JP2000308281A - High-speed rotary energy storage device, and high-speed revolution tester - Google Patents

High-speed rotary energy storage device, and high-speed revolution tester

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JP2000308281A
JP2000308281A JP11110471A JP11047199A JP2000308281A JP 2000308281 A JP2000308281 A JP 2000308281A JP 11110471 A JP11110471 A JP 11110471A JP 11047199 A JP11047199 A JP 11047199A JP 2000308281 A JP2000308281 A JP 2000308281A
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JP
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rotating shaft
speed
rotation
weight
load
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JP11110471A
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Japanese (ja)
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Yasushi Shibazaki
康司 柴▲崎▼
Shiro Shibazaki
司郎 柴▲崎▼
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MARUWA DENKI KK
Original Assignee
MARUWA DENKI KK
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high-speed revolution of a flywheel or an object of test large in weight. SOLUTION: A high-speed rotary energy storage device, which stores energy by the inertia of a plumb 2 by rotating the plumb 2 making use of surplus energy, is equipped with a plumb 2 which performs high-speed revolution, a rotary shaft 3 which holds the plumb 2, a frame 5 which supports this rotary shaft 3 rotatably via roller bearings 41 and 42 in the condition where it is directed vertically, and a rotation means 6 which energizes rotating action to the plumb 2, and this energy storage device further has a suction energizing means 7, which energizes the force of sucking the plumb 2 upward by magnetic force.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、余剰エネルギーを
利用して錘を高速回転運動させることにより運動エネル
ギーに変換して貯蔵する高速回転式エネルギー貯蔵装
置、又は試験対象物の高速回転運動に対する耐久性を確
認することに好適な高速回転試験装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed rotary energy storage device for converting and storing kinetic energy by rotating a weight at high speed using surplus energy, or durability against high-speed rotary motion of a test object. The present invention relates to a high-speed rotation test device suitable for confirming performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速回転式エネルギー貯蔵装置とは、本
来他の目的のために使用されるエネルギーの余剰となる
エネルギーを利用して錘を回転駆動し、かかる回転運動
を維持することにより余剰エネルギーを錘の回転運動エ
ネルギーとして保存する装置である。
2. Description of the Related Art A high-speed rotary energy storage device is a device for rotating a weight by utilizing energy which is originally a surplus of energy used for another purpose, and maintaining such a rotational motion to generate a surplus energy. Is stored as rotational kinetic energy of the weight.

【0003】例えば、発電所では、その発電量の低減を
定めて、電力消費量の少ない時間帯でも、かかる電力消
費量を上回る電力の供給を行う。高速回転装置では、こ
のような場合に生じる余剰の電力エネルギーを利用し
て、上記電力消費量の少ない時間帯にのみ高速回転装置
の錘に回転力を付勢し、回転運動エネルギーに変換す
る。錘は、回転力の供給が途絶えた後にもその慣性力に
より継続して回転し、かかる回転動作が継続する限りエ
ネルギーの保存状態を継続する。
[0003] For example, in a power plant, a reduction in the amount of power generation is determined, and even in a time period when the amount of power consumption is small, power is supplied that exceeds the amount of power consumption. In the high-speed rotating device, the excess power energy generated in such a case is used to apply a rotating force to the weight of the high-speed rotating device only during the time period when the power consumption is small to convert it into rotational kinetic energy. The weight continues to rotate due to its inertial force even after the supply of the rotational force is interrupted, and the energy conservation state is maintained as long as the rotational operation continues.

【0004】そして、エネルギーの保存状態が継続して
いるときに、必要が応じて、かかる回転運動エネルギー
を利用して発電器を駆動させ、再び電力エネルギーに変
換し、これを利用する。
[0004] Then, when the state of storage of energy is continued, the generator is driven by using the rotational kinetic energy as necessary, and is again converted into electric energy, which is used.

【0005】図5は、従来の高速回転式エネルギー貯蔵
装置100の一部を示すものである。この高速回転式エ
ネルギー貯蔵装置100は、高速回転を行うフライホイ
ール101と、このフライホイール101を保持する回
転軸102と、この回転軸102を,垂直方向に向けた
状態で,玉軸受け103a,103bを介して回転自在
に支持するケーシング104と、フライホイール101
に回転動作を付勢するモータ105と、を備えている。
FIG. 5 shows a part of a conventional high-speed rotary energy storage device 100. The high-speed rotary energy storage device 100 includes a flywheel 101 that rotates at a high speed, a rotary shaft 102 that holds the flywheel 101, and ball bearings 103a and 103b with the rotary shaft 102 oriented vertically. A casing 104 rotatably supported through a flywheel 101;
And a motor 105 for urging the rotating operation.

【0006】上記回転軸102は、その上端部近傍で、
玉軸受け103aを介してケーシング104に支持され
ており、この玉軸受け103aは、主にアキシャル方向
(回転軸102に沿った方向)の荷重を受ける。また、
回転軸102は、その下端部で、玉軸受け103bを介
してケーシング104に支持されており、この玉軸受け
103bは、主にラジアル方向(回転半径に沿った方
向)の荷重を受ける。
The rotating shaft 102 is located near its upper end.
The ball bearing 103a is supported by the casing 104 via the ball bearing 103a, and mainly receives a load in the axial direction (the direction along the rotating shaft 102). Also,
The rotating shaft 102 is supported at its lower end by a casing 104 via a ball bearing 103b, and the ball bearing 103b mainly receives a load in a radial direction (a direction along a radius of rotation).

【0007】図5中の符号106a,106bは軸受保
持用ナットであり、各玉軸受け103a,103bを回
転軸102に対して一定の位置に固定する。
[0007] Reference numerals 106 a and 106 b in FIG. 5 denote bearing holding nuts, which fix the respective ball bearings 103 a and 103 b at fixed positions with respect to the rotating shaft 102.

【0008】また、回転軸102の上端部は、ケーシン
グ104の外部に露出しており、かかる露出部分から貯
蔵されたエネルギーが取り出される。例えば、この回転
軸102の上端部に発電器が接続され、回転軸102の
トルクが発電に利用される。
The upper end of the rotating shaft 102 is exposed outside the casing 104, and the stored energy is taken out from the exposed portion. For example, a generator is connected to the upper end of the rotating shaft 102, and the torque of the rotating shaft 102 is used for power generation.

【0009】上記モータ105は、その回転子105a
が回転軸102に固定装備されており、その一方で固定
子105bが回転子105aを取り囲むように且つ近接
してケーシング104に装備されている。
The motor 105 has a rotor 105a.
Are fixedly mounted on the rotating shaft 102, while the stator 105b is mounted on the casing 104 so as to surround and close to the rotor 105a.

【0010】フライホイール101は、回転軸102を
中心とする回転体形状に形成されており、当該回転軸1
02の下端部近傍に固定されているため、回転軸102
と一体となって回転動作が行われる。
The flywheel 101 is formed in a shape of a rotating body around a rotating shaft 102, and the rotating shaft 1
02 is fixed near the lower end of the rotating shaft 102
And the rotation operation is performed integrally.

【0011】かかる構成により、高速回転式エネルギー
貯蔵装置100では、余剰の電力エネルギーによりモー
タ105が駆動され、回転軸102を介してフライホイ
ール101にトルクが加えられる。これにより、フライ
ホイール101の回転速度は充分に高められ、モータ1
05によるトルクの供給が断たれた後にも慣性力により
継続して回転を行う。
With this configuration, in the high-speed rotary energy storage device 100, the motor 105 is driven by the surplus power energy, and a torque is applied to the flywheel 101 via the rotating shaft 102. Thereby, the rotation speed of the flywheel 101 is sufficiently increased, and the motor 1
Even after the supply of the torque in step 05 is interrupted, the rotation continues by the inertial force.

【0012】この高速回転式エネルギー貯蔵装置100
では、フライホイール101の回転が継続している状態
において、回転運動エネルギーが貯蔵された状態とな
る。そして、必要に応じて、回転軸102の上端部から
トルクを抽出し、発電等が行われて貯蔵されたエネルギ
ーが利用される。
This high-speed rotary energy storage device 100
Then, in a state where the rotation of the flywheel 101 is continued, a state where the rotational kinetic energy is stored is obtained. Then, if necessary, the torque is extracted from the upper end of the rotating shaft 102, and the energy stored by power generation or the like is used.

【0013】また、この高速回転式エネルギー貯蔵装置
100では、フライホイール101の回転動作を付勢す
る手段としてモータ105に替えてタービンが利用され
る場合もある。このようにタービンが利用される場合に
は、例えば、余剰の電力を利用して駆動されるコンプレ
ッサから出力される圧縮空気により駆動され、或いは、
他の熱機関から生じた蒸気が利用されて駆動される。
In the high-speed rotary energy storage device 100, a turbine may be used instead of the motor 105 as a means for urging the rotation of the flywheel 101. When the turbine is used in this way, for example, the turbine is driven by compressed air output from a compressor driven by using excess power, or
It is driven using steam generated from another heat engine.

【0014】次に、従来の高速回転試験装置について説
明する。高速回転試験装置とは、通常回転状態で使用す
る工業製品(例えば、ファン)を試験対象物として、当
該試験対象物の安全回転数を上回る加速度で回転させ、
かかる条件下での試験対象物の耐久性を試験する装置で
ある。また、その試験によっては、試験対象物に破壊が
生じるまで回転数を上げる場合もある。
Next, a conventional high-speed rotation test apparatus will be described. A high-speed rotation test device is an industrial product (e.g., a fan) used in a normal rotation state as a test object, which is rotated at an acceleration exceeding the safe rotation speed of the test object,
This is an apparatus for testing the durability of a test object under such conditions. Further, depending on the test, the rotation speed may be increased until the test object is broken.

【0015】図6は、従来の高速回転試験装置200の
一部を示すものである。この高速回転試験装置200
は、試験対象物Sを保持する回転軸202と、この回転
軸202を,垂直方向に向けた状態で,玉軸受け203
a,203bを介して回転自在に支持するケーシング2
04と、回転軸202に任意の回転数で回転動作を付勢
する回転駆動手段205とを備えている。
FIG. 6 shows a part of a conventional high-speed rotation test apparatus 200. This high-speed rotation test apparatus 200
Is a rotating shaft 202 for holding the test object S, and a ball bearing 203 with the rotating shaft 202 oriented vertically.
a, a casing 2 rotatably supported via a and 203b
And a rotation driving means 205 for urging the rotation shaft 202 to rotate at an arbitrary number of rotations.

【0016】試験対象物Sは、前述したように、高速回
転に対する耐久性が試験される回転体形状の物体であ
る。
As described above, the test object S is a rotating object whose durability against high-speed rotation is tested.

【0017】上記回転軸202は、その上端部近傍で、
玉軸受け203aを介してケーシング204に支持され
ており、この玉軸受け203aは、主にアキシャル方向
(回転軸202に沿った方向)の荷重を受ける。また、
回転軸202は、その下端部近傍で、玉軸受け203b
を介してケーシング204に支持されており、この玉軸
受け203bは、主にラジアル方向(回転半径に沿った
方向)の荷重を受ける。
The rotating shaft 202 is located near its upper end.
The ball bearing 203a is supported by the casing 204 via a ball bearing 203a, and mainly receives a load in an axial direction (a direction along the rotating shaft 202). Also,
The rotating shaft 202 has a ball bearing 203b near its lower end.
The ball bearing 203b receives a load mainly in the radial direction (the direction along the radius of rotation).

【0018】さらに、回転軸202の下端部には試験対
象物Sが固定連結される。この回転軸202の下端部に
は、図示を省略した保持機構が備えられており、かかる
保持機構では、例えば、ボルト締め、ネジ止め等により
回転体形状の試験対象物Sの回転中心と回転軸とを同心
で連結する。このため、試験対象物Sは、回転軸202
と共に回転動作を行うこととなる。
Further, a test object S is fixedly connected to the lower end of the rotating shaft 202. A holding mechanism (not shown) is provided at a lower end portion of the rotating shaft 202. The holding mechanism includes, for example, a rotation center and a rotation shaft of the test object S having a rotating body shape by bolting, screwing, or the like. And concentrically. For this reason, the test object S is
Together with the rotation operation.

【0019】図6中の符号206a,206bは軸受保
持用ナットであり、各玉軸受け203a,203bを回
転軸202に対して一定の位置に固定する。
Reference numerals 206a and 206b in FIG. 6 denote bearing holding nuts, which fix the respective ball bearings 203a and 203b at fixed positions with respect to the rotating shaft 202.

【0020】ケーシング204は、水平面上に設置さ
れ、かかる状態において、回転軸202を垂直方向に沿
った状態で支持する。このように、ケーシング204
は、その上部で回転軸202を支持しており、その一方
でケーシング204の下部は、試験対象物Sを収容する
収容部204aとなっている。この収容部204aは、
試験対象物Sが高速回転によって生じる応力により破砕
された場合に、その破片が外部に飛び散らないように、
試験対象物Sの周囲を密封した状態で覆っている。
The casing 204 is installed on a horizontal plane, and in such a state, supports the rotating shaft 202 along a vertical direction. Thus, the casing 204
Supports the rotating shaft 202 at the upper part thereof, while the lower part of the casing 204 is a storage part 204a for storing the test object S. This accommodation section 204a
When the test object S is crushed by the stress generated by the high-speed rotation, the fragments are prevented from scattering outside.
The periphery of the test object S is covered in a sealed state.

【0021】回転駆動手段205は、回転軸202の中
間部分に形成された従動歯車205aと、この従動歯車
205aと係合している主動歯車205bと、この主動
歯車205bを回転駆動するモータ205cとを有して
いる。
The rotation driving means 205 includes a driven gear 205a formed at an intermediate portion of the rotation shaft 202, a driving gear 205b engaged with the driven gear 205a, and a motor 205c for rotating and driving the driving gear 205b. have.

【0022】かかる構成により、高速回転試験装置20
0では、モータ205cの駆動が各歯車205a、20
5bを介して回転軸202に伝達され、試験対象物Sは
回転動作が付勢されえる。そして、モータ205cの回
転数制御により、試験対象物Sが所定の回転数まで加速
され、その際の耐久性が観察される。
With this configuration, the high-speed rotation test apparatus 20
0, the motor 205c is driven by the gears 205a,
The test object S is transmitted to the rotation shaft 202 via the reference numeral 5b, and the rotation of the test object S can be urged. Then, by controlling the rotation speed of the motor 205c, the test object S is accelerated to a predetermined rotation speed, and the durability at that time is observed.

【0023】また、この高速回転試験装置200では、
前述した高速回転式エネルギー貯蔵装置100と同様に
して、試験対象物Sの回転動作を付勢する手段としてモ
ータ205cに替えてタービンが利用される場合もあ
る。
In this high-speed rotation test apparatus 200,
As in the case of the high-speed rotary energy storage device 100 described above, a turbine may be used instead of the motor 205c as a means for urging the rotation of the test object S.

【0024】[0024]

【発明が解決使用とする課題】昨今、高速回転式エネル
ギー貯蔵装置100にあっては、回転数は数千[rpm]、
フライホイール総重量については数十〜数百[t]にまで
及び、高荷重、および、高速回転による玉軸受103a
へのアキシャル方向の負荷は、玉軸受103aの限界を
遥かに超える。玉軸受の限界が、フライホイールによる
電力エネルギー貯蔵装置の開発の大きな妨げとなってい
たと言っても過言ではない。
Recently, in the high-speed rotary energy storage device 100, the number of rotations is several thousand [rpm],
The total weight of the flywheel ranges from several tens to several hundreds [t], and the ball bearing 103a has a high load and a high speed rotation.
Axial load far exceeds the limit of the ball bearing 103a. It is no exaggeration to say that the limitations of ball bearings have hindered the development of power energy storage devices based on flywheels.

【0025】一方、高速回転試験装置200も同様に、
試験対象物Sは、近年ではトンオーダーの重量で、かつ
回転数も数千〜数万[rpm]という高速高荷重の供試体に
対する要求が、急速に増大している。
On the other hand, the high-speed rotation test apparatus 200
In recent years, the demand for a high-speed and high-load test object S having a ton-order weight and a rotational speed of several thousands to several tens of thousands [rpm] has been rapidly increasing.

【0026】フライホイール101や試験対象物Sの過
大な荷重が繰り返し玉軸受103a,203aに与えら
れた時、図7に示すように、玉軸受の内輪や外輪の表面
にフレーキングFと呼ばれるうろこ状の損傷が生じる。
かかるフレーキングFの発生後、さらに回転動作を継続
した場合、回転軸102,202の回転状態が悪化し、
各玉軸受のみならず装置各部にまでも劣化や破損が生じ
る可能性があった。
When an excessive load on the flywheel 101 and the test object S is repeatedly applied to the ball bearings 103a and 203a, a scale called flaking F is formed on the surface of the inner and outer rings of the ball bearing as shown in FIG. Damage occurs.
When the rotation operation is further continued after the occurrence of the flaking F, the rotation state of the rotation shafts 102 and 202 deteriorates,
There is a possibility that deterioration or breakage may occur not only in each ball bearing but also in each part of the device.

【0027】さらにこれに加えて、従来の高速回転式エ
ネルギー貯蔵装置100及び高速回転試験装置200で
は、各回転軸102,202に高荷重と高速回転が同時
に作用すると、アキシャル方向の荷重が作用する玉軸受
103a,203aの負荷が過大となり、劣化が急速に
進み交換が必要となるため、その頻繁さが問題となって
いた。
In addition, in the conventional high-speed rotary energy storage device 100 and high-speed rotation test device 200, when a high load and a high-speed rotation act on each of the rotating shafts 102 and 202 simultaneously, an axial load acts. Since the load on the ball bearings 103a and 203a becomes excessively large and deteriorates rapidly and requires replacement, the frequency of the replacement has become a problem.

【0028】特に、エネルギー貯蔵を目的とするフライ
ホイールでは、玉軸受けの交換のための頻繁な装置停止
は経済性を著しく害する。あえて交換頻度を少なくして
も今度は軸受の摩擦損失が大きくなってしまうため、経
済性の改善とはならなかった。
In particular, in flywheels intended for energy storage, frequent stoppages of equipment for replacing ball bearings significantly impair economic efficiency. Even if the frequency of replacement was reduced, the friction loss of the bearing would increase, which did not improve the economic efficiency.

【0029】ここで、上述した高速回転式エネルギー貯
蔵装置100及び高速回転試験装置200において、各
回転軸102,202周りに最も多く使用される軸受
は、円筒ころ軸受と玉軸受であるが、重量物を高速回転
させる場合、アキシャル方向の荷重に対しては玉軸受を
用いる場合が多い。ここでいう高速回転とは、一般的に
は玉軸受のDNMが600,000以上のものを指し、DNM
値とは図8に示すように玉軸受の玉のピッチ円直径Dm
[mm]と回転数N[rpm]との積である。
Here, in the above-described high-speed rotary energy storage device 100 and high-speed rotary test device 200, the most frequently used bearings around the respective rotating shafts 102 and 202 are cylindrical roller bearings and ball bearings, but the weight is large. When rotating an object at a high speed, a ball bearing is often used for an axial load. The high-speed rotation referred to here generally refers to a ball bearing having a DNM of 600,000 or more,
The value is the pitch circle diameter Dm of the ball of the ball bearing as shown in FIG.
It is the product of [mm] and the rotation speed N [rpm].

【0030】一般的に、玉軸受のDNM値を小さくする
と、高速回転が可能となる反面、荷重に対する負荷容量
が減少する。回転体の重量化、高速回転化が進むにつ
れ、高回転数と高荷重に同じに対応できる玉軸受が要求
されているが、このような玉軸受は現実には存在してい
ない。玉軸受ではフライホイール101や試験対象物S
の重量がトンオーダーであれば玉軸受の許容回転数は数
千[rpm]程度である。従って、軸受の能力を越えた高荷
重の回転体を、高速で回転させるための荷重保持技術が
大きな課題となっている。
Generally, when the DNM value of the ball bearing is reduced, high speed rotation is possible, but the load capacity with respect to the load is reduced. As the weight of the rotating body increases and the speed of rotation increases, a ball bearing capable of coping with a high rotation speed and a high load is required, but such a ball bearing does not actually exist. For ball bearings, the flywheel 101 or the test object S
If the weight of the ball bearing is on the order of tons, the permissible rotation speed of the ball bearing is about several thousand [rpm]. Therefore, a load holding technique for rotating a high-load rotating body exceeding the capacity of the bearing at a high speed has become a major issue.

【0031】上記課題の解決策として、現存の技術につ
いて検討してみる。まず最初に、高荷重対策として、玉
軸受を大きくするという手段が考えられるが、この場合
DNM値を考慮する必要がある。玉軸受を大きくするこ
とは前述したDm値を大きくすることを意味し、DNM
値を限界値内に抑えるためには回転数を低くさせる必要
が生じ、本課題の解決には至らない。
As a solution to the above problem, an existing technique will be examined. First, as a countermeasure against a high load, a means of enlarging a ball bearing can be considered. In this case, it is necessary to consider a DNM value. Increasing the ball bearing means increasing the aforementioned Dm value.
In order to keep the value within the limit value, it is necessary to reduce the number of revolutions, and this problem cannot be solved.

【0032】玉軸受けの代替品として挙げられるテイル
テイングパッド軸受について考えてみる。図9にテイル
テイングパッド軸受300の構造を示す。テイルテイン
グパッド軸受300は、回転軸301と、この回転軸3
01に同心で固定状態で設けられた円板状のアキシャル
荷重保持円盤302と、このアキシャル荷重保持円盤3
02を上面と下面とから挟むようにして保持するティル
ティングパッド303とを備えている。符号Gは、アキ
シャル荷重保持円盤302とテイルテイングパッド30
3との間に供給される潤滑油を示している。
Consider a tailing pad bearing that can be cited as an alternative to a ball bearing. FIG. 9 shows the structure of the tailing pad bearing 300. The tailing pad bearing 300 includes a rotating shaft 301 and the rotating shaft 3.
01, a disk-shaped axial load holding disk 302 provided concentrically and in a fixed state, and the axial load holding disk 3
02 is provided with a tilting pad 303 for holding the sheet No. 02 from above and below. The symbol G represents the axial load holding disk 302 and the tailing pad 30.
3 shows the lubricating oil supplied between them.

【0033】かかる潤滑油Gは、アキシャル荷重保持円
盤302とティルティングパッド303との間の隙間に
浸透してくさび型の油膜を形成して推力負荷を負担す
る。このようなくさび膜を利用した推力軸受は高荷重に
対して有効であることは一般的に知られているが、高圧
潤滑油装置が必要となるため装置の巨大化が生じ、また
ティルティングパッド自体が摩擦損失が非常に大きいと
いうデメリットがあるため、高速回転式エネルギー貯蔵
装置及び高速回転試験装置での使用には適さない。
The lubricating oil G penetrates into a gap between the axial load holding disk 302 and the tilting pad 303 to form a wedge-shaped oil film to bear a thrust load. It is generally known that thrust bearings using such a wedge film are effective for high loads, but they require a high-pressure lubricating oil device, which makes the device bulky and tilting pads It itself has the disadvantage of very large friction loss and is not suitable for use in high-speed rotary energy storage devices and high-speed rotary test devices.

【0034】次に、玉軸受けの代替品として磁気軸受に
ついて考えてみる。図10に磁気軸受400の構造を示
す。磁気軸受400は、回転軸401と、この回転軸4
01に同心で固定状態で設けられた円板状のアキシャル
荷重保持円盤402と、アキシャル荷重保持円盤402
の上面側と下面側とに対で設けられた四つの磁気軸受部
材403a,403b,403c,403dと、回転軸
401を挟んで対で設けられた四つの磁気軸受部材40
4a,404b,404c,404dとを備えている。
Next, consider a magnetic bearing as an alternative to a ball bearing. FIG. 10 shows the structure of the magnetic bearing 400. The magnetic bearing 400 includes a rotating shaft 401 and the rotating shaft 4.
01, a disk-shaped axial load holding disk 402 provided concentrically and in a fixed state, and an axial load holding disk 402
Four magnetic bearing members 403a, 403b, 403c, 403d provided in pairs on the upper surface side and the lower surface side of the motor, and four magnetic bearing members 40 provided in pairs with the rotating shaft 401 interposed therebetween.
4a, 404b, 404c, and 404d.

【0035】磁気軸受部材403a,403b,403
c,403dは、アキシャル方向の荷重を受け、磁気軸
受部材404a,404b,404c,404dはラジ
アル方向の荷重を受ける。
The magnetic bearing members 403a, 403b, 403
c and 403d receive a load in the axial direction, and the magnetic bearing members 404a, 404b, 404c and 404d receive a load in the radial direction.

【0036】玉軸受の場合、軸に作用する荷重の保持や
円滑な回転を得るために玉が存在し、円筒ころ軸受につ
いても玉軸受と同様な理由で円筒ころが存在する。しか
し磁気軸受400では、磁気の特性を利用し、回転軸4
01やアキシャル荷重保持円盤402を非接触な状態に
保つことを特徴としている。
In the case of a ball bearing, a ball exists in order to maintain a load acting on the shaft and obtain smooth rotation, and a cylindrical roller bearing also has a cylindrical roller for the same reason as a ball bearing. However, in the magnetic bearing 400, utilizing the characteristics of magnetism, the rotating shaft 4
01 and the axial load holding disk 402 are kept in a non-contact state.

【0037】ラジアル方向については、磁気軸受部材4
04a,404bと磁気軸受部材404c,404dと
で回転軸401を左右両側からの吸引力によって、つり
合いを保ち続けて軸受と成す。アキシャル方向も同様
で、磁気軸受部材403a,403bと磁気軸受部材4
03c,403dとでアキシャル荷重保持円盤402を
上下両側からの吸引力によって、つり合いを保ち続けて
軸受と成す。
In the radial direction, the magnetic bearing member 4
The rotary shaft 401 is formed by the magnetic bearing members 404c, 404d and the magnetic bearing members 04a, 404b while maintaining the balance by the suction force from both the left and right sides. The same applies to the axial direction. The magnetic bearing members 403a and 403b and the magnetic bearing member 4
The axial load holding disk 402 is formed as a bearing by the suction force from both the upper and lower sides with 03c and 403d.

【0038】しかしながら、この磁気軸受400では、
各磁気軸受部材が一定の間隙を持って非接触で回転軸等
に対して配置されていることから、回転軸401の振動
が生じ易いという欠点がある。
However, in this magnetic bearing 400,
Since each magnetic bearing member is arranged with a certain gap in a non-contact manner with respect to the rotating shaft or the like, there is a disadvantage that vibration of the rotating shaft 401 is likely to occur.

【0039】しかし、高速回転時において機材などを破
損させないよう高い信頼性を保つために、回転軸401
の振動量は、アキシャル方向、ラジアル方向共に、高々
数百[μm]が許容限界である。しかし、かかる限界値以
内の振動を抑える高精度な制御を行う各磁気軸受部材の
磁気制御装置は実現されておらず、磁気軸受400にあ
ってはこのような要求に応えることは困難だった。
However, in order to maintain high reliability so as not to damage equipment during high-speed rotation, the rotating shaft 401
The maximum allowable vibration amount is several hundred [μm] in both the axial direction and the radial direction. However, a magnetic control device for each magnetic bearing member that performs high-precision control for suppressing vibration within the limit value has not been realized, and it has been difficult for the magnetic bearing 400 to meet such a requirement.

【0040】[0040]

【発明の目的】本願発明は、摩擦損失が小さく且つフラ
イホイール及び試験対象物の重量化並びにその回転の高
速化に対して有効に耐久し得る高速回転式エネルギー貯
蔵装置及び高速回転試験装置を提供することをその目的
とする。
An object of the present invention is to provide a high-speed rotary energy storage device and a high-speed rotary test device which have a small friction loss and can be effectively durable against the weight increase of the flywheel and the test object and the high-speed rotation thereof. Its purpose is to

【0041】[0041]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、余剰エネルギーを利用して錘を回転駆動し、当該錘
の慣性力によりエネルギーの貯蔵を行う高速回転式エネ
ルギー貯蔵装置において、高速回転を行う錘と、錘を保
持する回転軸と、この回転軸を,垂直方向に向けた状態
で,転がり軸受けを介して回転自在に支持する枠体と、
錘に回転動作を付勢する回転駆動手段と、を備えてい
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a high-speed rotary energy storage device for rotating a weight using surplus energy and storing energy by an inertial force of the weight. A rotating shaft that holds the weight, a frame that rotatably supports the rotating shaft via a rolling bearing with the rotating shaft oriented vertically.
Rotation driving means for urging the weight to rotate.

【0042】そして、錘を上方に吸引する力を磁力によ
り付勢する吸引付勢手段を有するという構成を採ってい
る。
In addition, a configuration is employed in which suction urging means for urging the weight upward by magnetic force is provided.

【0043】上記構成にあっては、回転軸を介して錘が
回転自在に支持され、その際の当該錘によるアキシャル
方向の荷重が転がり軸受けに付加される。かかる状態に
あって、吸引付勢手段により、錘が吸引される力が加え
られ、転がり軸受けに対する荷重が低減される。
In the above configuration, the weight is rotatably supported via the rotating shaft, and the axial load of the weight is applied to the rolling bearing at that time. In such a state, the force for sucking the weight is applied by the suction urging means, and the load on the rolling bearing is reduced.

【0044】そして、回転駆動手段により錘に回転トル
クが加えられ、当該錘は高速回転状態となる。これによ
り、高速回転式エネルギー貯蔵装置は、回転運動エネル
ギーを貯蔵した状態となる。そして、かかる状態にあっ
ても、転がり軸受けには本来よりも低減された荷重しか
付加されないので、かかる高速回転状態を好適に維持す
ることができる。
Then, a rotational torque is applied to the weight by the rotation driving means, and the weight enters a high-speed rotation state. Thereby, the high-speed rotary energy storage device is in a state of storing the rotational kinetic energy. Then, even in such a state, only a reduced load is applied to the rolling bearing, so that the high-speed rotation state can be suitably maintained.

【0045】また、回転駆動手段によるトルクの供給が
絶たれた状態にあっても、吸引付勢手段は上方に吸引す
る力を付勢するのみであるので、錘の慣性力に影響を及
ぼすことはない。このように、慣性により回転し続ける
錘から、回転軸を介してトルクを取り出し、貯留された
エネルギーの利用が行われる。
In addition, even if the supply of torque by the rotary driving means is cut off, the suction urging means only urges the upward suction force, which may affect the inertia force of the weight. There is no. In this way, torque is taken out from the weight that continues to rotate due to inertia via the rotating shaft, and the stored energy is used.

【0046】請求項2記載の発明では、上述の吸引付勢
手段を、錘又は回転軸に固定装備された磁性体からなる
被吸引板と、この被吸引板の上方近傍に位置し,枠体に
固定装備された電磁石とを含む構成としている。
According to a second aspect of the present invention, the above-mentioned suction urging means is provided with a suction plate made of a magnetic material fixedly mounted on a weight or a rotating shaft, and in the vicinity of above the suction plate, and a frame body. And an electromagnet fixedly mounted on the vehicle.

【0047】かかる構成にあっては、電磁石に通電が行
われ、被吸引板が上方に引き寄せられる力を受ける。こ
の被吸引板は、回転軸を介して錘に連結されているた
め、当該錘は上方に吸引される力が付勢され、転がり軸
受けに対するアキシャル方向の荷重が低減される。
In such a configuration, the electromagnet is energized and receives a force to pull the plate to be attracted upward. Since the plate to be sucked is connected to the weight via the rotating shaft, the weight is urged upward to be pulled, and the axial load on the rolling bearing is reduced.

【0048】請求項3記載の発明では、請求項2記載の
発明と同様の構成を備えると共に、吸引付勢手段が上述
の電磁石の磁場の強さを調節する制御手段を有してい
る。
According to a third aspect of the present invention, in addition to having the same configuration as the second aspect of the invention, the attraction urging means has a control means for adjusting the strength of the magnetic field of the electromagnet.

【0049】従って、かかる制御手段により、予め錘の
重量に対応して、転がり軸受けに付加されるアキシャル
方向の荷重が、少なくとも当該転がり軸受けの許容され
る荷重の範囲内となるように磁場の強さを調節し、かか
る状態の下で錘に回転トルクが付勢される。
[0049] Therefore, the above control means makes it possible to control the strength of the magnetic field so that the axial load applied to the rolling bearing in advance corresponding to the weight of the weight is at least within the range of the allowable load of the rolling bearing. The rotation torque is applied to the weight under such a condition.

【0050】また、上述の各構成にあっては、請求項4
記載の構成で示すように、被吸引板と電磁石との隙間
を、0.5〜2.0[mm]に設定することが望ましい。
Further, in each of the above structures,
As shown in the configuration, it is desirable to set the gap between the plate to be attracted and the electromagnet to 0.5 to 2.0 [mm].

【0051】請求項5記載の発明では、上記各構成に加
えて、回転駆動手段が、モータジェネレータを備えると
いう構成を採っている。ここでいうモータジェネレータ
とは、入出力軸を備え、電力の供給を受けて入出力軸か
らトルクを発生し、入出力軸からトルクを入力すること
により電力を発生するものをいう。
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the above-described configurations, a configuration is adopted in which the rotation driving means includes a motor generator. Here, the motor generator includes an input / output shaft, receives power, generates torque from the input / output shaft, and generates power by inputting torque from the input / output shaft.

【0052】かかる構成では、上述した各動作に加え
て、錘にトルクを付勢する際には、モータジェネレータ
に電力を供給する。また、錘が既に高速回転状態となっ
て回転運動エネルギーの貯蔵状態にある場合であって、
モータジェネレータに対する電力の供給が断たれるか或
いは供給量が少なくなった場合には、逆に入出力軸に錘
の慣性力によるトルクが入力され、当該モータジェネレ
ータが発電状態となって、貯蔵された回転運動エネルギ
ーが電力エネルギーとなって出力される。
In such a configuration, in addition to the above-described operations, power is supplied to the motor generator when the torque is applied to the weight. In the case where the weight is already in a high-speed rotation state and is in a state of storing rotational kinetic energy,
When the power supply to the motor generator is cut off or the supply amount is reduced, conversely, the torque due to the inertial force of the weight is input to the input / output shaft, and the motor generator enters a power generation state and is stored. The rotated kinetic energy is output as electric energy.

【0053】請求項6記載の発明は、高速回転に対する
耐久性を試験する高速回転試験装置において、試験対象
物を保持する回転軸と、この回転軸を,垂直方向に向け
た状態で,転がり軸受けを介して回転自在に支持する枠
体と、回転軸に任意の回転数で回転動作を付勢する回転
駆動手段と、を備えている。
According to a sixth aspect of the present invention, in a high-speed rotation test apparatus for testing durability against high-speed rotation, a rotating shaft for holding a test object and a rolling bearing with the rotating shaft oriented vertically. And a rotation driving means for urging the rotation shaft to rotate at an arbitrary number of rotations.

【0054】そして、枠体が、回転軸に保持された試験
対象物を収容する収容部を有し、試験対象物を上方に吸
引する力を磁力により付勢する吸引付勢手段を有すると
いう構成を採っている。
The frame has a housing portion for housing the test object held on the rotating shaft, and has a suction urging means for urging the force for sucking the test object upward by magnetic force. Has been adopted.

【0055】ここで、試験とは、例えば、試験対象物に
破断が生じるまで回転数が上げられ、かかる限界回転数
の観測を行ったり、或いは、一定の高速回転数の下で試
験対象物が耐久性を有するかを観測するものである。
Here, the test means, for example, that the number of revolutions is increased until the test object breaks, and that the limit number of revolutions is observed, or the test object is tested under a constant high-speed number of revolutions. It is to observe whether or not it has durability.

【0056】上記構成にあっては、まず、回転軸の下端
部に試験対象物が装着され、少なくとも当該回転軸の下
端部と試験対象物とが枠体の収容部に収容される。これ
により、回転軸を介して試験対象物が回転自在に支持さ
れ、その際の当該試験対象物によるアキシャル方向の荷
重が転がり軸受けに付加される。かかる状態にあって、
吸引付勢手段により、試験対象物に吸引力が加えられ、
転がり軸受けに対する荷重が低減される。
In the above configuration, first, the test object is mounted on the lower end of the rotating shaft, and at least the lower end of the rotating shaft and the test object are housed in the housing of the frame. As a result, the test object is rotatably supported via the rotary shaft, and a load in the axial direction by the test object at that time is applied to the rolling bearing. In such a state,
The suction urging means applies a suction force to the test object,
The load on the rolling bearing is reduced.

【0057】そして、回転駆動手段により試験の目標値
となる回転トルクが回転軸に加えられ、当該回転軸は、
試験対象物と共に高速回転状態となる。そして、かかる
状態にあっても、転がり軸受けには本来よりも低減され
た荷重しか付加されないので、かかる高速回転状態を好
適に維持することができる。
Then, a rotation torque serving as a test target value is applied to the rotation axis by the rotation driving means.
A high-speed rotation state is set together with the test object. Then, even in such a state, only a reduced load is applied to the rolling bearing, so that the high-speed rotation state can be suitably maintained.

【0058】請求項7記載の構成では、上述の吸引付勢
手段が、回転軸に固定装備された磁性体からなる被吸引
板と、この被吸引板の上方近傍に位置し,枠体に固定装
備された電磁石とを含む構成としている。
According to the seventh aspect of the present invention, the above-mentioned suction urging means is a suction plate made of a magnetic material fixedly mounted on the rotating shaft, and located near and above the suction plate and fixed to the frame. And a mounted electromagnet.

【0059】かかる構成にあっては、電磁石に通電が行
われ、被吸引板が上方に引き寄せられる力を受ける。こ
の被吸引板は、回転軸を介して試験対象物に連結されて
いるため、当該試験対象物は吸引力が付勢され、転がり
軸受けに対するアキシャル方向の荷重が低減される。
In such a configuration, the electromagnet is energized and receives a force to pull the plate to be attracted upward. Since the plate to be sucked is connected to the test object via the rotating shaft, the test object is energized by the suction force, and the axial load on the rolling bearing is reduced.

【0060】請求項8記載の構成では、請求項7記載の
発明と同様の構成を備えると共に、上述の吸引付勢手段
が、電磁石の磁場の強さを調節する制御手段を有してい
る。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a configuration similar to that of the seventh aspect of the present invention, and the attraction urging means has a control means for adjusting the strength of the magnetic field of the electromagnet.

【0061】従って、かかる制御手段により、予め試験
対象物の重量に対応して、転がり軸受けに付加されるア
キシャル方向の荷重が、少なくとも当該転がり軸受けの
許容される荷重の範囲内となるように磁場の強さを調節
し、かかる状態の下で試験対象物に回転トルクが付勢さ
れる。
Accordingly, the control means makes it possible to control the magnetic field so that the axial load applied to the rolling bearing in advance in accordance with the weight of the test object is at least within the allowable load range of the rolling bearing. The rotational torque is applied to the test object under such conditions.

【0062】また、請求項6,7又は8記載の各構成に
あっては、請求項9記載の構成で示すように、被吸引板
と電磁石との隙間を、0.5〜2.0[mm]に設定するこ
とが望ましい。
In each of the configurations described in claims 6, 7 and 8, the gap between the plate to be attracted and the electromagnet is set to 0.5 to 2.0 [ mm].

【0063】[0063]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態を図1示す。この第1の実施形態では、余剰
エネルギーを利用して錘としてのフライホイール2を回
転駆動し、当該フライホイール2の慣性力によりエネル
ギーの貯蔵を行う高速回転式エネルギー貯蔵装置10を
示している。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention.
1 is shown in FIG. In the first embodiment, a high-speed rotary energy storage device 10 that rotationally drives a flywheel 2 as a weight using surplus energy and stores energy by the inertial force of the flywheel 2 is shown.

【0064】この高速回転式エネルギー貯蔵装置10
は、高速回転を行うフライホイール2と、フライホイー
ル2を保持する回転軸3と、この回転軸3を,垂直方向
に向けた状態で,転がり軸受けとしての玉軸受け41,
42を介して回転自在に支持する枠体としてのケーシン
グ5と、フライホイール2に回転動作を付勢する回転駆
動手段としてのモータジェネレータ6と、フライホイー
ル2を上方に吸引する力を磁力により付勢する吸引付勢
手段7とを備えている。
This high-speed rotary energy storage device 10
Is a flywheel 2 that rotates at a high speed, a rotating shaft 3 that holds the flywheel 2, and a ball bearing 41 as a rolling bearing with the rotating shaft 3 oriented vertically.
A casing 5 as a frame body rotatably supported via 42, a motor generator 6 as a rotation driving means for urging the flywheel 2 to rotate, and a force for attracting the flywheel 2 upward by magnetic force. And a suction urging means 7 for urging.

【0065】以下、各部を説明する。Hereinafter, each part will be described.

【0066】まず、ケーシング5が水平面上に設置され
た状態において、当該ケーシング5によって、回転軸3
は垂直方向を向くように支持されている。また、回転軸
3は、その中間部よりやや上となる位置と下端部とにそ
れぞれ玉軸受け41,42が装備され、これらを介して
ケーシング5に保持されることによりその回転を自在と
している。
First, in a state where the casing 5 is set on a horizontal plane, the casing 5
Are supported so as to face in the vertical direction. Further, the rotating shaft 3 is provided with ball bearings 41 and 42 at a position slightly above the intermediate portion and a lower end portion, respectively, and is rotatable by being held by the casing 5 via these.

【0067】上方に位置する玉軸受け41は、主にアキ
シャル方向(回転軸3に沿った方向)の荷重を受ける。
また、下方に位置する42は、主にラジアル方向(回転
半径に沿った方向)の荷重を受ける。これら各玉軸受け
41,42は、許容荷重が2[t]のものが使用されてい
る。また、図1中の符号43,44は軸受保持用ナット
であり、各玉軸受け41,42を回転軸3に対して一定
の位置に固定する。なお、玉軸受け42については、専
らラジアル方向の荷重を受けるため、ころ軸受けを使用
しても良い。
The ball bearing 41 located above receives a load mainly in the axial direction (the direction along the rotating shaft 3).
The lower part 42 mainly receives a load in the radial direction (the direction along the radius of rotation). Each of the ball bearings 41 and 42 has an allowable load of 2 [t]. Reference numerals 43 and 44 in FIG. 1 denote bearing holding nuts, which fix the ball bearings 41 and 42 at fixed positions with respect to the rotating shaft 3. In addition, since the ball bearing 42 receives only a load in the radial direction, a roller bearing may be used.

【0068】回転軸3の下端部近傍には、フライホイー
ル2が固定装備されている。このフライホイール2は、
回転軸3を中心とする回転体形状に形成されており、当
該回転軸3に固定されているため、当該回転軸3と一体
となって回転動作が行われる。この高速回転式エネルギ
ー貯蔵装置10では、回転軸3とこれに固定装備される
各構成との全体重量が7[t]となるように、このフライ
ホイール2の重量が設定されている。
The flywheel 2 is fixedly provided near the lower end of the rotating shaft 3. This flywheel 2
Since it is formed in the shape of a rotating body around the rotating shaft 3 and is fixed to the rotating shaft 3, the rotating operation is performed integrally with the rotating shaft 3. In the high-speed rotary energy storage device 10, the weight of the flywheel 2 is set so that the total weight of the rotary shaft 3 and each component fixedly mounted thereto is 7 [t].

【0069】ケーシング5は、その内部に、回転軸3に
固定装備された状態にあるフライホイール2を密閉状態
で隔離する隔壁51(図1に二点差線で示す)を備えて
いる。かかる隔壁51には、回転軸3が貫通している
が、当該回転軸3と隔壁51との間には、気密性を維持
する図示しない気密シールと、回転軸3の上部で使用さ
れる潤滑油がフライホイール2側に侵入しないように図
示しないオイルシールが装備されている。図1における
符号21は、フライホイール保持用ナットであり、フラ
イホイール2を回転軸3に対して一定の位置に固定す
る。
The casing 5 is provided therein with a partition wall 51 (shown by a two-dot line in FIG. 1) for isolating the flywheel 2 fixedly mounted on the rotating shaft 3 in a sealed state. The rotating shaft 3 penetrates the partition 51, and between the rotating shaft 3 and the partition 51, a hermetic seal (not shown) for maintaining airtightness and lubrication used at an upper portion of the rotating shaft 3 are provided. An oil seal (not shown) is provided to prevent oil from entering the flywheel 2 side. Reference numeral 21 in FIG. 1 denotes a flywheel holding nut, which fixes the flywheel 2 at a fixed position with respect to the rotating shaft 3.

【0070】さらに、ケーシング5の内部における隔壁
51により密閉されたフライホイール2側の領域は、図
示しない真空ポンプと連通しており、フライホイール2
の回転時には、かかる領域内は真空状態にされる。これ
により、フライホイール2は高速回転状態でも空気抵抗
の影響を受けなくなり、慣性力による回転状態を良好に
維持することができる。
Further, an area on the flywheel 2 side sealed by the partition wall 51 inside the casing 5 is communicated with a vacuum pump (not shown).
During the rotation of, a vacuum is created in such a region. Thus, the flywheel 2 is not affected by the air resistance even in the high-speed rotation state, and the rotation state due to the inertial force can be favorably maintained.

【0071】フライホイール2の上方であって玉軸受け
41の下方において、回転軸3は、モータジェネレータ
6と係合している。このモータジェネレータ6は、回転
軸3の中間部に固定装備された回転子61と、ケーシン
グ5側に固定装備された固定子62とを有している。こ
の固定子62は、回転子61を取り囲むように且つ近接
してケーシング5に装備されている。このモータジェネ
レータ6は、電力の供給を受けて回転子61からトルク
を発生し、逆に回転子61からトルクを入力することに
より電力を発生する。
The rotary shaft 3 is engaged with the motor generator 6 above the flywheel 2 and below the ball bearing 41. The motor generator 6 has a rotor 61 fixedly provided at an intermediate portion of the rotating shaft 3 and a stator 62 fixedly mounted on the casing 5 side. The stator 62 is mounted on the casing 5 so as to surround and close to the rotor 61. The motor generator 6 receives the supply of electric power and generates torque from the rotor 61, and conversely generates electric power by inputting torque from the rotor 61.

【0072】回転軸3の上端部近傍の位置には、吸引付
勢手段7が配置されている。この吸引付勢手段7は、回
転軸3から受ける玉軸受け41に対するアキシャル方向
の荷重を低減するために設けられている。
At a position near the upper end of the rotating shaft 3, a suction urging means 7 is arranged. The suction urging means 7 is provided to reduce the axial load on the ball bearing 41 received from the rotating shaft 3.

【0073】この吸引付勢手段7は、回転軸3の上端部
に固定装備された磁性体からなる被吸引板71と、この
被吸引板71の上方近傍に位置し,ケーシング5に固定
装備された電磁石としてのコイル72と、このコイル7
2の磁場の強さを調節する制御手段73とを有してい
る。
The suction urging means 7 is a magnetically attracted plate 71 which is fixedly mounted on the upper end of the rotating shaft 3, and is located near and above the plate 71, and is fixedly mounted on the casing 5. And a coil 72 as an electromagnet.
And control means 73 for adjusting the strength of the second magnetic field.

【0074】上述の被吸引板71は磁性体からなる円板
であり、その中心部を貫通された状態で回転軸3に固定
装備されている。図1中の符号711は、回転軸3の一
定位置に被吸引板71を固定する被吸引板固定用ナット
である。
The above-mentioned suction target plate 71 is a disk made of a magnetic material, and is fixedly mounted on the rotating shaft 3 in a state where it passes through the center. Reference numeral 711 in FIG. 1 is a suction plate fixing nut for fixing the suction plate 71 at a fixed position on the rotating shaft 3.

【0075】コイル72は、通電されると自己インダク
タンスを発生し、被吸引板71を吸引する。このコイル
72は、その中心線が回転軸3と同一線上となる位置に
おいて、被吸引板71と接近した状態でケーシング5の
一部を成す蓋部材52の下面部に固定装備されている。
このコイル72と被吸引板71との間隔は、0.5〜
2.0[mm]程に設定されている(図1では、これらが接
触していないことを示すために実際よりも広い間隔で表
現している)。
The coil 72 generates a self-inductance when energized, and attracts the plate 71 to be attracted. The coil 72 is fixedly mounted on the lower surface of the lid member 52 forming a part of the casing 5 in a position where the center line thereof is on the same line as the rotating shaft 3 and in a state of being close to the plate 71 to be sucked.
The distance between the coil 72 and the plate 71 to be attracted is 0.5 to
It is set to about 2.0 [mm] (in FIG. 1, they are shown at a wider interval than actual in order to show that they are not in contact with each other).

【0076】制御手段73は、コイル72へ電流を流す
ための直流電源731と、後述するロードセル55の出
力が表示される図示しない表示パネルを備え直流電源7
31の出力電流を設定入力する操作盤732と、この操
作盤732からの入力値に応じて直流電源731から電
流を出力させる電源制御回路733とを備えている。
The control means 73 includes a DC power supply 731 for supplying a current to the coil 72 and a display panel (not shown) on which an output of a load cell 55 described later is displayed.
An operation panel 732 for setting and inputting the output current of the power supply 31 and a power supply control circuit 733 for outputting a current from the DC power supply 731 in accordance with an input value from the operation panel 732 are provided.

【0077】また、操作盤732には、ロードセル55
の出力が一定となるように電源制御回路733の制御を
行う定荷重付加機能を設けても良い。
The operation panel 732 includes a load cell 55.
A constant load adding function for controlling the power supply control circuit 733 so that the output of the power supply becomes constant may be provided.

【0078】ケーシング5は、被吸引板72よりも低位
置にある他の構成のほとんどを収容する上部が開口した
ケーシング本体53と、このケーシング本体53の開口
部を閉塞する上述の蓋部材52とに分離可能であり、当
該蓋部材52とケーシング本体53との間には、スペー
サ54と荷重検出手段としてのロードセル55とを介挿
している。図1中の符号56は、スペーサ54及びロー
ドセル55を蓋部材52に固定するための止めネジであ
る。
The casing 5 has a casing main body 53 having an opening at an upper portion for accommodating most of the other components located at a position lower than the plate 72 to be sucked, and the above-mentioned lid member 52 for closing the opening of the casing main body 53. A spacer 54 and a load cell 55 as load detecting means are interposed between the lid member 52 and the casing main body 53. Reference numeral 56 in FIG. 1 denotes a set screw for fixing the spacer 54 and the load cell 55 to the lid member 52.

【0079】このロードセル55は、被吸引板71とコ
イル72との間の引力を検出するためのセンサである。
即ち、コイル72に通電が行われ被吸引板71を吸引す
ると、蓋部材53及びスペーサ54を介してロードセル
55に荷重が付加されることとなるが、ロードセル55
は、その際に付加された荷重に応じて検出信号を制御手
段73に出力する。なお、ロードセル55は、コイル7
2と被吸引板71との間の引力を検出することができる
他の応力センサであっても良い。
The load cell 55 is a sensor for detecting an attractive force between the plate 71 to be sucked and the coil 72.
That is, when the coil 72 is energized and the plate 71 to be sucked is sucked, a load is applied to the load cell 55 via the lid member 53 and the spacer 54.
Outputs a detection signal to the control means 73 in accordance with the load applied at that time. The load cell 55 includes the coil 7
Another stress sensor that can detect an attractive force between the suction plate 2 and the plate 71 to be sucked may be used.

【0080】ここで、上述のロードセル55の出力に基
づいて測定されたコイル72の特性を図2に示す。かか
る図2の説明の前提として付記すると、回転軸3,被吸
引板71,モータジェネレータ6の回転子61及びフラ
イホイール2の総重量は7[t]に設定されている。これ
ら総重量に基づく荷重は、前述したように、ほとんど玉
軸受け41に付加される構造であるが、玉軸受け41の
許容荷重は2[t]であるため、吸引付勢手段7のコイル
72は、少なくとも5[t]以上の引力で被吸引板71を
吸引しなければならない。
FIG. 2 shows the characteristics of the coil 72 measured based on the output of the load cell 55 described above. As a premise of the description of FIG. 2, the total weight of the rotating shaft 3, the plate 71 to be sucked, the rotor 61 of the motor generator 6, and the flywheel 2 is set to 7 [t]. As described above, the load based on the total weight is almost added to the ball bearing 41. However, since the allowable load of the ball bearing 41 is 2 [t], the coil 72 of the suction urging means 7 is , The plate 71 to be sucked must be sucked with an attractive force of at least 5 [t] or more.

【0081】制御手段73にあっては、操作盤732か
ら入力するデジタル値を大きくすると、これに伴い電源
制御回路733では、直流電源731からコイル72に
通電する電流値が大きくなる。図2(A)は、入力する
デジタル値の値を順々に大きくして、これによりだんだ
ん大きくなるコイル72の吸引力をロードセル55によ
り検出し、その出力及びそれに基づく吸引力の変化を示
している。また、図2(B)は、これとは逆に、入力す
るデジタル値の値を順々に小さくして、これによりだん
だん小さくなるコイル72の吸引力をロードセル55に
より検出し、その出力及びそれに基づく吸引力の変化を
示している。各図の一番左にデジタル値を示し、その隣
にこれによりコイル72に入力される電流値を示し、そ
の隣にロードセル55の出力に基づく検出された吸引力
を示し、一番右側にロードセル55の出力を示してい
る。
In the control means 73, when the digital value input from the operation panel 732 is increased, the power supply control circuit 733 increases the current value supplied from the DC power supply 731 to the coil 72. FIG. 2A shows that the input digital value is gradually increased, the attraction force of the coil 72 which is gradually increased by this is detected by the load cell 55, and the output thereof and the change of the attraction force are shown. I have. 2B, on the contrary, the input digital value is gradually reduced, the attraction force of the coil 72, which is gradually reduced by this, is detected by the load cell 55, and the output and the output thereof are detected. 6 shows a change in suction force based on the suction force. The digital value is shown at the leftmost of each figure, the current value inputted to the coil 72 is shown next to the digital value, the suction force detected based on the output of the load cell 55 is shown next to the digital value, and the load cell is shown at the rightmost side. 55 shows the output.

【0082】図2によれば、ロードセル55によって設
定したデジタル値によって電流値を制御し、それによっ
て吸引力を制御し、さらに吸引力とそれに対するロード
セル5へのフィードバック値に相関があることがわか
る。
FIG. 2 shows that the current value is controlled by the digital value set by the load cell 55, thereby controlling the suction force, and furthermore, there is a correlation between the suction force and the corresponding feedback value to the load cell 5. .

【0083】前述したように、コイル72は、その吸引
力によって5[t]に相当する荷重を負担する必要があ
る。図2に示すように、操作盤732から入力するデジ
タル値を1,800に設定することにより、電磁石は5
トン相当に当たる5,104[kgf]の吸引力で被吸引板
71を吸引することができる。従って、玉軸受41に作
用する荷重を許容荷重内の2[t]とすることができる。
As described above, it is necessary for the coil 72 to bear a load corresponding to 5 [t] by its attractive force. As shown in FIG. 2, by setting the digital value input from the operation panel 732 to 1,800, the
The suction target plate 71 can be sucked with a suction force of 5,104 [kgf] corresponding to tons. Therefore, the load acting on the ball bearing 41 can be set to 2 [t] within the allowable load.

【0084】以下、上記各構成から成る高速回転式エネ
ルギー貯蔵装置10の動作を説明する。
The operation of the high-speed rotary energy storage device 10 having the above-described configuration will be described below.

【0085】まず、操作盤732により前述したように
デジタル値を1,800に設定する。これにより、コイ
ル72は、およそ5[t]に相当する力で被吸引板71を
吸引し、回転軸3を支持する玉軸受け41のアキシャル
方向の荷重が許容荷重内の2[t]以下となる。かかる状
態において、外部から供給される電力によりモータジェ
ネレータ6が駆動し、回転軸3を介してフライホイール
2にトルクが付勢され、当該フライホイール2は高速回
転状態となる。
First, the digital value is set to 1,800 by the operation panel 732 as described above. As a result, the coil 72 sucks the plate to be sucked 71 with a force corresponding to approximately 5 [t], and the axial load of the ball bearing 41 supporting the rotating shaft 3 is 2 [t] or less within the allowable load. Become. In such a state, the motor generator 6 is driven by electric power supplied from the outside, and torque is urged to the flywheel 2 via the rotating shaft 3, so that the flywheel 2 enters a high-speed rotation state.

【0086】これにより、高速回転式エネルギー貯蔵装
置10は、回転運動エネルギーを貯蔵した状態となる。
そして、かかる状態にあっても、玉軸受け41には本来
よりも低減された荷重しか付加されないので、かかる高
速回転状態を好適に維持することができる。
Thus, the high-speed rotary energy storage device 10 is in a state in which the rotational kinetic energy is stored.
Even in such a state, only a reduced load is applied to the ball bearings 41 from the original, so that the high-speed rotation state can be suitably maintained.

【0087】また、モータジェネレータ6に対する電力
の供給量が低減するか断たれるかすると、フライホイー
ル2はその重量に基づいた慣性力により、逆に回転軸3
を介してモータジェネレータ6にトルクを与え、これに
より、モータジェネレータ6は外部に電力を出力する。
このように、慣性により回転し続けるフライホイール2
から、回転軸3を介してトルクを取り出し、貯留された
エネルギーの利用が行われる。
When the amount of electric power supplied to the motor generator 6 is reduced or cut off, the flywheel 2 is conversely rotated by the inertia force based on its weight.
, The motor generator 6 is supplied with torque, whereby the motor generator 6 outputs electric power to the outside.
Thus, the flywheel 2 that keeps rotating due to inertia
, The torque is extracted via the rotating shaft 3 and the stored energy is used.

【0088】以上のように、この高速回転式エネルギー
貯蔵装置10では、吸引付勢手段7のコイル72により
被吸引板71を吸引し、玉軸受け41に付加されるアキ
シャル方向の荷重を低減するため、過大な重量のフライ
ホイール2を装備した場合であって、例えば、DNM値
が600,000以上の高荷重高速回転状況下であって
も、玉軸受けでのエネルギー損失や玉軸受の発熱による
焼付等を有効に回避することができ、一般に許容荷重が
小さくなる高速回転に適した玉軸受け41を選定するこ
とが可能である。従って、大重量のフライホイール2を
高速回転させることができ、エネルギー貯蔵量の大きな
高速回転式エネルギー貯蔵装置10を提供することが可
能となった。また、アキシャル方向の荷重の低減により
玉軸受け41の耐久性を長期に渡って維持することがで
きるようになるため、玉軸受け交換のための装置の停止
を行う頻度を低減し、長時間に渡ってエネルギーを保存
することが可能となると共に交換によるエネルギーの損
失を低減させることが可能となる。同時に、玉軸受けの
交換作業の繁雑性も解消することができる。
As described above, in the high-speed rotary energy storage device 10, the suction target plate 71 is sucked by the coil 72 of the suction urging means 7 to reduce the axial load applied to the ball bearing 41. In the case where the flywheel 2 having an excessive weight is equipped, for example, even under a high-load high-speed rotation condition with a DNM value of 600,000 or more, seizure due to energy loss in the ball bearings and heat generation of the ball bearings. And the like can be effectively avoided, and it is possible to select a ball bearing 41 suitable for high-speed rotation where the allowable load is generally small. Therefore, the flywheel 2 having a large weight can be rotated at a high speed, and the high-speed rotary energy storage device 10 having a large energy storage amount can be provided. Further, since the durability of the ball bearings 41 can be maintained for a long period of time by reducing the load in the axial direction, the frequency of stopping the device for replacing the ball bearings can be reduced, and the ball bearings can be maintained for a long time. Energy can be saved and energy loss due to exchange can be reduced. At the same time, the complexity of replacing the ball bearings can be eliminated.

【0089】また、玉軸受け41により、大重量のフラ
イホイール2の高速回転を自在とするため、当該フライ
ホイール2及び回転軸3を、高速回転時にあってもアキ
シャル方向及びラジアル方向に対して低い振動量で回転
状態を維持することができる。従って、高速回転時にお
いて各部に劣化を生じせしめる不都合を有効に改善し、
装置の信頼性を高く維持することが可能である。
In addition, since the ball bearing 41 enables the high-speed rotation of the heavy flywheel 2, the flywheel 2 and the rotating shaft 3 are lower in the axial direction and the radial direction even at the time of high-speed rotation. The rotation state can be maintained by the amount of vibration. Therefore, it is possible to effectively improve the inconvenience of causing each part to deteriorate at the time of high-speed rotation,
It is possible to maintain high reliability of the device.

【0090】また、吸引付勢手段7が、コイル72と被
吸引板71とを有するため、必要に応じて、コイル72
への通電を行い、回転軸3全体に吸引力を付勢すること
が可能となる。
Since the suction urging means 7 has the coil 72 and the plate 71 to be sucked, the coil
, The suction force can be applied to the entire rotating shaft 3.

【0091】さらに、吸引付勢手段7が制御手段73を
有しているため、被吸引板71に対する吸引力を自在に
調節することができ、フライホイール2の重量設定を任
意に行うことが可能となる。
Further, since the suction urging means 7 has the control means 73, the suction force on the plate 71 to be sucked can be freely adjusted, and the weight of the flywheel 2 can be arbitrarily set. Becomes

【0092】また、被吸引板71とコイル72との隙間
を0.5〜2.0[mm]に設定することにより、コイル7
2による被吸引板71に対する吸引力が安定し、玉軸受
け41に対するアキシャル方向の荷重を常に安定して低
減させることができ、装置の信頼性をより向上すること
が可能となる。
By setting the gap between the plate 71 to be sucked and the coil 72 to 0.5 to 2.0 [mm], the coil 7
2, the suction force on the plate 71 to be sucked is stabilized, and the axial load on the ball bearing 41 can be constantly and stably reduced, so that the reliability of the device can be further improved.

【0093】また、回転駆動手段をモータジェネレータ
6としているため、貯蔵された回転運動エネルギーを電
気エネルギーとして出力することが可能である。また、
貯蔵された回転運動エネルギーを回転軸3から取り出す
ための独立した手段を設ける必要がなく、装置の部品点
数の低減による生産性の向上、及び装置全体の小型化を
図ることが可能となる。
Further, since the rotation driving means is the motor generator 6, it is possible to output the stored rotational kinetic energy as electric energy. Also,
It is not necessary to provide an independent means for taking out the stored rotational kinetic energy from the rotating shaft 3, so that it is possible to improve the productivity by reducing the number of parts of the apparatus and to reduce the size of the entire apparatus.

【0094】なお、この第1の実施形態では、フライホ
イール2を含む回転軸3全体の重量が7[t]の場合を例
として説明したが、この重量に限定するものではなく、
当然のことながら7[t]を超える重量であっても良い。
その場合、コイルには、フライホイールの重量に応じた
電流が通電される。また、上記高速回転式エネルギー貯
蔵装置10では、回転駆動手段としてモータジェネレー
タが使用されているが、特にこれに限定しない。例え
ば、通常のモータでも良いし、或いはエアタービンを使
用しても良い。これらを使用する場合には、回転軸3の
一端部をケーシング5の外部に露出し、或いは伝達機構
を設け、回転軸3からトルクを取り出すことにより貯蔵
したエネルギーを使用することが望ましい。
In the first embodiment, the case where the total weight of the rotating shaft 3 including the flywheel 2 is 7 [t] has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case.
As a matter of course, the weight may exceed 7 [t].
In this case, a current corresponding to the weight of the flywheel is supplied to the coil. In the above-described high-speed rotary energy storage device 10, a motor generator is used as the rotation driving means, but the present invention is not particularly limited to this. For example, a normal motor or an air turbine may be used. When these are used, it is desirable to expose one end of the rotating shaft 3 to the outside of the casing 5 or to provide a transmission mechanism and to use the energy stored by extracting torque from the rotating shaft 3.

【0095】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態を図3に示す。この第2の実施形態では、通常回転状
態で使用する工業製品(例えば、ファン)を試験対象物
Sとして、当該試験対象物Sの安全回転数を上回る加速
度で回転させ、かかる条件下での試験対象物Sの耐久性
を試験する高速回転試験装置10Aを示している。ま
た、その試験によっては、試験対象物に破壊が生じるま
で回転数を上げる場合もある。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, an industrial product (for example, a fan) used in a normal rotation state is used as a test object S and rotated at an acceleration exceeding the safe rotation speed of the test object S. The high-speed rotation test device 10A for testing the durability of the object S is shown. Further, depending on the test, the rotation speed may be increased until the test object is broken.

【0096】この高速回転試験装置10Aは、試験対象
物Sを保持する回転軸3Aと、この回転軸3Aを,垂直
方向に向けた状態で,転がり軸受けとしての玉軸受け4
1A,42Aを介して回転自在に支持する枠体としての
ケーシング5Aと、回転軸3Aに回転動作を付勢する回
転駆動手段6Aと、試験対象物Sを上方に吸引する力を
磁力により付勢する吸引付勢手段7Aとを備えている。
The high-speed rotation test apparatus 10A includes a rotating shaft 3A for holding the test object S, and a ball bearing 4 as a rolling bearing with the rotating shaft 3A oriented vertically.
A casing 5A as a frame rotatably supported via 1A and 42A, a rotation driving means 6A for urging the rotating shaft 3A to rotate, and a magnetic force for attracting the test object S upward. Suction urging means 7A.

【0097】以下、各部を説明する。Hereinafter, each unit will be described.

【0098】まず、試験対象物Sは、高速回転に対する
耐久性が試験される回転体形状の物体である。この高速
回転試験装置10Aでは、試験対象物Sは数[t]の物を
対象としている。具体的には、ここでは7[t]近くの重
量の物とする。上記の回転軸3Aは、ケーシング5が水
平面上に設置された状態において、当該ケーシング5A
によって、垂直方向を向くように支持されている。ま
た、回転軸3Aは、その中間部よりやや上となる位置と
下端部とにそれぞれ玉軸受け41A,42Aが装備さ
れ、これらを介してケーシング5Aに保持されることに
よりその回転を自在としている。
First, the test object S is a rotating object whose durability against high-speed rotation is tested. In the high-speed rotation test apparatus 10A, the test object S is an object of several [t]. Specifically, it is assumed here that the weight is about 7 [t]. When the casing 5 is installed on a horizontal plane, the rotating shaft 3A
Is supported so as to face in the vertical direction. The rotating shaft 3A is provided with ball bearings 41A and 42A at a position slightly above the intermediate portion and a lower end, respectively, and is rotatable by being held by the casing 5A via these.

【0099】上方に位置する玉軸受け41Aは、主にア
キシャル方向(回転軸3Aに沿った方向)の荷重を受け
る。また、下方に位置する42Aは、主にラジアル方向
(回転半径に沿った方向)の荷重を受ける。これら各玉
軸受け41A,42Aは、許容荷重が2[t]のものが使
用されている。また、図1中の符号43A,44Aは軸
受保持用ナットであり、各玉軸受け41A,42Aを回
転軸3Aに対して一定の位置に固定する。なお、玉軸受
け42Aについては、専らラジアル方向の荷重を受ける
ため、ころ軸受けを使用しても良い。
The ball bearing 41A located above receives a load mainly in the axial direction (direction along the rotating shaft 3A). The lower portion 42A mainly receives a load in the radial direction (a direction along the radius of rotation). Each of these ball bearings 41A and 42A has an allowable load of 2 [t]. Reference numerals 43A and 44A in FIG. 1 denote bearing holding nuts, which fix the respective ball bearings 41A and 42A at fixed positions with respect to the rotating shaft 3A. In addition, about the ball bearing 42A, since a load is mainly received in the radial direction, a roller bearing may be used.

【0100】回転軸3Aの下端部近傍には、図示しない
試験対象物Sの保持手段が設けられている。この保持手
段は、試験対象物Sを回転軸3Aと共に回転するように
固定するものであり、例えば、試験対象物Sがファン等
のような回転部品である場合には、ファンに設けられた
中央孔部に挿通され、ボルト締め等により着脱自在とす
る機構が用いられる。
In the vicinity of the lower end of the rotating shaft 3A, a holding means (not shown) for the test object S is provided. The holding means fixes the test object S so as to rotate together with the rotating shaft 3A. For example, when the test object S is a rotating part such as a fan, a center provided on the fan is provided. A mechanism that is inserted through the hole and is detachable by bolting or the like is used.

【0101】ケーシング5Aは、その一部として、回転
軸3Aに固定装備された状態にある試験対象物Sを密閉
状態で隔離する分離自在の収容部としての収容容器57
A(図3に二点差線で示す)を備えている。この収容容
器57Aは、開口した上部を密閉するための隔壁51A
を有しており、かかる隔壁51Aには、回転軸3Aが貫
通しているが、当該回転軸3Aと隔壁51Aとの間に
は、気密性を維持する図示しない気密シールと、回転軸
3Aの上部で使用される潤滑油が収容容器57A内部側
に侵入しないように図示しないオイルシールが装備され
ている。
The casing 5A has, as a part thereof, a storage container 57 as a separable storage section for isolating the test object S fixedly mounted on the rotating shaft 3A in a sealed state.
A (shown by a two-dot line in FIG. 3). The storage container 57A has a partition wall 51A for sealing the opened upper part.
The rotating shaft 3A penetrates through the partition 51A. Between the rotating shaft 3A and the partition 51A, an airtight seal (not shown) for maintaining airtightness, and a rotating shaft 3A are provided. An oil seal (not shown) is provided so that lubricating oil used in the upper portion does not enter the inside of the storage container 57A.

【0102】また、この収容容器57A及び隔壁51A
は、限界強度を超えて破砕した試験対象物Sの破片が装
置外部に飛散しないように、その壁面が充分な強度を有
するものが使用されている。さらに、収容容器57A
は、図示しない真空ポンプと連通しており、試験対象物
Sの回転時には、かかる収容容器57A内は真空状態に
される。これにより、試験対象物Sは高速回転状態でも
空気抵抗の影響を受けなくなり、風損による破損の発生
を防止し、高速回転による遠心力に対する耐久性のみの
試験を行うことができる。
The container 57A and the partition 51A
The one whose wall has sufficient strength is used so that fragments of the test object S crushed beyond the limit strength do not scatter outside the apparatus. Further, the storage container 57A
Is connected to a vacuum pump (not shown), and when the test object S rotates, the inside of the storage container 57A is evacuated. Thereby, the test object S is not affected by the air resistance even in the high-speed rotation state, the breakage due to the windage is prevented, and the test only for the durability against the centrifugal force due to the high-speed rotation can be performed.

【0103】玉軸受け41Aと玉軸受け42Aとの間に
おいて、回転軸3Aは、回転駆動手段6Aと係合してい
る。この回転駆動手段6Aは、回転軸3Aの中間部に固
定装備された従動歯車61Aと、これと係合する歯数の
多い伝達歯車62Aと、伝達歯車62Aの同一軸上で連
結された伝達用かさ歯車63Aと、この伝達用かさ歯車
63Aに駆動トルクを付勢する主動かさ歯車64Aと、
この主動かさ歯車64Aを駆動軸に備えた駆動モータ6
5Aとを有する構成となっている。駆動モータ65Aに
は、当該駆動モータ65Aを駆動するための電源とこの
電源から出力する電流値を調節する電源制御回路とその
電源制御回路を制御して駆動モータ65Aの回転数を設
定する入力手段とが併設されている(いずれも図示を省
略する)。駆動時における駆動モータ65Aの出力回転
は、各歯車を介してその回転数が増幅され、回転軸3A
に対して高速回転が付勢される。
The rotating shaft 3A is engaged with the rotation driving means 6A between the ball bearing 41A and the ball bearing 42A. The rotation driving means 6A includes a driven gear 61A fixedly provided at an intermediate portion of the rotation shaft 3A, a transmission gear 62A having a large number of teeth engaged with the driven gear 61A, and a transmission gear connected on the same axis as the transmission gear 62A. A bevel gear 63A, a main bevel gear 64A for urging a drive torque to the transmission bevel gear 63A,
A drive motor 6 having the main driven gear 64A on the drive shaft
5A. The drive motor 65A includes a power supply for driving the drive motor 65A, a power supply control circuit for adjusting a current value output from the power supply, and input means for controlling the power supply control circuit to set the rotation speed of the drive motor 65A. (All are not shown). The output rotation of the drive motor 65A at the time of driving is amplified through the respective gears, so that the rotation shaft 3A
, High-speed rotation is energized.

【0104】回転軸3Aの上端部近傍の位置には、吸引
付勢手段7Aが配置されている。この吸引付勢手段7A
は、回転軸3Aから受ける玉軸受け41Aに対するアキ
シャル方向の荷重を低減するために設けられている。
At a position near the upper end of the rotating shaft 3A, a suction urging means 7A is arranged. This suction urging means 7A
Is provided to reduce the axial load on the ball bearing 41A received from the rotating shaft 3A.

【0105】この吸引付勢手段7Aは、回転軸3Aの上
端部に固定装備された磁性体からなる被吸引板71A
と、この被吸引板71Aの上方近傍に位置し,ケーシン
グ5Aに固定装備された電磁石としてのコイル72A
と、このコイル72Aの磁場の強さを調節する制御手段
73Aとを有している。
The suction urging means 7A is a plate 71A made of a magnetic material fixedly mounted on the upper end of the rotating shaft 3A.
And a coil 72A as an electromagnet, which is located near the upper side of the plate 71A to be attracted and fixedly mounted on the casing 5A.
And control means 73A for adjusting the strength of the magnetic field of the coil 72A.

【0106】上述の被吸引板71Aは磁性体からなる円
板であり、その中心部を貫通された状態で回転軸3Aに
固定装備されている。図3中の符号711Aは、回転軸
3Aの一定位置に被吸引板71Aを固定する被吸引板固
定用ナットである。
The above-mentioned suction target plate 71A is a disk made of a magnetic material, and is fixedly mounted on the rotating shaft 3A while penetrating the center thereof. Reference numeral 711A in FIG. 3 denotes a suction plate fixing nut for fixing the suction target plate 71A at a fixed position on the rotating shaft 3A.

【0107】コイル72Aは、通電されると自己インダ
クタンスを発生し、被吸引板71Aを吸引する。このコ
イル72Aは、その中心線が回転軸3Aと同一線上とな
る位置において、被吸引板71Aと接近した状態でケー
シング5Aの一部を成す蓋部材52Aの下面部に固定装
備されている。このコイル72Aと被吸引板71Aとの
間隔は、0.5〜2.0[mm]程に設定されている(図3
では、これらが接触していないことを示すために実際よ
りも広い間隔で表現している)。
When the coil 72A is energized, it generates a self-inductance and attracts the plate 71A. The coil 72A is fixedly mounted on the lower surface of a lid member 52A forming a part of the casing 5A in a position where its center line is on the same line as the rotation shaft 3A and in a state of being close to the suctioned plate 71A. The distance between the coil 72A and the plate 71A is set to about 0.5 to 2.0 [mm] (FIG. 3).
, They are shown at wider intervals than actual to indicate that they are not touching.)

【0108】制御手段73Aは、コイル72Aへ電流を
流すための直流電源731Aと、後述するロードセル5
5Aの出力が表示される図示しない表示パネルを備え直
流電源731Aの出力電流を設定入力する操作盤732
Aと、この操作盤732Aからの入力値に応じて直流電
源731Aから電流を出力させる電源制御回路733A
とを備えている。
The control means 73A includes a DC power supply 731A for supplying a current to the coil 72A and a load cell 5 described later.
An operation panel 732 having a display panel (not shown) on which an output of 5A is displayed and for setting and inputting an output current of the DC power supply 731A
A and a power supply control circuit 733A for outputting a current from the DC power supply 731A in accordance with an input value from the operation panel 732A.
And

【0109】また、操作盤732Aには、当該操作盤7
32Aから入力設定された試験対象物Sの重量に基づい
て、試験対象物S,回転軸3A,被吸引板71Aの総重
量による荷重が玉軸受け41Aのアキシャル方向の限界
荷重を越えないように、電源制御回路733Aに対して
コイル72Aの通電量を所定量に調節させる制御を行う
定荷重付加機能を設けても良い。
The operation panel 732A includes the operation panel 7
Based on the weight of the test object S input from the 32A, the load due to the total weight of the test object S, the rotating shaft 3A, and the suctioned plate 71A does not exceed the axial limit load of the ball bearing 41A. A constant load adding function for controlling the power supply control circuit 733A to adjust the energization amount of the coil 72A to a predetermined amount may be provided.

【0110】ケーシング5Aは、被吸引板72Aよりも
低位置にある他の構成のほとんどを収容する上部が開口
したケーシング本体53Aと、このケーシング本体53
Aの開口部を閉塞する上述の蓋部材52Aとに分離可能
であり、当該蓋部材52Aとケーシング本体53Aとの
間には、スペーサ54Aと荷重検出手段としてのロード
セル55Aとを介挿している。図1中の符号56Aは、
スペーサ54A及びロードセル55Aを蓋部材52Aに
固定するための止めネジである。
The casing 5A includes a casing main body 53A having an open upper portion for accommodating most of the other components located at a lower position than the suctioned plate 72A, and a casing main body 53A.
A can be separated into the above-mentioned lid member 52A for closing the opening of A, and a spacer 54A and a load cell 55A as a load detecting means are interposed between the lid member 52A and the casing body 53A. Reference numeral 56A in FIG.
It is a set screw for fixing the spacer 54A and the load cell 55A to the lid member 52A.

【0111】このロードセル55Aは、被吸引板71A
とコイル72Aとの間の引力を検出するためのセンサで
ある。即ち、コイル72Aに通電が行われ被吸引板71
Aを吸引すると、蓋部材53A及びスペーサ54Aを介
してロードセル55Aに荷重が付加されることとなる
が、ロードセル55Aは、その際に付加された荷重に応
じて検出信号を制御手段73Aに出力する。なお、ロー
ドセル55Aは、コイル72Aと被吸引板71Aとの間
の引力を検出することができる他の応力センサであって
も良い。
The load cell 55A includes a plate 71A to be sucked.
It is a sensor for detecting an attractive force between the coil and the coil 72A. That is, power is supplied to the coil 72A and the plate 71
When A is sucked, a load is applied to the load cell 55A via the lid member 53A and the spacer 54A. The load cell 55A outputs a detection signal to the control means 73A according to the load applied at that time. . The load cell 55A may be another stress sensor that can detect an attractive force between the coil 72A and the plate 71A.

【0112】ここで、上述のロードセル55Aの出力に
基づいて測定されたコイル72Aの特性を図4に示す。
かかる図4の説明の前提として付記すると、回転軸3
A,被吸引板71A,試験対象物Sの総重量はほぼ7
[t]に到達する。これら総重量に基づく荷重は、前述し
たように、ほとんど玉軸受け41Aに付加される構造で
あるが、玉軸受け41Aの許容荷重は2[t]であるた
め、吸引付勢手段7Aのコイル72Aは、少なくとも5
[t]以上の引力で被吸引板71Aを吸引しなければなら
ない。
FIG. 4 shows the characteristics of the coil 72A measured based on the output of the load cell 55A.
As a premise of the description of FIG.
A, the total weight of the suction target plate 71A and the test object S is approximately 7
Reach [t]. As described above, the load based on the total weight is almost added to the ball bearing 41A. However, since the allowable load of the ball bearing 41A is 2 [t], the coil 72A of the suction urging means 7A is , At least 5
The to-be-sucked plate 71A must be sucked with an attractive force of [t] or more.

【0113】制御手段73Aにあっては、操作盤732
Aから入力するデジタル値を大きくすると、これに伴い
電源制御回路733Aでは、直流電源731Aからコイ
ル72Aに通電する電流値が大きくなる。図4(A)
は、入力するデジタル値の値を順々に大きくして、これ
によりだんだん大きくなるコイル72Aの吸引力をロー
ドセル55Aにより検出し、その出力及びそれに基づく
吸引力の変化を示している。また、図4(B)は、これ
とは逆に、入力するデジタル値の値を順々に小さくし
て、これによりだんだん小さくなるコイル72Aの吸引
力をロードセル55Aにより検出し、その出力及びそれ
に基づく吸引力の変化を示している。各図の一番左にデ
ジタル値を示し、その隣にこれによりコイル72Aに入
力される電流値を示し、その隣にロードセル55Aの出
力に基づく検出された吸引力を示し、一番右側にロード
セル55Aの出力を示している。
In the control means 73A, the operation panel 732
When the digital value input from A is increased, the power supply control circuit 733A accordingly increases the current value supplied from the DC power supply 731A to the coil 72A. FIG. 4 (A)
Indicates that the value of the input digital value is sequentially increased, the attraction force of the coil 72A that is gradually increased by this is detected by the load cell 55A, and the output and the change of the attraction force based thereon are shown. On the other hand, FIG. 4 (B) shows, on the contrary, the digital value to be inputted is gradually reduced, the attraction force of the coil 72A which is gradually reduced by this is detected by the load cell 55A, and the output and the output thereof are detected. 6 shows a change in suction force based on the suction force. The digital value is shown at the leftmost of each figure, the current value inputted to the coil 72A is shown next to the digital value, the suction force detected based on the output of the load cell 55A is shown next to the digital value, and the load cell is shown at the rightmost side. The output of 55A is shown.

【0114】図4によれば、ロードセル55Aによって
設定したデジタル値によって電流値を制御し、それによ
って吸引力を制御し、さらに吸引力とそれに対するロー
ドセル55Aへのフィードバック値に相関があることが
わかる。
FIG. 4 shows that the current value is controlled by the digital value set by the load cell 55A, thereby controlling the attraction force, and furthermore, the attraction force is correlated with the feedback value to the load cell 55A. .

【0115】前述したように、コイル72Aは、その吸
引力によって5[t]に相当する荷重を負担する必要があ
る。図4に示すように、操作盤732Aから入力するデ
ジタル値を1,800に設定することにより、電磁石は
5トン相当に当たる5,104[kgf]の吸引力で被吸引
板71Aを吸引することができる。従って、玉軸受41
Aに作用する荷重を許容荷重内の2[t]とすることがで
きる。
As described above, the coil 72A needs to bear a load corresponding to 5 [t] by its attraction. As shown in FIG. 4, by setting the digital value input from the operation panel 732A to 1,800, the electromagnet can suction the plate 71A with a suction force of 5,104 [kgf] corresponding to 5 tons. it can. Therefore, the ball bearing 41
The load acting on A can be set to 2 [t] within the allowable load.

【0116】以下、上記各構成から成る高速回転試験装
置10Aの動作を説明する。高速回転試験では、試験対
象物Sの安全回転数を上回る加速度で回転させ、かかる
条件下での試験対象物Sの耐久性を試験する。まず、ケ
ーシング5Aの収容容器57Aを取り外し、回転軸3A
の下端部の保持手段に試験対象物Sを取り付ける。そし
て、再び収容容器57Aを本体53Aに取り付け、ケー
シング5A自体を水平面上に設置する。次に、操作盤7
32Aにより前述したようにデジタル値を1,800に
設定する。これにより、コイル72Aは、およそ5[t]
に相当する力で被吸引板71Aを吸引し、回転軸3Aを
支持する玉軸受け41Aのアキシャル方向の荷重が許容
荷重内の2[t]以下となる。かかる状態において、回転
駆動手段6Aの駆動モータ65Aを併設された入力手段
により所定の回転数で駆動し、試験対象物Sを試験のた
めの目標回転数で回転させる。試験対象物Sは、目標回
転数で一定時間回転し、破砕を生じるか否かにより耐久
性が判断される。また、回転軸3A及び試験対象物Sの
高速回転状態の下、玉軸受け41Aには本来よりも低減
された荷重しか付加されないので、かかる高速回転状態
を好適に維持することができる。試験終了後にあって
は、試験対象物Sが耐久性を示した場合には、収容容器
57Aを本体53Aから取り外した後に、回転軸3Aか
ら当該試験対象物Sが取り外される。また、試験対象物
Sの耐久性が及ばなかった場合には、収容容器57A内
で破砕し、試験終了後に取り外された収容容器57A内
から当該試験対象物Sの破片が除去される。
Hereinafter, the operation of the high-speed rotation test apparatus 10A having the above-described configurations will be described. In the high-speed rotation test, the test object S is rotated at an acceleration exceeding the safe rotation speed, and the durability of the test object S under such conditions is tested. First, the housing container 57A of the casing 5A is removed, and the rotating shaft 3A
The test object S is attached to the holding means at the lower end of the test object. Then, the container 57A is attached to the main body 53A again, and the casing 5A itself is placed on a horizontal plane. Next, operation panel 7
32A, the digital value is set to 1,800 as described above. Thereby, the coil 72A is approximately 5 [t].
And the load in the axial direction of the ball bearing 41A that supports the rotating shaft 3A becomes 2 [t] or less within the allowable load. In this state, the drive motor 65A of the rotary drive unit 6A is driven at a predetermined rotational speed by the input unit provided therewith, and the test object S is rotated at the target rotational speed for the test. The durability of the test object S is determined based on whether or not the test object S rotates at a target rotation speed for a predetermined time and crushes. In addition, under the high-speed rotation state of the rotating shaft 3A and the test object S, only a reduced load is applied to the ball bearing 41A, so that the high-speed rotation state can be suitably maintained. After the test, if the test object S shows durability, the test object S is removed from the rotating shaft 3A after removing the storage container 57A from the main body 53A. If the durability of the test object S is not sufficient, the test object S is crushed in the storage container 57A, and the fragments of the test object S are removed from the storage container 57A removed after the test is completed.

【0117】以上のように、この高速回転試験装置10
Aでは、吸引付勢手段7Aのコイル72Aにより被吸引
板71Aを吸引し、玉軸受け41Aに付加されるアキシ
ャル方向の荷重を低減するため、重量の大きな試験対象
物Sに対して、例えば、DNM値が600,000以上
の高荷重高速回転状況下であっても、玉軸受でのエネル
ギー損失や玉軸受の発熱による焼付等を有効に回避する
ことができ、一般に許容荷重が小さくなる高速回転に適
した玉軸受け41Aを選定することが可能である。従っ
て、従来は高速回転状況下での試験が行えなかった重量
の大きな試験対象物Sであっても、良好に試験を行いう
る高速回転試験装置10Aを提供することが可能であ
る。
As described above, the high-speed rotation test apparatus 10
In A, the suction target plate 71A is sucked by the coil 72A of the suction urging means 7A, and the load in the axial direction applied to the ball bearing 41A is reduced. Even under high-load high-speed rotation conditions of 600,000 or more, it is possible to effectively avoid energy loss in the ball bearings and seizure due to heat generation of the ball bearings. It is possible to select a suitable ball bearing 41A. Therefore, it is possible to provide a high-speed rotation test apparatus 10A that can perform a good test even on a heavy test object S that could not be tested under high-speed rotation conditions.

【0118】また、玉軸受け41Aにより、重量の大き
な試験対象物Sの高速回転を自在とするため、当該試験
対象物S及び回転軸3Aについて、高速回転時にあって
もアキシャル方向及びラジアル方向に対して低い振動量
で回転状態を維持することができる。従って、高速回転
時において装置の各部に劣化を生じせしめる不都合を有
効に改善し、装置の信頼性を高く維持することが可能で
ある。また、アキシャル方向の荷重の低減により玉軸受
け41Aの耐久性を長期に渡って維持することができる
ようになるため、装置の長寿命化を図ることが可能とな
る。同時に、玉軸受けの交換作業の繁雑性も解消するこ
とができる。
In addition, since the ball bearing 41A allows the high-speed rotation of the heavy test object S, the test object S and the rotating shaft 3A can be rotated in the axial direction and the radial direction even during the high-speed rotation. The rotating state can be maintained with a low vibration amount. Therefore, it is possible to effectively improve the inconvenience of causing deterioration of each part of the apparatus at the time of high-speed rotation, and to maintain high reliability of the apparatus. In addition, since the durability of the ball bearing 41A can be maintained for a long period of time by reducing the load in the axial direction, the life of the device can be extended. At the same time, the complexity of replacing the ball bearings can be eliminated.

【0119】また、吸引付勢手段7Aが、コイル72A
と被吸引板71Aとを有するため、必要に応じて、コイ
ル72Aへの通電を行い、回転軸3A全体に吸引力を付
勢することが可能となる。
The suction urging means 7A is provided with a coil 72A.
And the plate to be sucked 71A, it is possible to energize the coil 72A and to apply a suction force to the entire rotating shaft 3A as necessary.

【0120】さらに、吸引付勢手段7Aが制御手段73
Aを有しているため、被吸引板71Aに対する吸引力を
自在に調節することができ、重量の異なる各種の試験対
象物Sに対する試験を行うことが可能となる。
Further, the suction urging means 7A is controlled by the control means 73.
Since A is provided, the suction force on the suction target plate 71A can be freely adjusted, and it is possible to perform tests on various test objects S having different weights.

【0121】また、被吸引板71Aとコイル72Aとの
隙間を0.5〜2.0[mm]に設定することにより、コイ
ル72Aによる被吸引板71Aに対する吸引力が安定
し、玉軸受け41Aに対するアキシャル方向の荷重を常
に安定して低減させることができ、装置の信頼性をより
向上することが可能となる。
Further, by setting the gap between the plate 71A to be sucked and the coil 72A to 0.5 to 2.0 [mm], the suction force of the coil 72A on the plate 71A to be sucked is stabilized, and The load in the axial direction can always be stably reduced, and the reliability of the device can be further improved.

【0122】なお、この第2の実施形態では、試験対象
物Sの重量がおよそ7[t]の場合を例として説明した
が、この重量に限定するものではなく、当然のことなが
ら7[t]を超える重量であっても良い。その場合、コイ
ル72Aには、試験対象物Sの重量に応じた電流が通電
される。また、上記高速回転試験装置10Aでは、回転
駆動手段の動力源として駆動モータが使用されている
が、回転数を自在に設定できる他の回転駆動手段を用い
ても良い。例えば、エアタービンやエンジン等の内燃機
関を使用しても良い。
In the second embodiment, the case where the weight of the test object S is about 7 [t] has been described as an example. However, the present invention is not limited to this weight. ]. In this case, a current corresponding to the weight of the test object S is supplied to the coil 72A. In the high-speed rotation test apparatus 10A, a drive motor is used as a power source of the rotation drive unit. However, another rotation drive unit that can freely set the number of rotations may be used. For example, an internal combustion engine such as an air turbine or an engine may be used.

【0123】[0123]

【発明の効果】請求項1記載の本願発明では、吸引付勢
手段により、回転軸に対して上方に向かう力を付勢する
ため、回転軸を支持する転がり軸受けに付加されるアキ
シャル方向の荷重を低減し、過大な重量の錘を装備した
場合であって、例えば、DNM値が600,000以上
の高荷重高速回転状況下であっても、転がり軸受でのエ
ネルギー損失や転がり軸受の発熱による焼付等を有効に
回避することができ、一般にアキシャル方向の許容荷重
が小さくなる高速回転に適した転がり軸受けを選定する
ことが可能である。従って、大重量の錘を高速回転させ
ることができ、エネルギー貯蔵量の大きな高速回転式エ
ネルギー貯蔵装置を提供することが可能である。
According to the first aspect of the present invention, since the suction urging means urges the upward force against the rotating shaft, the axial load applied to the rolling bearing that supports the rotating shaft. In the case where the weight is reduced and the weight is excessively large, for example, even under a high-load high-speed rotation condition with a DNM value of 600,000 or more, energy loss due to the rolling bearing and heat generation of the rolling bearing may occur. It is possible to effectively prevent seizure and the like, and it is possible to select a rolling bearing suitable for high-speed rotation in which the allowable load in the axial direction is generally small. Therefore, a heavy weight can be rotated at a high speed, and a high-speed rotary energy storage device having a large energy storage amount can be provided.

【0124】また、転がり軸受けにより、大重量の錘の
高速回転を自在とするため、磁気軸受けとは異なり、当
該錘及び回転軸を、高速回転時にあってもアキシャル方
向及びラジアル方向に対して低い振動量で回転状態を維
持することができる。従って、高速回転時において各部
に劣化を生じせしめる不都合を有効に改善し、装置の信
頼性を高く維持することが可能である。また、アキシャ
ル方向の荷重の低減により転がり軸受けの耐久性を長期
に渡って維持することができるようになるため、転がり
軸受け交換のための装置の停止を行う頻度を低減し、長
時間に渡ってエネルギーを保存することが可能となると
共に交換によるエネルギーの損失を低減させることが可
能となる。同時に、転がり軸受けの交換作業の繁雑性も
解消することができる。
Further, unlike a magnetic bearing, the weight and the rotating shaft are lower in the axial direction and the radial direction even at the time of high-speed rotation, because the rolling bearing allows the heavy weight to rotate freely at high speed. The rotation state can be maintained by the amount of vibration. Therefore, it is possible to effectively improve the inconvenience of causing each part to deteriorate at the time of high-speed rotation, and to maintain high reliability of the apparatus. In addition, since the durability of the rolling bearing can be maintained for a long time by reducing the load in the axial direction, the frequency of stopping the device for replacing the rolling bearing can be reduced, and the rolling bearing can be maintained for a long time. Energy can be conserved and energy loss due to exchange can be reduced. At the same time, the complexity of replacing the rolling bearing can be eliminated.

【0125】請求項2記載の発明では、吸引付勢手段
が、電磁石と被吸引板とを有する構成のため、必要に応
じて、電磁石への通電を行い、回転軸全体に吸引力を付
勢することが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, since the attraction urging means has the electromagnet and the plate to be attracted, the energization of the electromagnet is performed as necessary to urge the attraction force to the entire rotating shaft. It is possible to do.

【0126】請求項3記載の発明では、吸引付勢手段に
制御手段を設ける構成のため、被吸引板に対する吸引力
を自在に調節することができ、錘の重量設定を任意に行
うことが可能となる。
According to the third aspect of the invention, since the suction urging means is provided with the control means, the suction force on the plate to be sucked can be freely adjusted, and the weight of the weight can be arbitrarily set. Becomes

【0127】請求項4記載の発明では、被吸引板と電磁
石との隙間を0.5〜2.0[mm]に設定することによ
り、電磁石による被吸引板に対する吸引力が安定し、転
がり軸受けに対するアキシャル方向の荷重を常に安定し
て低減させることができ、装置の信頼性をより向上する
ことが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, by setting the gap between the plate to be attracted and the electromagnet to 0.5 to 2.0 [mm], the attractive force of the electromagnet on the plate to be attracted is stabilized, and the rolling bearing is provided. , The load in the axial direction can always be reduced stably, and the reliability of the device can be further improved.

【0128】請求項5記載の発明では、回転駆動手段を
モータジェネレータとしたため、貯蔵された回転運動エ
ネルギーを電気エネルギーとして出力することが可能で
ある。また、貯蔵された回転運動エネルギーを回転軸か
ら取り出すための独立した手段を設ける必要がなく、装
置の部品点数の低減による生産性の向上、及び装置全体
の小型化を図ることが可能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the rotary drive means is a motor generator, the stored rotary kinetic energy can be output as electric energy. In addition, there is no need to provide an independent means for extracting the stored rotational kinetic energy from the rotating shaft, so that it is possible to improve the productivity by reducing the number of parts of the apparatus and to reduce the size of the entire apparatus.

【0129】請求項6記載の発明では、吸引付勢手段に
より試験対象物を上方に吸引する力を磁力により付勢
し、転がり軸受けに付加されるアキシャル方向の荷重を
低減するため、重量の大きな試験対象物に対して、例え
ば、DNM値が600,000以上の高荷重高速回転状
況下であっても、転がり軸受でのエネルギー損失や転が
り軸受の発熱による焼付等を有効に回避することがで
き、一般に許容荷重が小さくなる高速回転に適した転が
り軸受けを選定することが可能となった。従って、従来
は高速回転状況下での試験が行えなかった重量の大きな
試験対象物であっても、良好に試験を行いうる高速回転
試験装置を提供することが可能である。
According to the sixth aspect of the present invention, the force for attracting the test object upward by the suction urging means is urged by the magnetic force, and the axial load applied to the rolling bearing is reduced. For example, even under a high-load high-speed rotation condition with a DNM value of 600,000 or more, the test object can effectively avoid energy loss in the rolling bearing and seizure due to heat generation of the rolling bearing. In addition, it has become possible to select a rolling bearing suitable for high-speed rotation where the allowable load is generally small. Therefore, it is possible to provide a high-speed rotation test apparatus that can perform a good test even on a heavy test object that cannot be tested under high-speed rotation conditions.

【0130】また、転がり軸受けにより、重量の大きな
試験対象物の高速回転を自在とするため、当該試験対象
物及び回転軸について、高速回転時にあってもアキシャ
ル方向及びラジアル方向に対して低い振動量で回転状態
を維持することができる。従って、高速回転時において
装置の各部に劣化を生じせしめる不都合を有効に改善
し、装置の信頼性を高く維持することが可能である。ま
た、アキシャル方向の荷重の低減により転がり軸受けの
耐久性を長期に渡って維持することができるようになる
ため、装置の長寿命化を図ることが可能となる。同時
に、転がり軸受けの交換作業の繁雑性も解消することが
できる。
[0130] In addition, since the rolling bearing allows high-speed rotation of a heavy test object, the vibration amount of the test object and the rotating shaft is low in the axial direction and the radial direction even at the time of high-speed rotation. And the rotating state can be maintained. Therefore, it is possible to effectively improve the inconvenience of causing deterioration of each part of the apparatus at the time of high-speed rotation, and to maintain high reliability of the apparatus. In addition, since the durability of the rolling bearing can be maintained for a long period of time by reducing the load in the axial direction, it is possible to extend the life of the device. At the same time, the complexity of replacing the rolling bearing can be eliminated.

【0131】請求項7記載の発明では、吸引付勢手段
が、電磁石と被吸引板とを有するため、必要に応じて、
電磁石への通電を行い、回転軸全体に吸引力を付勢する
ことが可能となる。
According to the seventh aspect of the present invention, the attraction urging means has the electromagnet and the plate to be attracted.
By energizing the electromagnet, it is possible to apply an attractive force to the entire rotating shaft.

【0132】請求項8記載の発明では、吸引付勢手段が
制御手段を有しているため、被吸引板に対する吸引力を
自在に調節することができ、重量の異なる各種の試験対
象物に対する試験を行うことが可能となる。
According to the eighth aspect of the invention, since the suction urging means has the control means, the suction force on the plate to be suctioned can be freely adjusted, and the test for various test objects having different weights can be performed. Can be performed.

【0133】請求項9記載の発明では、被吸引板と電磁
石との隙間を0.5〜2.0[mm]に設定することによ
り、電磁石による被吸引板に対する吸引力が安定し、転
がり軸受けに対するアキシャル方向の荷重を常に安定し
て低減させることができ、装置の信頼性をより向上する
ことが可能となる。
According to the ninth aspect of the present invention, by setting the gap between the plate to be attracted and the electromagnet to 0.5 to 2.0 [mm], the attractive force of the electromagnet on the plate to be attracted is stabilized, and the rolling bearing is provided. , The load in the axial direction can always be reduced stably, and the reliability of the device can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態である高速回転式エネ
ルギー貯蔵装置の一部省略した断面図である。
FIG. 1 is a partially omitted cross-sectional view of a high-speed rotary energy storage device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ロードセルを使用した電磁石の特性を示す図表
であり、図2(A)は通電電流を順次増加させたときの
荷重変化を示し、図2(B)は通電電流を順次減少させ
たときの荷重変化を示す。
FIG. 2 is a table showing characteristics of an electromagnet using a load cell, where FIG. 2 (A) shows a change in load when energizing current is sequentially increased, and FIG. The load change at the time is shown.

【図3】本発明の第2の実施形態である高速回転試験装
置の一部省略した断面図である。
FIG. 3 is a partially omitted cross-sectional view of a high-speed rotation test apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】ロードセルを使用した電磁石の特性を示す図表
であり、図4(A)は通電電流を順次増加させたときの
荷重変化を示し、図4(B)は通電電流を順次減少させ
たときの荷重変化を示す。
4 is a chart showing characteristics of an electromagnet using a load cell, FIG. 4 (A) shows a change in load when the energizing current is sequentially increased, and FIG. The load change at the time is shown.

【図5】従来の高速回転式エネルギー貯蔵装置の断面図
である。
FIG. 5 is a sectional view of a conventional high-speed rotary energy storage device.

【図6】従来の高速回転試験装置の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a conventional high-speed rotation test apparatus.

【図7】玉軸受の損傷を示した説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing damage to a ball bearing.

【図8】DNM値の定義を示すための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a definition of a DNM value.

【図9】ティルディングパッド軸受の構成を示す断面図
である。
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a tilting pad bearing.

【図10】磁気軸受の構成を示す一部省略した正面図で
ある。
FIG. 10 is a partially omitted front view showing the configuration of the magnetic bearing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 高速回転式エネルギー貯蔵装置 10A 高速回転試験装置 2 フライホイール(錘) 3,3A 回転軸 41,42,41A,42A 玉軸受け(転がり軸受
け) 5,5A ケーシング 57A 収容容器(収容部) 6 モータジェネレータ(回転駆動手段) 6A 回転駆動手段 7,7A 吸引付勢手段 71,71A 被吸引板 72,72A コイル(電磁石) 73,73A 制御手段 S 試験対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 High-speed rotation type energy storage apparatus 10A High-speed rotation test apparatus 2 Flywheel (weight) 3, 3A Rotation shaft 41, 42, 41A, 42A Ball bearing (rolling bearing) 5, 5A Casing 57A Housing (housing part) 6 Motor generator (Rotation driving means) 6A Rotation driving means 7, 7A Suction urging means 71, 71A Plate to be sucked 72, 72A Coil (electromagnet) 73, 73A Control means S Test object

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 余剰エネルギーを利用して錘を回転駆動
し、当該錘の慣性力によりエネルギーの貯蔵を行う高速
回転式エネルギー貯蔵装置において、 高速回転を行う前記錘と、前記錘を保持する回転軸と、
この回転軸を,垂直方向に向けた状態で,転がり軸受け
を介して回転自在に支持する枠体と、前記錘に回転動作
を付勢する回転駆動手段と、を備え、 前記錘を上方に吸引する力を磁力により付勢する吸引付
勢手段を有することを特徴とする高速回転式エネルギー
貯蔵装置。
1. A high-speed rotary energy storage device for rotating a weight using surplus energy and storing energy by inertia force of the weight, wherein the weight performing high-speed rotation and the rotation holding the weight are provided. Axis and
A frame body rotatably supported via a rolling bearing in a state where the rotating shaft is oriented in a vertical direction, and rotation driving means for urging the weight to rotate, and the weight is sucked upward. A high-speed rotary energy storage device, comprising: suction attraction means for urging a force to be applied by a magnetic force.
【請求項2】 前記吸引付勢手段は、前記錘又は回転軸
に固定装備された磁性体からなる被吸引板と、この被吸
引板の上方近傍に位置し,前記枠体に固定装備された電
磁石とを含む構成から成ることを特徴とする請求項1記
載の高速回転式エネルギー貯蔵装置。
2. The suction urging means, comprising: a suction plate made of a magnetic material fixedly mounted on the weight or the rotating shaft; and an upper position near the suction plate, and fixedly mounted on the frame. 2. The high-speed rotary energy storage device according to claim 1, wherein the high-speed rotary energy storage device is configured to include an electromagnet.
【請求項3】 前記吸引付勢手段は、前記電磁石の磁場
の強さを調節する制御手段を有することを特徴とする請
求項2記載の高速回転式エネルギー貯蔵装置。
3. The high-speed rotary energy storage device according to claim 2, wherein said attraction urging means has a control means for adjusting the strength of the magnetic field of said electromagnet.
【請求項4】 前記被吸引板と前記電磁石との隙間を、
0.5〜2.0[mm]に設定したことを特徴とする請求項
2又は3記載の高速回転式エネルギー貯蔵装置。
4. A gap between the plate to be attracted and the electromagnet,
The high-speed rotary energy storage device according to claim 2 or 3, wherein the energy is set to 0.5 to 2.0 [mm].
【請求項5】 前記回転駆動手段が、モータジェネレー
タを備えることを特徴とする請求項1,2,3又は4記
載の高速回転式エネルギー貯蔵装置。
5. A high-speed rotary energy storage device according to claim 1, wherein said rotary drive means includes a motor generator.
【請求項6】 高速回転に対する耐久性を試験する高速
回転試験装置において、 試験対象物を保持する回転軸と、この回転軸を,垂直方
向に向けた状態で,転がり軸受けを介して回転自在に支
持する枠体と、前記回転軸に任意の回転数で回転動作を
付勢する回転駆動手段と、を備え、 前記枠体が、前記回転軸に保持された前記試験対象物を
収容する収容部を有し、 前記試験対象物を上方に吸引する力を磁力により付勢す
る吸引付勢手段を有することを特徴とする高速回転試験
装置。
6. A high-speed rotation test apparatus for testing durability against high-speed rotation, comprising: a rotating shaft for holding a test object; and a rotating shaft which is rotatable via a rolling bearing with the rotating shaft oriented vertically. A housing for supporting the frame, and a rotation driving unit for urging the rotation shaft to rotate at an arbitrary number of rotations, wherein the frame houses the test object held by the rotation shaft; A high-speed rotation test apparatus, comprising: suction attraction means for biasing the test object upward by a magnetic force.
【請求項7】 前記吸引付勢手段は、前記回転軸に固定
装備された磁性体からなる被吸引板と、この被吸引板の
上方近傍に位置し,前記枠体に固定装備された電磁石と
を含む構成から成ることを特徴とする請求項6記載の高
速回転試験装置。
7. The suction urging means includes a suction plate made of a magnetic material fixedly mounted on the rotating shaft, and an electromagnet positioned above and near the suction plate and fixed to the frame. 7. The high-speed rotation test apparatus according to claim 6, wherein the apparatus comprises:
【請求項8】 前記吸引付勢手段は、前記電磁石の磁場
の強さを調節する制御手段を有することを特徴とする請
求項7記載の高速回転試験装置。
8. The high-speed rotation test apparatus according to claim 7, wherein the attraction urging means has a control means for adjusting the strength of the magnetic field of the electromagnet.
【請求項9】 前記被吸引板と前記電磁石との隙間を、
0.5〜2.0[mm]に設定したことを特徴とする請求項
7又は8記載の高速回転試験装置。
9. A gap between the plate to be attracted and the electromagnet,
9. The high-speed rotation test device according to claim 7, wherein the speed is set to 0.5 to 2.0 [mm].
JP11110471A 1999-04-19 1999-04-19 High-speed rotary energy storage device, and high-speed revolution tester Pending JP2000308281A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105333898A (en) * 2015-11-27 2016-02-17 郑州机械研究所 Energy accumulation type high-speed and high-acceleration tester

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CN105333898A (en) * 2015-11-27 2016-02-17 郑州机械研究所 Energy accumulation type high-speed and high-acceleration tester

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