったときや衝撃力などによ
り回転体に大きな変位が生じたときに、回転体を径方向
および軸方向に機械的に支持して、磁気軸受を保護する
ために、玉軸受などよりなるタッチダウン軸受が設けら
れている。
【０００５】とくに電気自動車やハイブリッド型電気自
動車に搭載される電力貯蔵装置の場合、装置の小型化、
軽量化を図り、回転体を高速で回転させ、しかも消費電
力を低減することが望ましいが、従来の装置では、次に
説明するように、これが困難である。
動車に搭載される電力貯蔵装置の場合、装置の小型化、
軽量化を図り、回転体を高速で回転させ、しかも消費電
力を低減することが望ましいが、従来の装置では、次に
説明するように、これが困難である。
【０００６】まず、電力貯蔵装置においては、電力貯蔵
効率を向上させるためにフライホイールを大型化する必
要があるが、そうすると回転体の重量が大きくなる。そ
して、回転体の重量を磁気軸受装置のアキシアル磁気軸
受だけで支持するため、アキシアル磁気軸受の電磁石が
大型化し、電磁石の重量および電磁石による消費電力が
大きくなる。また、電力貯蔵装置を電気自動車などに搭
載した場合、振動や衝撃力などの外乱により回転体に大
きな変位が発生する可能性がある。これを防止するに
は、磁気軸受装置の各磁気軸受における支持力すなわち
剛性を高める必要があり、そのためには、各磁気軸受の
電磁石の吸引力を大きくする必要がある。電磁石の吸引
力を大きくするには、電磁石を大型化し、制御電流を大
きくする必要があり、そのために、電磁石の重量および
電磁石による消費電力が大きくなる。
効率を向上させるためにフライホイールを大型化する必
要があるが、そうすると回転体の重量が大きくなる。そ
して、回転体の重量を磁気軸受装置のアキシアル磁気軸
受だけで支持するため、アキシアル磁気軸受の電磁石が
大型化し、電磁石の重量および電磁石による消費電力が
大きくなる。また、電力貯蔵装置を電気自動車などに搭
載した場合、振動や衝撃力などの外乱により回転体に大
きな変位が発生する可能性がある。これを防止するに
は、磁気軸受装置の各磁気軸受における支持力すなわち
剛性を高める必要があり、そのためには、各磁気軸受の
電磁石の吸引力を大きくする必要がある。電磁石の吸引
力を大きくするには、電磁石を大型化し、制御電流を大
きくする必要があり、そのために、電磁石の重量および
電磁石による消費電力が大きくなる。
【０００７】また、従来の磁気軸受装置では、上記のよ
うに、回転体の軸方向の３箇所に磁気軸受が設けられる
ため、回転体が長くなり、その分、装置が大型化し、重
量も大きくなる。また、磁気軸受装置全体で１０個の大
型の電磁石が使用されるため、これらの重量が大きく、
消費電力も大きい。さらに、各電磁石にそれぞれ電力増
幅器が必要であるため、合計１０個の電力増幅器が必要
になり、これらによる消費電力も大きい。
うに、回転体の軸方向の３箇所に磁気軸受が設けられる
ため、回転体が長くなり、その分、装置が大型化し、重
量も大きくなる。また、磁気軸受装置全体で１０個の大
型の電磁石が使用されるため、これらの重量が大きく、
消費電力も大きい。さらに、各電磁石にそれぞれ電力増
幅器が必要であるため、合計１０個の電力増幅器が必要
になり、これらによる消費電力も大きい。
【０００８】また、回転体が長くなるため、その固有振
動数が低下し、高速回転が困難になる。
動数が低下し、高速回転が困難になる。
【０００９】ラジアル磁気軸受には、３個の電磁石より
構成されるものもあるが、その場合でも、磁気軸受装置
全体で８個の電磁石が必要であり、やはり、上記と同様
の問題がある。
構成されるものもあるが、その場合でも、磁気軸受装置
全体で８個の電磁石が必要であり、やはり、上記と同様
の問題がある。
【００１０】電磁石の数を少なくした磁気軸受装置とし
て、回転体の軸方向の２箇所に軸方向に関して互いに反
対側を向くテーパ面が形成され、これら各テーパ面の周
囲に、回転体をテーパ面と直交する方向に吸引する４個
あるいは３個の電磁石を有するアキシアル・ラジアル兼
用磁気軸受が設けられたものが提案されている。
て、回転体の軸方向の２箇所に軸方向に関して互いに反
対側を向くテーパ面が形成され、これら各テーパ面の周
囲に、回転体をテーパ面と直交する方向に吸引する４個
あるいは３個の電磁石を有するアキシアル・ラジアル兼
用磁気軸受が設けられたものが提案されている。
【００１１】この磁気軸受装置の場合、全体の電磁石の
数は８個あるいは６個ですむ。しかし、精度の高いテー
パ面を形成する必要があるため、回転体に格別の加工が
必要になる。
数は８個あるいは６個ですむ。しかし、精度の高いテー
パ面を形成する必要があるため、回転体に格別の加工が
必要になる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、貯
蔵した電力で走行できる電気自動車を提供することにあ
る。
蔵した電力で走行できる電気自動車を提供することにあ
る。
【００１３】この発明の目的は、走行中に余剰電力を貯
蔵し、貯蔵した電力で走行できる電気自動車を提供する
ことにある。
蔵し、貯蔵した電力で走行できる電気自動車を提供する
ことにある。
【００１４】この発明の目的は、装置の小型化、軽量化
および消費電力の低減が可能なフライホイール式電力貯
蔵装置を備えた電気自動車を提供することにある。
および消費電力の低減が可能なフライホイール式電力貯
蔵装置を備えた電気自動車を提供することにある。
【００１５】この発明の目的は、装置の小型化、軽量化
および回転体の高速化ならびに消費電力の低減が可能な
フライホイール式電力貯蔵装置を備えた電気自動車を提
供することにある。
および回転体の高速化ならびに消費電力の低減が可能な
フライホイール式電力貯蔵装置を備えた電気自動車を提
供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による電気自動車は、車輪駆動用電動機と、直流を交
流に変換して前記車輪駆動用電動機を駆動するインバー
タと、フライホイール式電力貯蔵装置と、前記車輪駆動
用電動機および電力貯蔵装置を駆動するための蓄電池を
有し前記インバータおよび電力貯蔵装置を制御する電力
制御装置とを備えていることを特徴とするものである。
明による電気自動車は、車輪駆動用電動機と、直流を交
流に変換して前記車輪駆動用電動機を駆動するインバー
タと、フライホイール式電力貯蔵装置と、前記車輪駆動
用電動機および電力貯蔵装置を駆動するための蓄電池を
有し前記インバータおよび電力貯蔵装置を制御する電力
制御装置とを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】運転中、電力貯蔵装置に貯蔵されていた電
力が電力制御装置の蓄電池に供給されて、蓄電池が充電
され、この蓄電池により車両駆動用電動機が駆動され
る。
力が電力制御装置の蓄電池に供給されて、蓄電池が充電
され、この蓄電池により車両駆動用電動機が駆動され
る。
【００１８】たとえば、前記電力貯蔵装置が、フライホ
イールを有する回転体と、前記回転体を非接触支持する
ための磁気軸受および前記磁気軸受を制御するための磁
気軸受制御装置を有する制御型磁気軸受装置と、前記回
転体を駆動するとともに電力取出し時に発電機として機
能する発電兼用電動機と、直流を交流に変換して前記発
電兼用電動機を駆動するインバータおよび前記発電兼用
電動機により発電された交流を直流に変換して前記電力
制御装置に供給するコンバータを有する電動機制御装置
とを備えている。
イールを有する回転体と、前記回転体を非接触支持する
ための磁気軸受および前記磁気軸受を制御するための磁
気軸受制御装置を有する制御型磁気軸受装置と、前記回
転体を駆動するとともに電力取出し時に発電機として機
能する発電兼用電動機と、直流を交流に変換して前記発
電兼用電動機を駆動するインバータおよび前記発電兼用
電動機により発電された交流を直流に変換して前記電力
制御装置に供給するコンバータを有する電動機制御装置
とを備えている。
【００１９】この場合、運転中、電力制御装置は電力貯
蔵装置の発電兼用電動機を発電機として機能させ、必要
に応じ、発電兼用電動機で発電された電力を電動機制御
装置のコンバータを介して電力制御装置の蓄電池に供給
し、これを充電する。そして、この蓄電池により車両駆
動用電動機が駆動される。
蔵装置の発電兼用電動機を発電機として機能させ、必要
に応じ、発電兼用電動機で発電された電力を電動機制御
装置のコンバータを介して電力制御装置の蓄電池に供給
し、これを充電する。そして、この蓄電池により車両駆
動用電動機が駆動される。
【００２０】たとえば、前記電力制御装置が、外部の充
電用電源に接続されうるものである。
電用電源に接続されうるものである。
【００２１】この場合、電力制御装置が外部の充電用電
源に接続されると、充電用電源から供給される電力によ
り、電力制御装置の蓄電池が充電され、電力貯蔵装置に
電力が貯蔵される。
源に接続されると、充電用電源から供給される電力によ
り、電力制御装置の蓄電池が充電され、電力貯蔵装置に
電力が貯蔵される。
【００２２】この発明による電気自動車は、また、車輪
駆動用電動機と、直流を交流に変換して前記車輪駆動用
電動機を駆動するインバータと、フライホイール式電力
貯蔵装置と、前記車輪駆動用電動機および電力貯蔵装置
を駆動するための蓄電池を有し前記インバータおよび電
力貯蔵装置を制御する電力制御装置と、エンジンと、前
記エンジンの回転により駆動され発生した電力を前記電
力制御装置に供給して前記蓄電池を充電する発電機とを
備えていることを特徴とするものである。
駆動用電動機と、直流を交流に変換して前記車輪駆動用
電動機を駆動するインバータと、フライホイール式電力
貯蔵装置と、前記車輪駆動用電動機および電力貯蔵装置
を駆動するための蓄電池を有し前記インバータおよび電
力貯蔵装置を制御する電力制御装置と、エンジンと、前
記エンジンの回転により駆動され発生した電力を前記電
力制御装置に供給して前記蓄電池を充電する発電機とを
備えていることを特徴とするものである。
【００２３】走行中、エンジンの回転により発電機が駆
動され、発生した電力が電力制御装置に供給されて、蓄
電池が充電されるとともに、車輪駆動用電動機が駆動さ
れる。そして、大きな電力を使用していないときには、
電力制御装置が発電機からの余剰電力を電力貯蔵装置に
貯蔵する。また、停車中などには、エンジンを停止させ
ておくことができる。逆に、大きな電力が必要な時に
は、電力制御装置は電力貯蔵装置に貯蔵されていた電力
を取出し、この電力と蓄電池により車両駆動用電動機を
駆動する。このように、余剰電流を電力貯蔵装置に貯蔵
し、大きな電力が必要なときには電力貯蔵装置から電流
を取出して使用することができるので、エンジンを低出
力のものにすることができる。
動され、発生した電力が電力制御装置に供給されて、蓄
電池が充電されるとともに、車輪駆動用電動機が駆動さ
れる。そして、大きな電力を使用していないときには、
電力制御装置が発電機からの余剰電力を電力貯蔵装置に
貯蔵する。また、停車中などには、エンジンを停止させ
ておくことができる。逆に、大きな電力が必要な時に
は、電力制御装置は電力貯蔵装置に貯蔵されていた電力
を取出し、この電力と蓄電池により車両駆動用電動機を
駆動する。このように、余剰電流を電力貯蔵装置に貯蔵
し、大きな電力が必要なときには電力貯蔵装置から電流
を取出して使用することができるので、エンジンを低出
力のものにすることができる。
【００２４】たとえば、前記電力貯蔵装置が、フライホ
イールを有する回転体と、前記回転体を非接触支持する
ための磁気軸受および前記磁気軸受を制御するための磁
気軸受制御装置を有する制御型磁気軸受装置と、前記回
転体を駆動するとともに電力取出し時に発電機として機
能する発電兼用電動機と、直流を交流に変換して前記発
電兼用電動機を駆動するインバータおよび前記発電兼用
電動機により発電された交流を直流に変換して前記電力
制御装置に供給するコンバータを有する電動機制御装置
とを備えている。
イールを有する回転体と、前記回転体を非接触支持する
ための磁気軸受および前記磁気軸受を制御するための磁
気軸受制御装置を有する制御型磁気軸受装置と、前記回
転体を駆動するとともに電力取出し時に発電機として機
能する発電兼用電動機と、直流を交流に変換して前記発
電兼用電動機を駆動するインバータおよび前記発電兼用
電動機により発電された交流を直流に変換して前記電力
制御装置に供給するコンバータを有する電動機制御装置
とを備えている。
【００２５】この場合、走行中、エンジンの回転により
発電機が駆動され、発生した電力が電力制御装置に供給
されて、蓄電池が充電されるとともに、車輪駆動用電動
機が駆動される。そして、大きな電力を使用していない
ときには、電力制御装置が電力貯蔵装置の発電兼用電動
機を電動機として機能させ、発電機からの余剰電力を電
動機制御装置のインバータを介して発電兼用電動機に供
給し、回転体を駆動させて電力を貯蔵する。また、停車
中などには、エンジンを停止させておくことができる。
逆に、大きな電力が必要な時には、電力制御装置は発電
兼用電動機を発電機として機能させ、発電兼用電動機で
発電された電力を電動機制御装置のコンバータを介して
取出し、この電力と蓄電池により車両駆動用電動機を駆
動する。
発電機が駆動され、発生した電力が電力制御装置に供給
されて、蓄電池が充電されるとともに、車輪駆動用電動
機が駆動される。そして、大きな電力を使用していない
ときには、電力制御装置が電力貯蔵装置の発電兼用電動
機を電動機として機能させ、発電機からの余剰電力を電
動機制御装置のインバータを介して発電兼用電動機に供
給し、回転体を駆動させて電力を貯蔵する。また、停車
中などには、エンジンを停止させておくことができる。
逆に、大きな電力が必要な時には、電力制御装置は発電
兼用電動機を発電機として機能させ、発電兼用電動機で
発電された電力を電動機制御装置のコンバータを介して
取出し、この電力と蓄電池により車両駆動用電動機を駆
動する。
【００２６】たとえば、フライホイール式電力貯蔵装置
は、フライホイールを有する鉛直状の回転体と、前記回
転体を固定部分に対して径方向および軸方向に非接触支
持して所定の運転位置に保持する上下２組の制御型磁気
軸受を有する制御型磁気軸受装置と、前記回転体が前記
運転位置から変位したときに回転体に変位方向と逆向き
の力を作用させる動圧軸受装置とを備えている。
は、フライホイールを有する鉛直状の回転体と、前記回
転体を固定部分に対して径方向および軸方向に非接触支
持して所定の運転位置に保持する上下２組の制御型磁気
軸受を有する制御型磁気軸受装置と、前記回転体が前記
運転位置から変位したときに回転体に変位方向と逆向き
の力を作用させる動圧軸受装置とを備えている。
【００２７】この場合、回転体は、回転中、磁気軸受装
置により径方向および軸方向に非接触支持されて、運転
位置に保持される。振動や衝撃力などの外乱により回転
体が運転位置から変位すると、動圧軸受装置において回
転体に変位方向と逆向きの力が作用し、この力によって
それ以上の変位が防止され、回転体は磁気軸受装置によ
って運転位置に戻される。回転体が重力により運転位置
から下方に変位した場合、動圧軸受装置から回転体に作
用する上向きの力によってそれ以上の変位が防止され、
回転体は磁気軸受装置によって運転位置に戻される。つ
まり、回転体の重量の一部が動圧軸受装置によって支持
されることになる。このため、磁気軸受装置の磁気軸受
だけで回転体の重量を支持する必要がない。また、回転
体が運転位置から変位しても、動圧軸受装置からの力に
よってそれ以上の変位が防止されるので、磁気軸受装置
の各磁気軸受における剛性をあまり高くする必要がな
い。このため、各磁気軸受の電磁石を小型化し、制御電
流を小さくすることができ、その結果、電磁石の重量を
小さくし、電磁石における消費電力を小さくすることが
できる。
置により径方向および軸方向に非接触支持されて、運転
位置に保持される。振動や衝撃力などの外乱により回転
体が運転位置から変位すると、動圧軸受装置において回
転体に変位方向と逆向きの力が作用し、この力によって
それ以上の変位が防止され、回転体は磁気軸受装置によ
って運転位置に戻される。回転体が重力により運転位置
から下方に変位した場合、動圧軸受装置から回転体に作
用する上向きの力によってそれ以上の変位が防止され、
回転体は磁気軸受装置によって運転位置に戻される。つ
まり、回転体の重量の一部が動圧軸受装置によって支持
されることになる。このため、磁気軸受装置の磁気軸受
だけで回転体の重量を支持する必要がない。また、回転
体が運転位置から変位しても、動圧軸受装置からの力に
よってそれ以上の変位が防止されるので、磁気軸受装置
の各磁気軸受における剛性をあまり高くする必要がな
い。このため、各磁気軸受の電磁石を小型化し、制御電
流を小さくすることができ、その結果、電磁石の重量を
小さくし、電磁石における消費電力を小さくすることが
できる。
【００２８】給電停止などにより回転駆動力および磁気
軸受装置による支持がなくなった場合、回転体は重力に
より運転位置から下方に変位するが、回転数がある程度
高い間は、回転体は動圧軸受装置により非接触状態に支
持されて、その重量の一部が支持され、回転数が低下す
ると、回転体は動圧軸受装置によって径方向および軸方
向に機械的に支持され、動圧軸受装置により支持された
状態で停止する。このため、従来のタッチダウン軸受が
不要になる。
軸受装置による支持がなくなった場合、回転体は重力に
より運転位置から下方に変位するが、回転数がある程度
高い間は、回転体は動圧軸受装置により非接触状態に支
持されて、その重量の一部が支持され、回転数が低下す
ると、回転体は動圧軸受装置によって径方向および軸方
向に機械的に支持され、動圧軸受装置により支持された
状態で停止する。このため、従来のタッチダウン軸受が
不要になる。
【００２９】したがって、装置の小型化、軽量化および
消費電力の低減が可能である。
消費電力の低減が可能である。
【００３０】たとえば、前記動圧軸受装置が、前記回転
体が前記運転位置から上方に変位したときに前記回転体
の上部に下向きの力を作用させる上部動圧軸受と、前記
回転体が前記運転位置から下方に変位したときに前記回
転体の下部に上向きの力を作用させる下部動圧軸受とを
備えている。
体が前記運転位置から上方に変位したときに前記回転体
の上部に下向きの力を作用させる上部動圧軸受と、前記
回転体が前記運転位置から下方に変位したときに前記回
転体の下部に上向きの力を作用させる下部動圧軸受とを
備えている。
【００３１】このようにすれば、回転体が運転位置から
径方向のいずれかの方向に変位した場合、軸方向の上方
に変位した場合、軸方向の下方に変位した場合のいずれ
の場合においても、動圧軸受装置からの力によってそれ
以上の変位を防止することができ、給電停止などにより
回転駆動力および磁気軸受装置による支持がなくなった
場合に、動圧軸受装置により回転体の重量の一部を支持
して停止させることができる。
径方向のいずれかの方向に変位した場合、軸方向の上方
に変位した場合、軸方向の下方に変位した場合のいずれ
の場合においても、動圧軸受装置からの力によってそれ
以上の変位を防止することができ、給電停止などにより
回転駆動力および磁気軸受装置による支持がなくなった
場合に、動圧軸受装置により回転体の重量の一部を支持
して停止させることができる。
【００３２】たとえば、前記上部動圧軸受が、前記回転
体の上端と前記固定部分との間に設けられたスパイラル
みぞ付球面動圧軸受であり、前記下部動圧軸受が、前記
回転体の下端と前記固定部分との間に設けられたスパイ
ラルみぞ付球面動圧軸受である。スパイラルみぞ付球面
動圧軸受は、固定部分側に設けられた支持部と、回転体
に設けられた被支持部とからなり、支持部と被支持部の
いずれか一方に凹状球面が、他方に凹状球面にはまる凸
状球面が形成され、凹状球面と凸状球面のいずれか一方
にスパイラル状のみぞが形成されたものである。
体の上端と前記固定部分との間に設けられたスパイラル
みぞ付球面動圧軸受であり、前記下部動圧軸受が、前記
回転体の下端と前記固定部分との間に設けられたスパイ
ラルみぞ付球面動圧軸受である。スパイラルみぞ付球面
動圧軸受は、固定部分側に設けられた支持部と、回転体
に設けられた被支持部とからなり、支持部と被支持部の
いずれか一方に凹状球面が、他方に凹状球面にはまる凸
状球面が形成され、凹状球面と凸状球面のいずれか一方
にスパイラル状のみぞが形成されたものである。
【００３３】このようにすれば、比較的簡単な構成の動
圧軸受を用いて、回転体が運転位置から上方に変位した
ときに回転体の上部に下向きの力を作用させ、回転体が
運転位置から下方に変位したときに回転体の下部に上向
きの力を作用させて回転体の重量の一部を支持すること
ができる。
圧軸受を用いて、回転体が運転位置から上方に変位した
ときに回転体の上部に下向きの力を作用させ、回転体が
運転位置から下方に変位したときに回転体の下部に上向
きの力を作用させて回転体の重量の一部を支持すること
ができる。
【００３４】たとえば、前記各磁気軸受が前記回転体の
周囲に配置された３個または４個の電磁石を備え、前記
各電磁石が軸方向の２箇所から径方向の内側に突出した
径方向磁極および軸方向磁極を有する略馬蹄形のもので
あり、前記径方向磁極が前記回転体の外周面に対向して
前記回転体を径方向に吸引し、前記軸方向磁極が前記回
転体の軸方向を向く面に対向して前記回転体を軸方向に
吸引するようになされている。
周囲に配置された３個または４個の電磁石を備え、前記
各電磁石が軸方向の２箇所から径方向の内側に突出した
径方向磁極および軸方向磁極を有する略馬蹄形のもので
あり、前記径方向磁極が前記回転体の外周面に対向して
前記回転体を径方向に吸引し、前記軸方向磁極が前記回
転体の軸方向を向く面に対向して前記回転体を軸方向に
吸引するようになされている。
【００３５】この場合、磁気軸受が、回転体の外周面に
対向してこれを径方向に吸引する径方向磁極と、回転体
の軸方向を向く面に対向してこれを軸方向に吸引する軸
方向磁極とを有するものであるから、１組の磁気軸受で
回転体を径方向にも軸方向にも吸引することができ、し
たがって、２組の磁気軸受で回転体を非接触支持するこ
とができる。このため、磁気軸受装置全体で必要な電磁
石の数は、各磁気軸受が４個の電磁石を備えている場合
は８個、各磁気軸受が３個の電磁石を備えている場合は
６個であり、いずれの場合も、従来より２個少なくな
る。電磁石の数の減少に伴って電力増幅器の数も減少
し、これらの重量が軽くなり、消費電流が低減する。ま
た、回転体の軸方向の２箇所だけに磁気軸受を設ければ
よいので、回転体も短くなり、重量が減少する。しか
も、回転体が短くなることにより、その固有振動数が高
くなり、回転体の高速回転が可能になる。
対向してこれを径方向に吸引する径方向磁極と、回転体
の軸方向を向く面に対向してこれを軸方向に吸引する軸
方向磁極とを有するものであるから、１組の磁気軸受で
回転体を径方向にも軸方向にも吸引することができ、し
たがって、２組の磁気軸受で回転体を非接触支持するこ
とができる。このため、磁気軸受装置全体で必要な電磁
石の数は、各磁気軸受が４個の電磁石を備えている場合
は８個、各磁気軸受が３個の電磁石を備えている場合は
６個であり、いずれの場合も、従来より２個少なくな
る。電磁石の数の減少に伴って電力増幅器の数も減少
し、これらの重量が軽くなり、消費電流が低減する。ま
た、回転体の軸方向の２箇所だけに磁気軸受を設ければ
よいので、回転体も短くなり、重量が減少する。しか
も、回転体が短くなることにより、その固有振動数が高
くなり、回転体の高速回転が可能になる。
【００３６】したがって、装置の小型化、軽量化および
回転体の高速化ならびに消費電力の低減が可能である。
また、回転体に格別の加工を必要とせず、従来仕様の回
転体を用いてその軸長のみ短くすることができる。
回転体の高速化ならびに消費電力の低減が可能である。
また、回転体に格別の加工を必要とせず、従来仕様の回
転体を用いてその軸長のみ短くすることができる。
【００３７】好ましくは、前記各磁気軸受において、前
記全電磁石の前記径方向磁極が同一の極性を有し、前記
軸方向磁極がこれと逆の同一の極性を有する。
記全電磁石の前記径方向磁極が同一の極性を有し、前記
軸方向磁極がこれと逆の同一の極性を有する。
【００３８】このようにすれば、径方向磁極に面する回
転体の周囲の磁束の変化が小さくなり、したがって、回
転により回転体の表面に生じる渦電流が小さくなり、回
転損失が小さくなる。軸方向磁極の部分についても同様
であり、磁気軸受装置による回転損失が小さくなり、電
力貯蔵効率が高くなる。
転体の周囲の磁束の変化が小さくなり、したがって、回
転により回転体の表面に生じる渦電流が小さくなり、回
転損失が小さくなる。軸方向磁極の部分についても同様
であり、磁気軸受装置による回転損失が小さくなり、電
力貯蔵効率が高くなる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００４０】図１は電気自動車の主要部の電気的構成の
１例を示している。
１例を示している。
【００４１】電気自動車には、車輪駆動用電動機(30)、
直流を交流に変換して電動機(30)を駆動するインバータ
(31)、フライホイール式電力貯蔵装置(32)、ならびにイ
ンバータ(31)および電力貯蔵装置(32)を制御するための
電力制御装置(33)などが設けられている。電力制御装置
(33)は車輪駆動用電動機(30)や電力貯蔵装置(32)などを
駆動するための蓄電池を備えており、必要に応じて外部
の充電用電源(34)に接続されるようになっている。
直流を交流に変換して電動機(30)を駆動するインバータ
(31)、フライホイール式電力貯蔵装置(32)、ならびにイ
ンバータ(31)および電力貯蔵装置(32)を制御するための
電力制御装置(33)などが設けられている。電力制御装置
(33)は車輪駆動用電動機(30)や電力貯蔵装置(32)などを
駆動するための蓄電池を備えており、必要に応じて外部
の充電用電源(34)に接続されるようになっている。
【００４２】電力貯蔵装置(32)の１例が図２に概略的に
示され、その主要部の構成が図３に示されている。
示され、その主要部の構成が図３に示されている。
【００４３】電力貯蔵装置は、固定部分を構成する上下
に比較的長い鉛直円筒状の密閉ハウジング(1)、ならび
にハウジング(1)内に配置された鉛直軸状の回転体(2)、
制御型磁気軸受装置(35)、動圧軸受装置(15)および発電
兼用の永久磁石形同期電動機(5)を備えている。
に比較的長い鉛直円筒状の密閉ハウジング(1)、ならび
にハウジング(1)内に配置された鉛直軸状の回転体(2)、
制御型磁気軸受装置(35)、動圧軸受装置(15)および発電
兼用の永久磁石形同期電動機(5)を備えている。
【００４４】以下の説明において、回転体(2)の軸方向
の軸（鉛直軸）をＺ軸、Ｚ軸と直交する１つの径方向の
軸（水平軸）をＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸と直交する他の径
方向の軸（水平軸）をＹ軸とする。
の軸（鉛直軸）をＺ軸、Ｚ軸と直交する１つの径方向の
軸（水平軸）をＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸と直交する他の径
方向の軸（水平軸）をＹ軸とする。
【００４５】ハウジング(1)は複数の部品を結合するこ
とにより一体状に形成されており、下端部の内径は他の
部分より大きくなっている。また、ハウジング(1)の内
部は、風損を防ぐため、図示しない適当な手段によりた
とえば１０−１〜１０−３Torr程度の真空状態に保持さ
れるようになっている。
とにより一体状に形成されており、下端部の内径は他の
部分より大きくなっている。また、ハウジング(1)の内
部は、風損を防ぐため、図示しない適当な手段によりた
とえば１０−１〜１０−３Torr程度の真空状態に保持さ
れるようになっている。
【００４６】回転体(2)は、ハウジング(1)内の中心に同
心状に配置されている。回転体(2)の下端部に、ハウジ
ング(1)の大径の下端部の内側に位置する穴あき円板状
のフライホイール(7)が固定されている。フライホイー
ル(7)は、余剰電力を回転運動エネルギとして貯えてお
くためのものである。
心状に配置されている。回転体(2)の下端部に、ハウジ
ング(1)の大径の下端部の内側に位置する穴あき円板状
のフライホイール(7)が固定されている。フライホイー
ル(7)は、余剰電力を回転運動エネルギとして貯えてお
くためのものである。
【００４７】磁気軸受装置(35)は、回転体(2)の径方向
（Ｘ軸およびＹ軸方向）および軸方向（Ｚ軸方向）の位
置を制御して回転体(2)を所定の運転位置に非接触状態
に支持するためのものであり、上下２組の制御型磁気軸
受(3)(4)、変位センサ(10)(11)(12)および磁気軸受制御
装置(36)を備えている。
（Ｘ軸およびＹ軸方向）および軸方向（Ｚ軸方向）の位
置を制御して回転体(2)を所定の運転位置に非接触状態
に支持するためのものであり、上下２組の制御型磁気軸
受(3)(4)、変位センサ(10)(11)(12)および磁気軸受制御
装置(36)を備えている。
【００４８】磁気軸受(3)(4)は、ハウジング(1)の中間
部内の上下２箇所に設けられている。上部磁気軸受(3)
は、回転体(2)をＸ軸方向の両側から挟むようにハウジ
ング(1)内に固定されて回転体(2)をＺ軸方向の上側およ
びＸ軸方向の両側（外側）に吸引する１対のＸ軸方向電
磁石(8)と、回転体(2)をＹ軸方向の両側から挟むように
ハウジング(1)内に固定されて回転体(2)をＺ軸方向の上
側およびＹ軸方向の両側に吸引する１対のＹ軸方向電磁
石(37)とを備えている。下部磁気軸受(4)は、同様に、
回転体(2)をＺ軸方向の下側およびＸ軸方向の両側に吸
引する１対のＸ軸方向電磁石(9)と、回転体(2)をＺ軸方
向の下側およびＹ軸方向の両側に吸引する１対のＹ軸方
向電磁石（図示略）とを備えている。
部内の上下２箇所に設けられている。上部磁気軸受(3)
は、回転体(2)をＸ軸方向の両側から挟むようにハウジ
ング(1)内に固定されて回転体(2)をＺ軸方向の上側およ
びＸ軸方向の両側（外側）に吸引する１対のＸ軸方向電
磁石(8)と、回転体(2)をＹ軸方向の両側から挟むように
ハウジング(1)内に固定されて回転体(2)をＺ軸方向の上
側およびＹ軸方向の両側に吸引する１対のＹ軸方向電磁
石(37)とを備えている。下部磁気軸受(4)は、同様に、
回転体(2)をＺ軸方向の下側およびＸ軸方向の両側に吸
引する１対のＸ軸方向電磁石(9)と、回転体(2)をＺ軸方
向の下側およびＹ軸方向の両側に吸引する１対のＹ軸方
向電磁石（図示略）とを備えている。
【００４９】上部磁気軸受(3)の各Ｘ軸方向電磁石(8)
は、軸方向の２箇所からＸ軸方向の内側に突出した１対
の磁極(8a)(8b)を有する略馬蹄形をなし、これらの磁極
(8a)(8b)に電気導線（コイル）(8c)が巻回されている。
上側の軸方向磁極(8a)は、下側の径方向磁極(8b)よりも
内側に突出している。径方向磁極(8b)は、回転体(2)の
大径の中間部の上端近傍の外周面にわずかな空隙をあけ
て対向し、回転体(2)をＸ軸方向の外側に吸引する。軸
方向磁極(8a)は、回転体(2)の中間部の上端の上向きの
環状端面の上方に張り出して、この端面とわずかな空隙
をあけて対向し、回転体(2)をＺ軸方向の上側に吸引す
る。上部磁気軸受(3)の各Ｙ軸方向電磁石(37)も、Ｘ軸
方向電磁石(8)と同じ構成を有し、同様の働きをする。
図３には、Ｙ軸方向電磁石(37)の軸方向磁極を符号(37
a)で、径方向磁極を符号(37b)で、電気導線を符号(37c)
で表わしている。上部磁気軸受(3)の全電磁石(8)(37)の
軸方向磁極(8a)(37a)は同一の極性を有し、径方向磁極
(8b)(37b)はそれと逆の同一の極性を有する。下部磁気
軸受(4)の各Ｘ軸方向電磁石(9)は、軸方向の２箇所から
Ｘ軸方向の内側に突出した１対の磁極(9a)(9b)を有する
略馬蹄形をなし、これらの磁極(9a)(9b)に電気導線(9c)
が巻回されている。下側の軸方向磁極(9a)は、上側の径
方向磁極(9b)よりも内側に突出している。径方向磁極(9
b)は、回転体(2)の大径の中間部の下端近傍の外周面に
わずかな空隙をあけて対向し、回転体(2)をＸ軸方向の
外側に吸引する。軸方向磁極(9a)は、回転体(2)の中間
部の下端の下向きの環状端面の下方に張り出して、この
端面とわずかな空隙をあけて対向し、回転体(2)をＺ軸
方向の下側に吸引する。下部磁気軸受(4)の各Ｙ軸方向
電磁石も、Ｘ軸方向電磁石(9)と同様の構成および働き
を有する。下部磁気軸受(4)の全電磁石(9)の軸方向磁極
(9a)は同一の極性を有し、径方向磁極(9b)はそれと逆の
同一の極性を有する。
は、軸方向の２箇所からＸ軸方向の内側に突出した１対
の磁極(8a)(8b)を有する略馬蹄形をなし、これらの磁極
(8a)(8b)に電気導線（コイル）(8c)が巻回されている。
上側の軸方向磁極(8a)は、下側の径方向磁極(8b)よりも
内側に突出している。径方向磁極(8b)は、回転体(2)の
大径の中間部の上端近傍の外周面にわずかな空隙をあけ
て対向し、回転体(2)をＸ軸方向の外側に吸引する。軸
方向磁極(8a)は、回転体(2)の中間部の上端の上向きの
環状端面の上方に張り出して、この端面とわずかな空隙
をあけて対向し、回転体(2)をＺ軸方向の上側に吸引す
る。上部磁気軸受(3)の各Ｙ軸方向電磁石(37)も、Ｘ軸
方向電磁石(8)と同じ構成を有し、同様の働きをする。
図３には、Ｙ軸方向電磁石(37)の軸方向磁極を符号(37
a)で、径方向磁極を符号(37b)で、電気導線を符号(37c)
で表わしている。上部磁気軸受(3)の全電磁石(8)(37)の
軸方向磁極(8a)(37a)は同一の極性を有し、径方向磁極
(8b)(37b)はそれと逆の同一の極性を有する。下部磁気
軸受(4)の各Ｘ軸方向電磁石(9)は、軸方向の２箇所から
Ｘ軸方向の内側に突出した１対の磁極(9a)(9b)を有する
略馬蹄形をなし、これらの磁極(9a)(9b)に電気導線(9c)
が巻回されている。下側の軸方向磁極(9a)は、上側の径
方向磁極(9b)よりも内側に突出している。径方向磁極(9
b)は、回転体(2)の大径の中間部の下端近傍の外周面に
わずかな空隙をあけて対向し、回転体(2)をＸ軸方向の
外側に吸引する。軸方向磁極(9a)は、回転体(2)の中間
部の下端の下向きの環状端面の下方に張り出して、この
端面とわずかな空隙をあけて対向し、回転体(2)をＺ軸
方向の下側に吸引する。下部磁気軸受(4)の各Ｙ軸方向
電磁石も、Ｘ軸方向電磁石(9)と同様の構成および働き
を有する。下部磁気軸受(4)の全電磁石(9)の軸方向磁極
(9a)は同一の極性を有し、径方向磁極(9b)はそれと逆の
同一の極性を有する。
【００５０】ハウジング(1)内の適当箇所、たとえば頂
壁(1a)内面に、回転体(2)の軸方向の変位を検出するた
めのアキシアル変位センサ(10)が設けられている。上部
磁気軸受(3)の近傍に、回転体(2)上部の径方向の変位を
検出するための２対のラジアル変位センサ、すなわち、
回転体(2)をＸ軸方向の両側から挟むようにハウジング
(1)に固定されて回転体(2)のＸ軸方向の変位を検出する
１対のＸ軸方向変位センサ(11)と、回転体(2)をＹ軸方
向の両側から挟むようにハウジング(1)に固定されて回
転体(2)のＹ軸方向の変位を検出する１対のＹ軸方向変
位センサ（図示略）とが設けられている。下部磁気軸受
(4)の近傍に、同様に、回転体(2)下部のラジアル方向の
変位を検出するための２対のラジアル変位センサ、すな
わち、１対のＸ軸方向変位センサ(12)と、１対のＹ軸方
向変位センサ（図示略）とが設けられている。
壁(1a)内面に、回転体(2)の軸方向の変位を検出するた
めのアキシアル変位センサ(10)が設けられている。上部
磁気軸受(3)の近傍に、回転体(2)上部の径方向の変位を
検出するための２対のラジアル変位センサ、すなわち、
回転体(2)をＸ軸方向の両側から挟むようにハウジング
(1)に固定されて回転体(2)のＸ軸方向の変位を検出する
１対のＸ軸方向変位センサ(11)と、回転体(2)をＹ軸方
向の両側から挟むようにハウジング(1)に固定されて回
転体(2)のＹ軸方向の変位を検出する１対のＹ軸方向変
位センサ（図示略）とが設けられている。下部磁気軸受
(4)の近傍に、同様に、回転体(2)下部のラジアル方向の
変位を検出するための２対のラジアル変位センサ、すな
わち、１対のＸ軸方向変位センサ(12)と、１対のＹ軸方
向変位センサ（図示略）とが設けられている。
【００５１】各磁気軸受(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)お
よび各変位センサ(10)(11)(12)は磁気軸受制御装置(36)
に接続されており、この制御装置(36)から各電磁石(8)
(37)(9)に励磁電流が供給される。磁気軸受制御装置(3
6)を駆動するための電力は、電力制御装置(33)の蓄電池
から供給される。励磁電流は、定常電流、軸方向制御電
流および径方向制御電流を合わせたものである。定常電
流の値は一定であり、変位センサ(10)(11)(12)の出力信
号によって変化しない。そして、制御装置(36)がアキシ
アル変位センサ(10)の出力信号に基づいて各磁気軸受
(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)の軸方向制御電流の大きさ
を制御することにより、回転体(2)の軸方向の位置が制
御され、ラジアル変位センサ(11)(12)の出力信号に基づ
いて各磁気軸受(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)の径方向制
御電流の大きさを制御することにより、回転体(2)の径
方向の位置が制御される。なお、回転体(2)は、通常、
ハウジング(1)の中心の運転位置に非接触支持される。
よび各変位センサ(10)(11)(12)は磁気軸受制御装置(36)
に接続されており、この制御装置(36)から各電磁石(8)
(37)(9)に励磁電流が供給される。磁気軸受制御装置(3
6)を駆動するための電力は、電力制御装置(33)の蓄電池
から供給される。励磁電流は、定常電流、軸方向制御電
流および径方向制御電流を合わせたものである。定常電
流の値は一定であり、変位センサ(10)(11)(12)の出力信
号によって変化しない。そして、制御装置(36)がアキシ
アル変位センサ(10)の出力信号に基づいて各磁気軸受
(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)の軸方向制御電流の大きさ
を制御することにより、回転体(2)の軸方向の位置が制
御され、ラジアル変位センサ(11)(12)の出力信号に基づ
いて各磁気軸受(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)の径方向制
御電流の大きさを制御することにより、回転体(2)の径
方向の位置が制御される。なお、回転体(2)は、通常、
ハウジング(1)の中心の運転位置に非接触支持される。
【００５２】電動機(5)は、電力貯蔵時に電動機として
電力取出し時に発電機として機能するものであり、上下
の磁気軸受(3)(4)の間のハウジング(1)の中間部内に設
けられている。電動機(5)は、回転体(2)の大径の中間部
の中間部分に固定されたロータ(13)と、その周囲のハウ
ジング(1)の内周に固定されたステータ(14)とから構成
されている。また、電動機(5)のステータ(14)は電動機
制御装置(38)に接続され、電動機制御装置(38)は電力制
御装置(33)に接続されている。電動機制御装置(38)に
は、直流を交流に変換して電動機(5)を電動機として駆
動するインバータ、電動機(5)で発電された交流を直流
に変換して電力制御装置(33)に供給するコンバータなど
が設けられている。
電力取出し時に発電機として機能するものであり、上下
の磁気軸受(3)(4)の間のハウジング(1)の中間部内に設
けられている。電動機(5)は、回転体(2)の大径の中間部
の中間部分に固定されたロータ(13)と、その周囲のハウ
ジング(1)の内周に固定されたステータ(14)とから構成
されている。また、電動機(5)のステータ(14)は電動機
制御装置(38)に接続され、電動機制御装置(38)は電力制
御装置(33)に接続されている。電動機制御装置(38)に
は、直流を交流に変換して電動機(5)を電動機として駆
動するインバータ、電動機(5)で発電された交流を直流
に変換して電力制御装置(33)に供給するコンバータなど
が設けられている。
【００５３】動圧軸受装置(15)は、回転体(2)が運転位
置から変位したときに変位方向と逆向きの力すなわち回
転体を運転位置に戻す方向の力を回転体(2)に作用させ
るものであり、回転体(2)が運転位置から上方に変位し
たときに回転体(2)の上部に下向きの力を作用させる上
部動圧軸受(16)と、回転体(2)が運転位置から下方に変
位したときに回転体(2)の下部に上向きの力を作用させ
る下部動圧軸受(17)とを備えている。上部動圧軸受(16)
は、回転体(2)の上端とハウジング(1)との間に設けられ
たスパイラルみぞ付球面動圧軸受であり、ハウジング
(1)の頂壁(1a)の内面に下方突出状に固定された支持部
を構成する段付円柱状の支持部材(18)と、回転体(2)の
上端中心に上方突出状に固定された被支持部を構成する
円柱状の被支持部材(19)とを備えている。被支持部材(1
9)の上端面に上向きの凹状球面を有する半球状の凹部(1
9a)が形成されている。支持部材(18)の下端に、下向き
の凸状球面を有し凹部(19a)にはまる半球状の凸部(18a)
が形成されており、詳細な図示は省略したが、凸条球面
にスパイラル状のみぞが形成されている。下部動圧軸受
(17)は、回転体(2)の下端とハウジング(1)との間に設け
られたスパイラルみぞ付球面動圧軸受であり、ハウジン
グ(1)の底壁(1b)の内面に上方突出状に固定された支持
部を構成する円柱状の支持部材(20)と、回転体(2)の下
端中心に下方突出状に固定された被支持部を構成する段
付円柱状の被支持部材(21)とを備えている。支持部材(2
0)の上端面に上向きの凹状球面を有する半球状の凹部(2
0a)が形成されている。被支持部材(21)の下端に、下向
きの凸状球面を有し凹部(20a)にはまる半球状の凸部(21
a)が形成されており、詳細な図示は省略したが、凸条球
面にスパイラル状のみぞが形成されている。上側の被支
持部材(19)および下側の支持部材(20)の凹部(19a)(20a)
内に、回転体(2)の回転時に動圧を発生させるための低
揮発性の潤滑剤が貯えられて、凸状球面と凹状球面の間
に介在させられている。
置から変位したときに変位方向と逆向きの力すなわち回
転体を運転位置に戻す方向の力を回転体(2)に作用させ
るものであり、回転体(2)が運転位置から上方に変位し
たときに回転体(2)の上部に下向きの力を作用させる上
部動圧軸受(16)と、回転体(2)が運転位置から下方に変
位したときに回転体(2)の下部に上向きの力を作用させ
る下部動圧軸受(17)とを備えている。上部動圧軸受(16)
は、回転体(2)の上端とハウジング(1)との間に設けられ
たスパイラルみぞ付球面動圧軸受であり、ハウジング
(1)の頂壁(1a)の内面に下方突出状に固定された支持部
を構成する段付円柱状の支持部材(18)と、回転体(2)の
上端中心に上方突出状に固定された被支持部を構成する
円柱状の被支持部材(19)とを備えている。被支持部材(1
9)の上端面に上向きの凹状球面を有する半球状の凹部(1
9a)が形成されている。支持部材(18)の下端に、下向き
の凸状球面を有し凹部(19a)にはまる半球状の凸部(18a)
が形成されており、詳細な図示は省略したが、凸条球面
にスパイラル状のみぞが形成されている。下部動圧軸受
(17)は、回転体(2)の下端とハウジング(1)との間に設け
られたスパイラルみぞ付球面動圧軸受であり、ハウジン
グ(1)の底壁(1b)の内面に上方突出状に固定された支持
部を構成する円柱状の支持部材(20)と、回転体(2)の下
端中心に下方突出状に固定された被支持部を構成する段
付円柱状の被支持部材(21)とを備えている。支持部材(2
0)の上端面に上向きの凹状球面を有する半球状の凹部(2
0a)が形成されている。被支持部材(21)の下端に、下向
きの凸状球面を有し凹部(20a)にはまる半球状の凸部(21
a)が形成されており、詳細な図示は省略したが、凸条球
面にスパイラル状のみぞが形成されている。上側の被支
持部材(19)および下側の支持部材(20)の凹部(19a)(20a)
内に、回転体(2)の回転時に動圧を発生させるための低
揮発性の潤滑剤が貯えられて、凸状球面と凹状球面の間
に介在させられている。
【００５４】上記の電力貯蔵装置(32)を運転する前の状
態においては、磁気軸受(3)(4)および電動機(5)には電
力が供給されておらず、回転体(2)は動圧軸受(16)(17)
により接触支持されて静止している。さらに詳しくは、
下部動圧軸受(17)の被支持部材(21)の凸部(21a)が支持
部材(20)の凹部(20a)に密にはまって凸状球面と凹状球
面が潤滑剤を介して密着することにより、回転体(2)が
軸方向および径方向に支持されて、その重量が支持さ
れ、上部動圧軸受(16)の支持部材(18)の凸部(18a)が被
支持部材(19)の凹部(19a)に隙間をあけてはまって凸状
球面と凹状球面が一部接触することにより、回転体(2)
が径方向に支持され、回転体(1)はわずかに傾いた状態
で静止している。なお、このような回転体(2)の静止状
態において、回転体(2)が周囲の磁気軸受(3)(4)、変位
センサ(10)(11)(12)、電動機(5)のステータ(14)などと
干渉しないように、各部の寸法が決められている。
態においては、磁気軸受(3)(4)および電動機(5)には電
力が供給されておらず、回転体(2)は動圧軸受(16)(17)
により接触支持されて静止している。さらに詳しくは、
下部動圧軸受(17)の被支持部材(21)の凸部(21a)が支持
部材(20)の凹部(20a)に密にはまって凸状球面と凹状球
面が潤滑剤を介して密着することにより、回転体(2)が
軸方向および径方向に支持されて、その重量が支持さ
れ、上部動圧軸受(16)の支持部材(18)の凸部(18a)が被
支持部材(19)の凹部(19a)に隙間をあけてはまって凸状
球面と凹状球面が一部接触することにより、回転体(2)
が径方向に支持され、回転体(1)はわずかに傾いた状態
で静止している。なお、このような回転体(2)の静止状
態において、回転体(2)が周囲の磁気軸受(3)(4)、変位
センサ(10)(11)(12)、電動機(5)のステータ(14)などと
干渉しないように、各部の寸法が決められている。
【００５５】上記の電気自動車において、電力貯蔵装置
(32)に電力を貯蔵するときには、電力制御装置(33)が外
部の充電用電源(34)に接続される。すると、電源(34)か
ら供給される電力により、電力制御装置(33)の蓄電池が
充電され、蓄電池により磁気軸受制御装置(36)が駆動さ
れて、磁気軸受(3)(4)により回転体(2)が運転位置に非
接触支持される。このとき、電力制御装置(33)は電動機
(5)を電動機として機能させ、蓄電池により電動機制御
装置(38)のインバータを介して電動機(5)を駆動する。
これにより、回転体(2)が回転させられ、蓄電池から供
給される電力が回転体(2)のフライホイール(7)の回転運
動エネルギに変換されて貯蔵される。電力制御装置(33)
の蓄電池が十分に充電され、回転体(2)の回転数が所定
の値まで上昇すると、電力制御装置(33)が電源(34)から
切離され、その状態で電気自動車が運転される。運転中
は、電力制御装置(33)の蓄電池により、車輪駆動用電動
機(30)や図示しない他の電気機器が駆動される。また、
電力制御装置(33)は電動機(5)を発電機として機能さ
せ、必要に応じ、電動機(5)で発電された電力を電動機
制御装置(38)のコンバータを介して電力制御装置(33)の
蓄電池に供給し、これを充電する。そして、回転体(2)
の回転数がある程度低下したならば、上記のように、電
力制御装置(22)が充電用電源(34)に接続され、蓄電池の
充電および電力貯蔵装置(32)の電力貯蔵が行われる。
(32)に電力を貯蔵するときには、電力制御装置(33)が外
部の充電用電源(34)に接続される。すると、電源(34)か
ら供給される電力により、電力制御装置(33)の蓄電池が
充電され、蓄電池により磁気軸受制御装置(36)が駆動さ
れて、磁気軸受(3)(4)により回転体(2)が運転位置に非
接触支持される。このとき、電力制御装置(33)は電動機
(5)を電動機として機能させ、蓄電池により電動機制御
装置(38)のインバータを介して電動機(5)を駆動する。
これにより、回転体(2)が回転させられ、蓄電池から供
給される電力が回転体(2)のフライホイール(7)の回転運
動エネルギに変換されて貯蔵される。電力制御装置(33)
の蓄電池が十分に充電され、回転体(2)の回転数が所定
の値まで上昇すると、電力制御装置(33)が電源(34)から
切離され、その状態で電気自動車が運転される。運転中
は、電力制御装置(33)の蓄電池により、車輪駆動用電動
機(30)や図示しない他の電気機器が駆動される。また、
電力制御装置(33)は電動機(5)を発電機として機能さ
せ、必要に応じ、電動機(5)で発電された電力を電動機
制御装置(38)のコンバータを介して電力制御装置(33)の
蓄電池に供給し、これを充電する。そして、回転体(2)
の回転数がある程度低下したならば、上記のように、電
力制御装置(22)が充電用電源(34)に接続され、蓄電池の
充電および電力貯蔵装置(32)の電力貯蔵が行われる。
【００５６】回転体(2)が磁気軸受(3)(4)により運転位
置に非接触支持されている状態では、上下の動圧軸受(1
6)(17)において、凸部(18a)(21a)の凸状球面と凹部(19
a)(20a)の凹状球面の中心がほぼ一致して、凸状球面と
凹状球面との間に少し大きめのほぼ均一な隙間があり、
凸状球面と凹状球面の間に潤滑剤が介在していても、動
圧軸受(16)(17)は回転体(2)にほとんど力を及ぼさない
ようになっている。なお、図１には、回転体(2)と磁気
軸受(3)(4)および変位センサ(10)(11)(12)との隙間、電
動機(5)のロータ(13)とステータ(14)との隙間、動圧軸
受(16)(17)の凸部(18a)(21a)と凹部(19a)(20a)との隙間
を誇張して示している。
置に非接触支持されている状態では、上下の動圧軸受(1
6)(17)において、凸部(18a)(21a)の凸状球面と凹部(19
a)(20a)の凹状球面の中心がほぼ一致して、凸状球面と
凹状球面との間に少し大きめのほぼ均一な隙間があり、
凸状球面と凹状球面の間に潤滑剤が介在していても、動
圧軸受(16)(17)は回転体(2)にほとんど力を及ぼさない
ようになっている。なお、図１には、回転体(2)と磁気
軸受(3)(4)および変位センサ(10)(11)(12)との隙間、電
動機(5)のロータ(13)とステータ(14)との隙間、動圧軸
受(16)(17)の凸部(18a)(21a)と凹部(19a)(20a)との隙間
を誇張して示している。
【００５７】電力貯蔵装置(32)の運転中に、振動や衝撃
力などの外乱により回転体(2)が運転位置から変位する
と、動圧軸受(16)(17)において回転体(2)に変位方向と
逆向きの力が作用し、この力によってそれ以上の変位が
防止され、回転体(2)は磁気軸受(3)(4)によって運転位
置に戻される。たとえば、回転体(2)が運転位置より上
方に変位すると、上部動圧軸受(16)における凸部(18a)
と凹部(19a)との隙間が減少するため、凸状球面と凹状
球面の間に介在する潤滑油の動圧によって被支持部材(1
9)に下向きの力が作用し、回転体(2)の上部は動圧軸受
(16)から下向きの力を受ける。このとき、下部動圧軸受
(17)においては、凸部(21a)と凹部(20a)との隙間が増大
するため、動圧軸受(17)はほとんど力を発生せず、回転
体(2)の下部は動圧軸受(17)からほとんど力を受けな
い。その結果、回転体(2)は、全体として、変位方向と
逆向きの下向きの力を受ける。回転体(2)が運転位置よ
り下方に変位した場合は、同様に、回転体(2)の下部は
下部動圧軸受(17)から上向きの力を受け、回転体(2)の
上部は上部動圧軸受(16)からほとんど力を受けないた
め、回転体(2)は、全体として、変位方向と逆向きの上
向きの力を受ける。回転体(2)が径方向に平行移動した
り、傾いたりして、上下の各動圧軸受(16)(17)の部分に
おいて凸部(18a)(21a)が凹部(19a)(20a)に対して運転位
置から径方向に変位した場合、凸部(18a)(21a)と凹部(1
9a)(20a)との隙間が、変位方向では減少し、逆方向では
増加するため、被支持部材(19)(21)は動圧軸受(16)(17)
の働きにより変位方向と逆向きの力を受ける。したがっ
て、いずれの場合も、動圧軸受(16)(17)によって回転体
(2)のそれ以上の変位が防止され、回転体(2)は磁気軸受
(3)(4)によって運転位置に戻される。上記のように、回
転体(2)が重力により運転位置から下方に変位した場
合、動圧軸受(17)から回転体(2)に作用する上向きの力
によってそれ以上の変位が防止され、回転体(2)は磁気
軸受(3)(4)によって運転位置に戻される。つまり、回転
体(2)の重量の一部が動圧軸受(17)によって支持される
ことになる。このため、磁気軸受(3)(4)だけで回転体
(2)の重量を支持する必要がない。また、回転体(2)が運
転位置から変位しても、動圧軸受(16)(17)からの力によ
ってそれ以上の変位が防止されるので、各磁気軸受(3)
(4)における剛性をあまり高くする必要がない。このた
め、各磁気軸受(3)(4)の電磁石(8)(37)(9)を小型化し、
制御電流を小さくすることができ、その結果、電磁石
(8)(37)(9)の重量を小さくし、電磁石(8)(37)(9)におけ
る消費電力を小さくすることができる。
力などの外乱により回転体(2)が運転位置から変位する
と、動圧軸受(16)(17)において回転体(2)に変位方向と
逆向きの力が作用し、この力によってそれ以上の変位が
防止され、回転体(2)は磁気軸受(3)(4)によって運転位
置に戻される。たとえば、回転体(2)が運転位置より上
方に変位すると、上部動圧軸受(16)における凸部(18a)
と凹部(19a)との隙間が減少するため、凸状球面と凹状
球面の間に介在する潤滑油の動圧によって被支持部材(1
9)に下向きの力が作用し、回転体(2)の上部は動圧軸受
(16)から下向きの力を受ける。このとき、下部動圧軸受
(17)においては、凸部(21a)と凹部(20a)との隙間が増大
するため、動圧軸受(17)はほとんど力を発生せず、回転
体(2)の下部は動圧軸受(17)からほとんど力を受けな
い。その結果、回転体(2)は、全体として、変位方向と
逆向きの下向きの力を受ける。回転体(2)が運転位置よ
り下方に変位した場合は、同様に、回転体(2)の下部は
下部動圧軸受(17)から上向きの力を受け、回転体(2)の
上部は上部動圧軸受(16)からほとんど力を受けないた
め、回転体(2)は、全体として、変位方向と逆向きの上
向きの力を受ける。回転体(2)が径方向に平行移動した
り、傾いたりして、上下の各動圧軸受(16)(17)の部分に
おいて凸部(18a)(21a)が凹部(19a)(20a)に対して運転位
置から径方向に変位した場合、凸部(18a)(21a)と凹部(1
9a)(20a)との隙間が、変位方向では減少し、逆方向では
増加するため、被支持部材(19)(21)は動圧軸受(16)(17)
の働きにより変位方向と逆向きの力を受ける。したがっ
て、いずれの場合も、動圧軸受(16)(17)によって回転体
(2)のそれ以上の変位が防止され、回転体(2)は磁気軸受
(3)(4)によって運転位置に戻される。上記のように、回
転体(2)が重力により運転位置から下方に変位した場
合、動圧軸受(17)から回転体(2)に作用する上向きの力
によってそれ以上の変位が防止され、回転体(2)は磁気
軸受(3)(4)によって運転位置に戻される。つまり、回転
体(2)の重量の一部が動圧軸受(17)によって支持される
ことになる。このため、磁気軸受(3)(4)だけで回転体
(2)の重量を支持する必要がない。また、回転体(2)が運
転位置から変位しても、動圧軸受(16)(17)からの力によ
ってそれ以上の変位が防止されるので、各磁気軸受(3)
(4)における剛性をあまり高くする必要がない。このた
め、各磁気軸受(3)(4)の電磁石(8)(37)(9)を小型化し、
制御電流を小さくすることができ、その結果、電磁石
(8)(37)(9)の重量を小さくし、電磁石(8)(37)(9)におけ
る消費電力を小さくすることができる。
【００５８】電力制御装置(33)の蓄電池が放電して電力
貯蔵装置(32)の電動機(5)および磁気軸受(3)(4)に電力
が供給されなくなると、電動機(5)による回転駆動力が
なくなるため、回転体(2)は徐々に減速する。また、磁
気軸受(3)(4)による支持力がなくなるため、回転体(2)
は重力により運転位置から下方に変位するが、回転数が
ある程度高い間は、回転体(2)は動圧軸受(16)(17)によ
り非接触状態に支持されて、その重量の一部が支持さ
れ、回転数が低下すると、回転体(2)は動圧軸受(16)(1
7)によって径方向および軸方向に機械的に支持され、動
圧軸受(16)(17)により支持された状態で停止する。
貯蔵装置(32)の電動機(5)および磁気軸受(3)(4)に電力
が供給されなくなると、電動機(5)による回転駆動力が
なくなるため、回転体(2)は徐々に減速する。また、磁
気軸受(3)(4)による支持力がなくなるため、回転体(2)
は重力により運転位置から下方に変位するが、回転数が
ある程度高い間は、回転体(2)は動圧軸受(16)(17)によ
り非接触状態に支持されて、その重量の一部が支持さ
れ、回転数が低下すると、回転体(2)は動圧軸受(16)(1
7)によって径方向および軸方向に機械的に支持され、動
圧軸受(16)(17)により支持された状態で停止する。
【００５９】上記の電力貯蔵装置(32)では、磁気軸受装
置(36)の磁気軸受(3)(4)が１組で回転体(2)を径方向に
も軸方向にも吸引できるものであるから、２組の磁気軸
受(3)(4)の合計８個の電磁石(8)(37)(9)で回転体(2)を
非接触支持することができ、従来の同種の磁気軸受装置
に比べ、電磁石の数が２個減少し、これに伴い電磁石を
駆動するための電力増幅器の数も減少する。このため、
装置の小型化ができ、重量および消費電力が減少する。
また、回転体(2)の周囲に２組の磁気軸受(3)(4)を設け
るだけでよいため、３組の磁気軸受が必要な従来のもの
に比べ、回転体(2)の長さを短くすることができ、した
がって、回転体(2)の固有振動数を高めて、高速回転さ
せることが可能である。
置(36)の磁気軸受(3)(4)が１組で回転体(2)を径方向に
も軸方向にも吸引できるものであるから、２組の磁気軸
受(3)(4)の合計８個の電磁石(8)(37)(9)で回転体(2)を
非接触支持することができ、従来の同種の磁気軸受装置
に比べ、電磁石の数が２個減少し、これに伴い電磁石を
駆動するための電力増幅器の数も減少する。このため、
装置の小型化ができ、重量および消費電力が減少する。
また、回転体(2)の周囲に２組の磁気軸受(3)(4)を設け
るだけでよいため、３組の磁気軸受が必要な従来のもの
に比べ、回転体(2)の長さを短くすることができ、した
がって、回転体(2)の固有振動数を高めて、高速回転さ
せることが可能である。
【００６０】従来の磁気軸受装置のラジアル磁気軸受で
は、回転体の周方向の２箇所から径方向の内側に突出し
た１対の磁極を有する略馬蹄形の電磁石がよく用いら
れ、これが周方向に４個並べられる。その場合、各電磁
石の１対の磁極は互いに逆の極性を有し、回転体の回転
方向に逆の極性の磁極が４つずつ並ぶことになる。この
ため、回転により回転体の表面に渦電流が発生し、それ
による回転損失が大きい。これに対し、上記の電力貯蔵
装置(32)では、各磁気軸受(3)(4)において、全電磁石
(8)(37)(9)の径方向磁極(8b)(37b)(9b)が同一の極性を
有し、軸方向磁極(8a)(37a)(9a)がこれと逆の同一の極
性を有するので、径方向磁極(8b)(37b)(9b)に面する回
転体(2)の周囲の磁束の変化および軸方向磁極(8a)(37a)
(9a)に面する回転体(2)の周囲の磁束の変化がともに小
さくなり、したがって、回転により回転体(2)の表面に
生じる渦電流が小さくなり、回転損失が小さくなる。こ
のため、装置(32)の電力貯蔵効率が高くなる。
は、回転体の周方向の２箇所から径方向の内側に突出し
た１対の磁極を有する略馬蹄形の電磁石がよく用いら
れ、これが周方向に４個並べられる。その場合、各電磁
石の１対の磁極は互いに逆の極性を有し、回転体の回転
方向に逆の極性の磁極が４つずつ並ぶことになる。この
ため、回転により回転体の表面に渦電流が発生し、それ
による回転損失が大きい。これに対し、上記の電力貯蔵
装置(32)では、各磁気軸受(3)(4)において、全電磁石
(8)(37)(9)の径方向磁極(8b)(37b)(9b)が同一の極性を
有し、軸方向磁極(8a)(37a)(9a)がこれと逆の同一の極
性を有するので、径方向磁極(8b)(37b)(9b)に面する回
転体(2)の周囲の磁束の変化および軸方向磁極(8a)(37a)
(9a)に面する回転体(2)の周囲の磁束の変化がともに小
さくなり、したがって、回転により回転体(2)の表面に
生じる渦電流が小さくなり、回転損失が小さくなる。こ
のため、装置(32)の電力貯蔵効率が高くなる。
【００６１】図４は、上記の電力貯蔵装置(32)を適用し
たハイブリッド型電気自動車の電気的構成の１例を示し
ている。
たハイブリッド型電気自動車の電気的構成の１例を示し
ている。
【００６２】この場合、自動車には、上記と同様の車輪
駆動用電動機(30)、インバータ(31)、電力貯蔵装置(3
2)、電力制御装置(33)の他に、ガソリンエンジンなどの
エンジン(39)、およびエンジン(39)の回転により駆動さ
れる発電機(40)が設けられている。
駆動用電動機(30)、インバータ(31)、電力貯蔵装置(3
2)、電力制御装置(33)の他に、ガソリンエンジンなどの
エンジン(39)、およびエンジン(39)の回転により駆動さ
れる発電機(40)が設けられている。
【００６３】上記の自動車において、走行中は、エンジ
ン(39)が回転し、これにより発電機(40)が駆動され、発
生した電力が電力制御装置(33)に供給されて、蓄電池が
充電されるとともに、車輪駆動用電動機(30)や他の電気
機器が駆動される。そして、大きな電力を使用していな
いときには、電力制御装置(33)が電動機(5)を電動機と
して機能させ、発電機(40)からの余剰電力を電動機制御
装置(38)のインバータ(31)を介して電動機制御装置(38)
に供給し、回転体(2)を駆動させて電力を貯蔵する。ま
た、停車中などには、エンジン(39)を停止させておくこ
とができる。逆に、大きな電力が必要な時には、電力制
御装置(33)は電動機(5)を発電機として機能させ、電動
機(5)で発電された電力を電動機制御装置(38)のコンバ
ータを介して取出し、この電力と蓄電池により車両駆動
用電動機(30)などを駆動する。他は、前記実施形態と同
様である。
ン(39)が回転し、これにより発電機(40)が駆動され、発
生した電力が電力制御装置(33)に供給されて、蓄電池が
充電されるとともに、車輪駆動用電動機(30)や他の電気
機器が駆動される。そして、大きな電力を使用していな
いときには、電力制御装置(33)が電動機(5)を電動機と
して機能させ、発電機(40)からの余剰電力を電動機制御
装置(38)のインバータ(31)を介して電動機制御装置(38)
に供給し、回転体(2)を駆動させて電力を貯蔵する。ま
た、停車中などには、エンジン(39)を停止させておくこ
とができる。逆に、大きな電力が必要な時には、電力制
御装置(33)は電動機(5)を発電機として機能させ、電動
機(5)で発電された電力を電動機制御装置(38)のコンバ
ータを介して取出し、この電力と蓄電池により車両駆動
用電動機(30)などを駆動する。他は、前記実施形態と同
様である。
【００６４】この実施形態の場合、余剰電流を電力貯蔵
装置(32)に貯蔵し、大きな電力が必要なときには電力貯
蔵装置(32)から電流を取出して使用することができるの
で、エンジン(39)を低出力のものにすることができる。
装置(32)に貯蔵し、大きな電力が必要なときには電力貯
蔵装置(32)から電流を取出して使用することができるの
で、エンジン(39)を低出力のものにすることができる。
【００６５】上記実施形態では、各磁気軸受(3)(4)が回
転体(2)の周囲に円周方向に等間隔をおいて配置された
４個の電磁石(8)(37)(9)を備えているが、磁気軸受は回
転体の周囲に円周方向に等間隔をおいて配置された３個
の電磁石を備えたものであってもよい。その場合も、従
来の同種の磁気軸受装置に比べて、電磁石の数が２個減
少する。
転体(2)の周囲に円周方向に等間隔をおいて配置された
４個の電磁石(8)(37)(9)を備えているが、磁気軸受は回
転体の周囲に円周方向に等間隔をおいて配置された３個
の電磁石を備えたものであってもよい。その場合も、従
来の同種の磁気軸受装置に比べて、電磁石の数が２個減
少する。
【００６６】磁気軸受装置(35)の構成は、上記実施形態
のものに限らず、適宜変更可能である。たとえば、磁気
軸受装置は、従来のように、２組のラジアル磁気軸受と
１組のアキシアル磁気軸受とを備えたものであってもよ
い。その場合、ラジアル磁気軸受の少なくとも１組を、
回転体(2)の位置制御機能の他に回転体(2)を回転駆動す
る電動駆動機能を有するものにして、電動機(5)をなく
すこともできる。回転駆動機能を有する制御型ラジアル
磁気軸受は、浮上回転モータあるいはベアリングレス・
モータなどとして知られている。
のものに限らず、適宜変更可能である。たとえば、磁気
軸受装置は、従来のように、２組のラジアル磁気軸受と
１組のアキシアル磁気軸受とを備えたものであってもよ
い。その場合、ラジアル磁気軸受の少なくとも１組を、
回転体(2)の位置制御機能の他に回転体(2)を回転駆動す
る電動駆動機能を有するものにして、電動機(5)をなく
すこともできる。回転駆動機能を有する制御型ラジアル
磁気軸受は、浮上回転モータあるいはベアリングレス・
モータなどとして知られている。
【００６７】動圧軸受装置(15)の構成も、上記実施形態
のものに限らず、適宜変更可能である。たとえば、被支
持部材(19)および支持部材(20)の凹部(19a)(20a)の凹状
球面にスパイラル状のみぞが形成されてもよい。また、
各動圧軸受(16)(17)は、たとえば、凹状の円錐面と凸状
の円錐面とを有するスパイラルみぞ付円錐面動圧軸受な
どであってもよい。
のものに限らず、適宜変更可能である。たとえば、被支
持部材(19)および支持部材(20)の凹部(19a)(20a)の凹状
球面にスパイラル状のみぞが形成されてもよい。また、
各動圧軸受(16)(17)は、たとえば、凹状の円錐面と凸状
の円錐面とを有するスパイラルみぞ付円錐面動圧軸受な
どであってもよい。
【００６８】電力貯蔵装置の他の部分の構成も、上記実
施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【００６９】電気自動車の構成、電気自動車における電
力貯蔵装置の使用態様などは、上記実施形態のものに限
らず、適宜変更可能である。
力貯蔵装置の使用態様などは、上記実施形態のものに限
らず、適宜変更可能である。
【図１】図１は、この発明の実施形態を示す電気自動車
の主要部の電気ブロック図である。
の主要部の電気ブロック図である。
【図２】図２は、フライホイール式電力貯蔵装置の概略
縦断面図である。
縦断面図である。
【図３】図３は、図２のIII−III線に沿う拡大断面図で
ある。
ある。
【図４】図４は、この発明の他の実施形態を示す電気自
動車の主要部の電気ブロック図である。
動車の主要部の電気ブロック図である。
(2) 回転体 (3)(4) 磁気軸受 (5) 発電兼用電動機 (7) フライホイール (30) 車輪駆動用電動機 (31) インバータ (32) フライホイール式電力貯蔵装置 (33) 電力制御装置 (34) 充電用電源 (35) 磁気軸受装置 (36) 磁気軸受制御装置 (38) 電動機制御装置 (39) エンジン (40) 発電機
Claims (5)
- 【請求項１】車輪駆動用電動機と、直流を交流に変換し
て前記車輪駆動用電動機を駆動するインバータと、フラ
イホイール式電力貯蔵装置と、前記車輪駆動用電動機お
よび電力貯蔵装置を駆動するための蓄電池を有し前記イ
ンバータおよび電力貯蔵装置を制御する電力制御装置と
を備えていることを特徴とする電気自動車。 - 【請求項２】前記電力貯蔵装置が、フライホイールを有
する回転体と、前記回転体を非接触支持するための磁気
軸受および前記磁気軸受を制御するための磁気軸受制御
装置を有する制御型磁気軸受装置と、前記回転体を駆動
するとともに電力取出し時に発電機として機能する発電
兼用電動機と、直流を交流に変換して前記発電兼用電動
機を駆動するインバータおよび前記発電兼用電動機によ
り発電された交流を直流に変換して前記電力制御装置に
供給するコンバータを有する電動機制御装置とを備えて
いることを特徴とする請求項１の電気自動車。 - 【請求項３】前記電力制御装置が、外部の充電用電源に
接続されうるものであることを特徴とする請求項１の電
気自動車。 - 【請求項４】車輪駆動用電動機と、直流を交流に変換し
て前記車輪駆動用電動機を駆動するインバータと、フラ
イホイール式電力貯蔵装置と、前記車輪駆動用電動機お
よび電力貯蔵装置を駆動するための蓄電池を有し前記イ
ンバータおよび電力貯蔵装置を制御する電力制御装置
と、エンジンと、前記エンジンの回転により駆動され発
生した電力を前記電力制御装置に供給して前記蓄電池を
充電する発電機とを備えていることを特徴とする電気自
動車。 - 【請求項５】前記電力貯蔵装置が、フライホイールを有
する回転体と、前記回転体を非接触支持するための磁気
軸受および前記磁気軸受を制御するための磁気軸受制御
装置を有する制御型磁気軸受装置と、前記回転体を駆動
するとともに電力取出し時に発電機として機能する発電
兼用電動機と、直流を交流に変換して前記発電兼用電動
機を駆動するインバータおよび前記発電兼用電動機によ
り発電された交流を直流に変換して前記電力制御装置に
供給するコンバータを有する電動機制御装置とを備えて
いることを特徴とする請求項４の電気自動車。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP36584899A JP3341211B2 (ja) | 1997-04-11 | 1999-12-24 | 電気自動車 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09329997A JP3470217B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | フライホイール式電力貯蔵装置 |
| JP36584899A JP3341211B2 (ja) | 1997-04-11 | 1999-12-24 | 電気自動車 |
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| JP09329997A Division JP3470217B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | フライホイール式電力貯蔵装置 |
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|---|---|
| JP2000197211A true JP2000197211A (ja) | 2000-07-14 |
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| JP09329997A Expired - Fee Related JP3470217B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | フライホイール式電力貯蔵装置 |
| JP36584899A Expired - Fee Related JP3341211B2 (ja) | 1997-04-11 | 1999-12-24 | 電気自動車 |
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|---|---|---|---|
| JP09329997A Expired - Fee Related JP3470217B2 (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | フライホイール式電力貯蔵装置 |
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| JP (2) | JP3470217B2 (ja) |
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| CN109936249A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-25 | 微控物理储能研究开发（深圳）有限公司 | 一种飞轮储能装置的管理系统 |
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| CN102444449A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-05-09 | 上海三一重机有限公司 | 一种工程机械发动机微粒再生的负荷加载与能量回收系统 |
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-
1997
- 1997-04-11 JP JP09329997A patent/JP3470217B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36584899A patent/JP3341211B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| JP3341211B2 (ja) | 2002-11-05 |
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