JP2001045704A

JP2001045704A - フライホイール装置

Info

Publication number: JP2001045704A
Application number: JP11220956A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Minami; 正晴南; Yutaka Kawashima; 裕河島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高速回転するフライホイール装置に回転時の
振動吸収装置が設けられてなく、危険速度域の増速時に
は振動が増大し安定した回転が得られないという不具合
があった。【解決手段】高速回転してエネルギーを貯蔵し、貯蔵
されたエネルギーを随時取り出すようにしたフライホイ
ール１０１の回転損失低減に、永久磁石反発型スラスト
軸受１０５ａ，１０５ｂを設け、非接触支持によりフラ
イホイール１０１を回転させるロータ１２９の上、下部
を回動自在に支持する上部玉軸受１１７および下部玉軸
受１２２の上方に、ロータ１２９外周面から上部つば１
３１および下部つば１３２を突出させ、ロータの振動
時、上部つば１３１と上部玉軸受１１７および下部つば
１３２と下部玉軸受１２２とを接触させ、振動を吸収、
低減させるものにした。これにより、上述した不具合を
解消することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、余剰電力等により
高速で回転し、回転エネルギーとして電力エネルギーを
貯蔵することができるとともに、貯蔵したエネルギーを
随時出力できるようにした電力貯蔵装置等に使用するフ
ライホイール装置に関し、特に、フライホイール回転時
の回転損失を低減できるとともに、回転変動時等に生じ
る振動発生を抑制することができ、安定した回転をさせ
ることができて、効率的なエネルギー貯蔵できるように
した軸受を有するフライホイール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速で回転する回転体の軸受として、永
久磁石を用いて玉軸受の負荷荷重を軽減するようにした
ものとして、図３，図４に示す特開昭５５−１２３０２
号で提案された軸受装置がある。

【０００３】この軸受装置は、図に示すように軸１は玉
軸受２に支承されており、その軸１の外側へ延長した部
分に環状の永久磁石３を装着し、その永久磁石３に空隙
４を介し、上方に対向して設けた固定部であるブラケッ
ト５に吸引用の欠環状の永久磁石６を装着するようにし
ている。この永久磁石６の装着にあたっては、永久磁石
３の外周にリンク７をはめ、環状の継鉄８を両面から押
圧して接合し、つば付きのスリーブ９に締付ナット１
０、ピン１１を介して取付けるようにしたスリーブ組立
１２とし、軸１にはめ込むようにしている。

【０００４】また、固定側の欠環状の永久磁石６は、環
状の継鉄１３を両面から押圧することにより接合し、ブ
ラケット５にピン１４、押え板１５を介し、ボルト１６
で取付けるようにしている。尚、ブラケット５、押さ板
１５、スリーブ９、締付ナット１０は非磁性材で構成し
ている。

【０００５】この軸受装置は、このように構成すること
により、磁束１７は図中の破線で示したよう永久磁石３
と永久磁石６を両極として発生し、両永久磁石３、６の
吸引力により、軸１を上方に引張り、さらには、永久磁
石３，６の強さを適当に選定することによって、軸１を
浮上させて回転させることが可能になる。特に、エネル
ギ積の大きな永久磁石３，６を用いれば、小形で大きな
荷重の軸１を浮上させて回転させることができる。これ
により、玉軸受２にかかる荷重が減少し、定格荷重の小
さい小形の玉軸受２で十分となり、潤滑もグリース潤滑
で十分となる。また、玉受軸２の寿命は、荷重の３乗に
反比例して長くなるため、軸受装置は長寿命のものとす
ることができる。

【０００６】このような軸受装置によれば、軸受と同軸
に環状の永久磁石を装着し、それに対向して欠環状の永
久磁石を固定部に配置することによって、軸１に浮上す
る力を与えるので、横軸の回転機構でありながら、極め
て簡易な構造で、軸受荷重を減少できる。従って、高速
回転機で必要としている従来のジェット給油装置などの
補機を不要とし、信頼性のある軸受装置を提供でき、横
形のガスタービン駆動の発電機のような高速機において
も、実用的なものを安価に製作できるという利点があ
る。

【０００７】また、回転軸に直角な回転平面に永久磁石
を設け、これと対向方向にも永久磁石を設け、スパイラ
ルグルーブ軸受と組合せて高精度な軸受を得るものとし
て、図５、図６に示す特開昭５８−１３４２１９号で提
案された流体軸受装置がある。図に示すものは、流体軸
受装置をＶＴＲ用シリンダーに使用する例を示すもので
あり、下部シリンダー２２の中央部には固定軸２１が圧
入固定され、固定側ユニット２０を構成し、固定軸２１
にはディスク２３が回転自在に挿入され、ディスク２３
の上部にはスラスト受け２４、上部シリンダー２５、磁
気ヘッド２９、ヘッドＰ板３０が取り付けられ、回転側
ユニット３１を構成する。

【０００８】また、ディスク２３の下部には回転側ロー
タリートランス３２が取付けられ、それに対向して、下
部シリンダー２２には固定側ロータリートランス３３が
取付けられている。ディスク２３には、さらに、周対向
型ダイレクト駆動モーターのアマチャーマグネット３５
と、カップ型マグネットケース３４が取付けられ、その
内側には固定側モーターコア３６が取付けられ、上記３
４，３５，３６で、周対向型ダイレクト駆動モーター３
７を構成している。

【０００９】さらに、固定軸２１の２ケ所には、エッチ
ング加工により、深さ５〜２０ミクロンメータ（以下ミ
クロンと略す。）のラジアルグループ２６Ａ，２６Ｂが
加工され、ディスク２３の内径との半径すきまを５〜１
０ミクロンに管理して、ここに約２０センチボアズの潤
滑油を適量注油することにより、ラジアル流体軸受を構
成している。

【００１０】また、固定軸２１の先端面は、平坦かつ直
角に精度よく加工されており、対向するスラスト受け２
４には、単列のスパイラルグループ２７が、エッチング
により加工され、適量注油することにより、スラスト方
向流体軸受４０を構成し、前記回転部ユニット３１を浮
上させる。尚、このスパイラルグループ２７の形状は、
複列に設けてもよく、またこのスパイラルグループ２７
は固定軸２１の先端面２８に加工しても同じ効果を奏す
る。

【００１１】先端面２８の側面部には雄ネジが切られ、
内径に雌ネジが切られたリング３９がネジ止めされてお
り、ＶＴＲシリンダーを逆さ姿勢にした時や、衝撃を加
えたときにも、回転側ロータリートランス３２が固定側
のロータリートランス３３に当るのを防止し、固定側ロ
ータリートランス３３を破損させることがないようにし
ている。また、マグネットケース３４の下面には凹部３
４Ａが設けられ、そこには、片側の平面をＮ極に、その
裏面をＳ極に着磁された永久磁石３８が接着固定されて
いる。

【００１２】この永久磁石３８は、モーターコア３６を
構成する、ケイ素鋼板製のモーターコアの上面３６Ａを
強く吸引し、０．３ミリメートルのエアギャップで４０
０グラムの吸引力を発生させている。このような流体軸
受装置におけるスラスト軸受は、スラスト受け２４の単
列のスパイラルグループ２７と、永久磁石３８の吸引力
と回転ユニット３１の自重の３つの力の平衡関係から決
まる。

【００１３】すきま−支持力線図である図６に示すよう
に、線図Ａは、単列のスパイラルグループ２７の支持力
を示し、線図Ｂは永久磁石３８の吸引力を示し、例え
ば、回転ユニット３１の自重が２００グラムのとき、図
５に示す垂直姿勢で通電すると、単列のスパイラルグル
ープ２７には、永久磁石３８の吸引力４００グラム＋自
重２００グラム＝６００グラムの荷重がかの荷重がかか
り、この場合は単列スパイラルグループ２７のすきまは
３ミクロンとなる。

【００１４】このように姿勢の変化にかかわらず、回転
側ユニットの相対高さは、０．５ミクロン程度しか変化
しないため、ＶＴＲシリンダーによって非常に有利なも
のとなる。このように、すきまの変化に対して支持力の
変化率の大きいスパイラルグループと、一方、すきまの
変化に対して吸引力の変化が少ない永久磁石を組合わせ
ることにより、高精度な軸受を実現でき、しかも、周対
向モーターが使用できるので、回転音を非常に静かなも
のにできる。

【００１５】このように、高速回転を行う軸を支持する
軸受は、種々の分野で使用され、当該分野において必要
としている特色をそれぞれ発揮できるようにしている。
しかしながら、上述した二つの軸受装置の説明から明ら
かなように、従来の軸受装置においては、回転時に軸に
振動が発生したときに、これを吸収するための振動吸収
機構が設けられて無いため、一端、回転時に軸の振動が
発生すると大きくなり、これに伴い安定した回転が得ら
れないばかりでなく、増速回転ができない場合が生じる
という不具合があった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の軸受
装置と同様に軸受装置に、同極反発するように磁極が組
込まれてロータが非接触支持できる永久磁石反発型スラ
スト軸受を設けて、回転損失低減が図れるとともに、従
来の軸受装置においては、回転時の振動吸収機構が設け
られて無いため、回転時の振動が大きくなり、これに伴
い安定した回転が得られないという不具合を解消するた
め、ロータを完全非接触とはせずに、振動発生時には、
一部の振動荷重を例えば上部つばまたは下部つばにて上
下部玉軸受で支持することにした。

【００１７】このように、非接触支持する軸受装置にダ
ンパー効果を付与することにより、又は固定側スラスト
板と回転側スラスト板とを接触させることにより、ダン
パー効果を付与することにより、特に、回転時に大きな
振動が発生するロータの増速時における危険速度を越え
る際には、これらのダンパ効果を発生させるダンパ装置
のダンピング作用によってロータの軸振れを抑制できる
ようにして、過大な軸振動の発生を伴なうことなく危険
速度を越えることができ、軸受装置の耐久性、信頼性を
向上させることのできるフライホイール装置を提供する
ことを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のフラ
イホイール装置は、次の手段とした。

【００１９】（１）水平面で高速回転して外部から供給
されるエネルギーを貯蔵するとともに、高速回転によっ
て貯蔵されているエネルギーを随時取り出すことができ
るようにしたフライホイールの回転損失低減のために、
永久磁石反発型スラスト軸受を設けた非接触支持により
フライホイールを回転させるようにしたロータの上、下
部にそれぞれ設置され、ロータを回動自在に支持する上
部玉軸受および下部玉軸受の上方に微少な間隔を設けて
ロータ外周面から上部つばおよび下部つばを突出させ
て、ロータに振動が発生したときには、上部つばを上部
玉軸受上面とを接触させるとともに、下部つばと下部玉
軸受上面とを接触させて振動を吸収させ、低減するよう
にした。

【００２０】（ａ）これにより、本発明のフライホイー
ル装置では、ロータの通常回転時においては、ロータが
ロータ外周面に固着された回転側スラストカラー板とフ
ライホイールを包囲して設けたケーシング内周面から突
出させた支持材上に固着された固定側スラストカラー板
とからなり非接触支持する永久磁石反発型スラスト軸受
に支持されて、フライホイールは回転するので、フライ
ホイールの回転損失低減が効果的に行なわれるととも
に、ロータの増速時にフライホイール装置の共振周波数
の発生する危険回転速度域を通過するとき等に発生する
ロータの振動は、上部つばと上部玉軸受上面との接触お
よび、下部つばと下部玉軸受上面との接触によるダンピ
ング作用により効果的に振動を吸収させることができ、
ロータに発生する軸振れを抑制することができ、危険回
転速度を通過するロータの増速時においても、ロータに
過大な軸振動が発生するのを回避することができる。

【００２１】また、第２番目の本発明のフライホイール
装置は、次の手段とした。

【００２２】（２）水平面で高速回転して外部から供給
されるエネルギーを貯蔵するとともに、高速回転によっ
て貯蔵しているエネルギーを随時取り出せるようにした
フライホイールの回転損失低減のために、非接触支持に
よりフライホイールを回転させるロータを支持するため
の永久磁石反発型スラスト軸受を構成する、フライホイ
ールを包囲して設けたケーシングの内周面からロータ外
周面に向けて突設された支持材上に緩衝材を解して設置
された固定側に設けたスラストカラー板が、ロータに振
動が発生したとき、ロータの外周面に固着されて回転す
る回転側のスラストカラー板と接触し振動を吸収させ、
低減するようにした。

【００２３】（ｂ）これにより、本発明のフライホイー
ル装置では、ロータの通常回転時においては、ロータが
緩衝材を介して支持材上に設置された固定側のスラスト
カラー板とロータの外周面に固着されて回転する回転側
のスラストカラー板とからなる永久磁石反発型スラスト
軸受の非接触支持により支持されて、フライホイールを
回転させるので、フライホイールの回転損失低減を効果
的に行なうことができるとともに、ロータの増速時にフ
ライホイール装置の共振周波数を発生させる危険回転速
度域を通過するときに発生することのあるロータの振動
は、固定側のスラストカラー板と回転側のスラストカラ
ー板との接触によるダンピング作用により効果的に吸収
させることができ、ロータに発生する軸振れをより小さ
くなるように抑制することができ、危険回転速度を通過
するロータの増速時においても、ロータに過大な軸振動
が発生するのをより確実に回避することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のフライホイール装
置の実施の一形態を図面に基づき説明する。図１は、本
発明のフライホイール装置の実施の第１形態を示す断面
図である。本実施の形態のフライホイール装置は、前述
したように、回転損失を低減するとともに、回転時の振
動をおさえ、安定した回転を得ることにより、余剰の電
力を回転エネルギーで貯蔵すると共に、電力不足が生じ
たときには回転エネルギーを電力に変換して供給し、変
化する電力需要に対応して一定出力の発電プラントから
電力を供給できるようにしたものである。

【００２５】図において、１０１はフライホイールリン
グであり、円板状の支持ディスク１０２の外周に固定さ
れている。１０３は上部軸、１０４は中間軸、１０６は
下部軸である。１０５ａは、円板状の磁性材からなるス
ラストカラー板で、支持ディスク１０２とともに、図示
省略した複数のボルトによって中間軸１０４と下部軸１
０６との間に一体結合されている。スラストカラー板１
０５ａの下面には、リング状の内周永久磁石１０７ａ、
中間リンク１０９ａ、外周永久磁石１０８ａが取り付け
られ、しかも、内周永久磁石１０７ａと外周永久磁石１
０８ａとは、端面に相反する磁極が出るように同極の磁
石が固着されている。

【００２６】１１０は、充、放電により本フライホイー
ル装置の回転エネルギの入、出力を行う発電、電動機で
ある。１１３は上部軸１０３、中間軸１０４、下部軸１
０５およびこれらに取付けられるフライホイールリング
１０１、スラストカラー１０５等からなり回動するロー
タ１２９の中央部が収納されるケーシング、１１２は上
記発電、電動機１１０が収納されるケーシング、１１１
は上記ケーシング１１２の上部を覆う上部ケーシング、
１１５は上記ケーシング１１３の下部を覆う下部側ケー
シングであり、これらのケーシング１１１，１１２，１
１３，１１５は図示省略した複数のボルトによって相互
に液体密に締め付け固定されることにより、その内部が
真空に保持される真空室１３０を形成するようにしてい
る。

【００２７】１１４は上記中央部のケーシング１１３の
外周に巻装された防護材、１１６は上記ケーシング１１
２に設けられた真空排気口であり、この真空排気口１１
６により、上記ロータ１２９が収納される上記ケーシン
グ１１１，１１２，１１３，１１５で形成される真空室
１３０内の真空排気を、図のＺ方向に行なうことによっ
て、ロータ１２９の回転による風損の低減及び真空断熱
を行なうようになっている。

【００２８】１１７は上記上部軸１０３の上部側を支持
する上部玉軸受、１１８は同上部玉軸受１１７の外側に
設けられた上部ダンパスリーブ、１２０は同上部ダンパ
スリーブ１１８内に形成された上部粘性流体室、１１９
ａ，１１９ｂは上部粘性流体室１２０内をシールする耐
油ゴム等の弾性体からなるＯリングである。これらによ
り、上部軸受装置１２７を構成する。また、１２２は下
部軸１０６の下部を支持する下部玉軸受、１２３は下部
玉軸受１２２の外側に設けられた下部ダンパスリーブ、
１２５は下部ダンパスリーブ１２３内に形成された下部
粘性流体室、１２４ａ，１２４ｂｈ同下部粘性流体室１
２５内をシールする耐油ゴム等の弾性体からなるＯリン
グである。これらにより下部軸受装置１２８を構成す
る。

【００２９】上部軸受装置１２７の上部ダンパスリーブ
１１８及び下部軸受装置１２８の下部ダンパスリーブ１
２３は、外周側が開いたコの字状に形成されている。そ
して、上記上部ダンパスリーブ１１８の内面とケーシン
グ１１１の内面との間には、Ｏリング１１９ａ，１１９
ｂが並行して介装され、双方のＯリング１１９ａ及び１
１９ｂの間には上部粘性流体室１２０が形成されてい
る。また、下部ダンパスリーブ１２３の内面とケーシン
グ１１５の内面との間には、上記Ｏリング１２４ａ及び
１２４ｂが並行して介装され、双方のＯリング１２４ａ
及び１２４ｂの間には下部粘性流体室１２５が形成され
ている。

【００３０】さらに、上部粘性流体室１２０及び下部粘
性流体室１２５には、上部ケーシング１１１に穿けられ
た上部供給口１２１、及び下部ケーシング１１５に穿け
られた下部供給口１２６を経て、夫々供給された潤滑油
（シリコン油等、他の粘性流体でもよい）が充填されて
いる。

【００３１】また、上部玉軸受１１７及び下部玉軸受１
２２は、それぞれの内輪が上部軸１０３及び下部軸１０
６に固挿され、軸方向に滑動できるようになっており、
外輪が上部ダンパスリーブ１１８の内周面及び下部ダン
パスリーブ１２３の内周面に固挿されている。また、上
部玉軸受１１７および下部玉軸受１２２の内輪と接触す
る上部軸１０３の上端部および下部軸１０６の末端部の
ロータ１２９外周面から、上部つば１３１および下部つ
ば１３２を突設するようにしている。

【００３２】従って、上部軸受装置１２７は上部軸１０
３を上部玉軸受１１７で支持し、上部玉軸受１１７をＯ
リング１１９ａ，１１９ｂ、及び上部粘性流体室１２０
内の潤滑油を介して支持するようにした弾性支持軸受に
構成されている。また、下部軸受装置１２８は、上記上
部軸受装置１２７と同様に、下部軸１０６を下部玉軸受
１２２で支持し、同下部玉軸受１２２をＯリング１２４
ａ，１２４ｂ及び下部粘性流体室１２５内の潤滑油を介
して支持するようにした弾性支持軸受に構成されてい
る。

【００３３】さらに、ロータ１２９にとりつけられた回
転側のスラストカラー板１０５の下方には、下部軸１０
６の外周面との間に間隔を設けるようにした穴が設けら
れた円環状の支持材１３３がケーシング１１３の内周面
から突設されており、スラストカラー板１０５に対応し
て支持材１３３の上面に固定側のスラストカラー板１０
５ｂが取付けられている。このスラストカラー板１０５
ｂの上面には、リング状の内周永久磁石１０７ｂ、中間
リング１０９ｂおよび外周永久磁石１０８ｂが、スラス
トカラー板１０５ａの下面に取付けられた内周永久磁石
１０７ａ、中間リング１０９ａおよび外周永久磁石１０
８ａと対向してとりつけられ、しかも、内周永久磁石１
０７ｂと外周永久磁石１０８ｂとは端面に相反する磁性
が出来るように固着されている。

【００３４】この静止側のスラストカラー板１０５ｂ
に、それぞれ取付けられた内周永久磁石１０７ｂと外周
永久磁石１０８ｂは、回動側のスラストカラー板１０５
ａにそれぞれ取付けられた内周永久磁石１０７ａと外周
永久磁石１０８ａとは同極にされて、同極反発するよう
にしてスラストカラー板１０５ｂに組込まれているた
め、ロータ１２９が支持材１３３に接触することなく非
接触支持でき、回転損失低減が図れる。

【００３５】また、ロータ１２９と支持材１３３を含む
ケーシング１１１，１１２，１１３，１１５とは完全非
接触とせず、ロータ１２９の一部の荷重を上部つば１３
１または下部つば１３２にて上部玉軸受１１７または下
部玉軸受１２２で支持するようにしたことにより、これ
らの上部玉軸受１１７または下部玉軸受１２２を使って
ダンパー効果を付与することも可能になった。すなわ
ち、ロータ１２９の増速時において、フライホイール装
置と共振を起す危険速度を越える際には、上部つば１３
１、下部つば１３２と、設置した上下部のダンパ装置の
ダンピング作用によってロータ１２９の軸振れを抑制す
ることができ、ロータ１２９に過大な軸振動を発生させ
ることなく危険速度を越えて増速させることができ、フ
ライホイール装置の耐久性、信頼性を向上させることが
できる。

【００３６】次に、図２は本発明のフライホイール装置
の実施の第２形態を示す断面図である。本実施の形態の
フライホイール装置では、実施の第１形態のフライホイ
ール装置に比較して、さらにロータ１２９のスラスト方
向の振動吸収能力を大きくするようにしたものである。

【００３７】すなわち、実施の第１形態においては、図
１に示すように、上部玉軸受１１７および下部玉軸受１
２２の内輪と接触する、上部軸１０３の上端部および下
部軸１０６の下端部のロータ１２９外周面に、上部つば
１３１および下部つば１３２を突設し、上部軸１０３、
中間軸１０４、下部軸１０６等からなり、回動するロー
タ１２９と支持材１３３を含むケーシング１１１，１１
２，１１３，１１５とは完全非接触とせず、ロータ１２
９の一部の荷重を上部つば１３１または下部つば１３２
にして上部玉軸受１１７、または下部玉軸受１２２で支
持するようにした。

【００３８】これによりこれらの上部玉軸受１１７また
は下部玉軸受１２２を使ってダンパー効果を付与するこ
とも可能にし、ロータ１２９の増速時において共振を起
す危険速度を越える際には、上部つば１３１、下部つば
１３２の設置による上下部のダンパ装置のダンピング作
用によってロータ１２９の軸振れを抑制することがで
き、ロータ１２９に過大な軸振動を発生させることなく
危険速度を越えて増速させることができ、フライホイー
ル装置の耐久性、信頼性を向上させるようにした。

【００３９】これに対して、本実施の形態のフライホイ
ール装置では、上部つば１３１および下部つば１３２を
設けることなく、実施の第１形態では支持材１３３の上
面に、スラストカラー１０５ａと対向させて設けるよう
にしていた固定例のスラストカラー板１０５ｂを、ケー
シング１１３の内周に設けるようにした円環状の支持材
１３３に取付けるにあたって、スラストカラー板１０５
ｂの底面にゴムシート１３４をはりつけると共に、下部
軸１０６の外周面との間に間隔を設けるようにした穴近
傍の厚みを薄くした支持材１３３の円周方向に、等間隔
に複数個のピン挿入孔１３５を穿設して、このピン挿入
孔１３５にゴムシート１３４を張りつけた、スラストカ
ラー１０５の底面から垂設したバネ１３６付きのピン１
３７の下端部を挿入して組込み、固定側のスラストカラ
ー板１０５ｂを粘弾性支持する構造とした。

【００４０】このように、ロータ１２９のスラスト方向
の軸振動は、薄肉化されピン挿入孔１３５が穿設された
支持材１３３、ゴムシー１３４、バネ１３６とからなる
ダンパ装置のダンピング作用によって抑制できるので、
過大な軸振動の発生を伴うことなく危険速度を越えるこ
とができ、フライホイール装置の耐久性、信頼性をより
向上させることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフライホ
イール装置は、高速回転してエネルギーを貯蔵し、貯蔵
されているエネルギーを随時取り出せるようにしたフラ
イホイールの回転損失低減のために、永久磁石反発型ス
ラスト軸受を設け非接触支持により、フライホイールを
回転させるロータの上、下部にロータを回動自在に支持
する上部玉軸受および下部玉軸受の上方にロータ外周面
から上部つばおよび下部つばを突出させて、ロータに振
動が発生したとき、上部つばと上部玉軸受上面および下
部つばと下部玉軸受上面とを接触させ、振動を吸収、低
減させるようにした。

【００４２】これにより、ロータの通常回転時において
は、ロータを非接触支持する永久磁石反発型スラスト軸
受に支持されて、フライホイールを回転させるので、フ
ライホイールの回転損失低減が効果的になるとともに、
危険回転速度域を通過するロータの増速度に発生するロ
ータの振動は、上部つばと上部玉軸受上面との接触、下
部つばと下部玉軸受上面との接触によるダンピング作用
で効果的に吸収させることができ、ロータの軸振れを抑
制でき、過大な軸振動の発生を回避できる。

【００４３】また、本発明のフライホイール装置は、高
速回転してエネルギーを貯蔵し、貯蔵されているエネル
ギーを随時取り出せるようにしたフライホイールの回転
損失低減のために、非接触支持によりフライホイールを
回転させるロータを支持する永久磁石反発型スラスト軸
受を構成する、ケーシングの内周面からロータ外周面に
向けて穿設された支持材上に、緩衝材を介して設置した
固定側のスラストカラー板とロータの外周面の回転側の
スラストカラー板とが、ロータに振動が発生したとき接
触し振動を吸収、低減させるようにした。

【００４４】これにより、ロータの通常回転時において
は、ロータ固定側のスラストカラー板と回転側のスラス
トカラー板とからなる、永久磁石反発型スラスト軸受の
非接触支持により支持され、フライホイールを回転させ
るので、フライホイールの回転損失低減が効果的にでき
るとともに、危険回転速度域を通過するロータの増速時
等に発生するロータの振動は、固定側のスラストカラー
板と回転側のスラストカラー板との接触によるダンピン
グ作用により効果的に吸収させることができ、ロータの
軸振れをより小さくなるように抑制でき、ロータに過大
な軸振れの発生をより確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフライホイール装置の実施の第１形態
を示す断面図、

【図２】本発明のフライホイール装置の実施の第２形態
を示す断面図、

【図３】従来の軸受装置の１例を示す縦断面図、

【図４】図３に示す矢視Ａ−Ａにおける横断面図、

【図５】従来の流体軸受装置の１例を示す縦断面図、

【図６】図５に示す流体軸受装置のすきま−支持力線図
を示す図である。

【符号の説明】

１軸２玉軸受３永久磁石（環状）４空隙５ブラケット６永久磁石（欠環状）７リング８継鉄９スリーブ１０締付ナット１１ピン１２スリーブ組立１３継鉄１４ピン１５押え板１６ボルト１７磁束２０固定側ユニット２１固定軸２２下部シリンダ２３ディスク２４スラスト受２５上部シリンダ２６Ａ，２６Ｂラジアルグループ２７スパイラルグループ２８先端面２９磁気ヘッド３０ヘッドＰ板３１回転ユニット３２回転側ロータリトランス３３固定側ロータリトランス３４マグネットケース３５アマチャーマグネット３６固定側モーターコア３７駆動モータ３８永久磁石３９リング４０スラスト方向流体軸受１０１フライホイールリング１０２支持ディスク１０３上部軸１０４中間軸１０５ａ，１０５ｂスラストカラー板１０６下部軸１０７ａ，１０７ｂ内周永久磁石１０８ａ，１０８ｂ外周永久磁石１０９ａ，１０９ｂ中間リング１１０発電電動機１１１上部ケーシング１１２ケーシング１１３ケーシング１１４防護材１１５下部ケーシング１１６真空排気口１１７上部玉軸受１１８上部ダンパスリーブ１１９ａ，１１９ｂＯリング１２０上部粘性流体室１２１上部供給口１２２下部玉軸受１２３下部ダンパスリーブ１２４ａ，１２４ｂＯリング１２５下部粘性流体室１２６下部供給口１２７上部軸受装置１２８下部軸受装置１２９ロータ１３０真空室１３１上部つば１３２下部つば１３３支持材１３４ゴムシート１３５ピン挿入孔１３６バネ１３７ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J048 AA06 AD02 BE08 DA03 EA31 3J101 AA02 AA43 AA53 AA62 AA73 BA57 5H607 AA04 CC03 EE42 GG01 GG02 GG08 GG19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平面で高速回転して外部から供給され
るエネルギーを貯蔵するとともに、貯蔵しているエネル
ギーを随時取り出せるようにしたフライホイールを回転
させるロータの回転損失低減のために、非接触支持して
前記ロータを回転させる永久磁石反発型スラスト軸受を
設けたフライホイール装置において、前記ロータの上、
下部にそれぞれ設置され、前記ロータを回動自在に支持
する上部玉軸受および下部玉軸受のそれぞれの上方に、
前記ロータ外周面から上部つばおよび下部つばを突出さ
せて、前記ロータに振動が発生したとき、前記上部つば
を前記上部玉軸受上面に接触させるとともに、前記下部
つばを前記下部玉軸受上面に接触させて前記振動を吸収
させ、低減するようにしたことを特徴とするフライホイ
ール装置。
【請求項２】水平面で高速回転して外部から供給され
るエネルギーを貯蔵するとともに、貯蔵しているエネル
ギーを随時取り出せるようにしたフライホイールを回転
させるロータの回転損失低減のために、非接触支持して
前記ロータを回転させる永久磁石反発型スラスト軸受を
設けたフライホイール装置において、前記永久磁石反発
型スラスト軸受を構成する、固定側に設けたスラストカ
ラー板がフライホイールを包囲して設けたケーシングの
内周面から突設された支持材上に緩衝材を介して設置さ
れ、前記ロータに振動が発生したとき、前記ロータに固
着されて回転する回転側のスラストカラー板と接触させ
て前記振動を吸収させ低減するようにしたことを特徴と
するフライホイール装置。