JP2001227589A - 回転エネルギーを蓄えるはずみ車 - Google Patents
回転エネルギーを蓄えるはずみ車Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/30—Flywheels
- F16F15/315—Flywheels characterised by their supporting arrangement, e.g. mountings, cages, securing inertia member to shaft
- F16F15/3153—Securing inertia members to the shafts
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の技術に対して、特に上記の諸問題に対し
て、改善を行ない、特に、高い回転エネルギーの貯蔵並
びに大きな回転モーメント及び出力の伝達を可能にする
こと。 【解決手段】連結手段（４）は半径方向に弾性をもって
形成されており、慣性リング（５）を外側に押圧する半
径方向の初期圧力下にある。
て、改善を行ない、特に、高い回転エネルギーの貯蔵並
びに大きな回転モーメント及び出力の伝達を可能にする
こと。 【解決手段】連結手段（４）は半径方向に弾性をもって
形成されており、慣性リング（５）を外側に押圧する半
径方向の初期圧力下にある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転する機械に結
合される内輪と、半径方向外側の慣性リングと、内輪と
慣性リングとの間の半径方向の中間空間に設けられてお
り、かつ内輪及び慣性リングに結合されている、回転モ
ーメントを伝達するための連結手段と、を具備する、回
転エネルギーを蓄えるはずみ車に関する。
合される内輪と、半径方向外側の慣性リングと、内輪と
慣性リングとの間の半径方向の中間空間に設けられてお
り、かつ内輪及び慣性リングに結合されている、回転モ
ーメントを伝達するための連結手段と、を具備する、回
転エネルギーを蓄えるはずみ車に関する。
【０００２】
【従来の技術】このタイプの複数のはずみ車は、特に、
モータ及び／又は発電機として作動することができる複
数の電気機械のために、用いられる。
モータ及び／又は発電機として作動することができる複
数の電気機械のために、用いられる。
【０００３】複数の最新のはずみ車を好ましくは繊維強
化材料から製造し、極めて速い周速、例えば８００乃至
１０００ｍ／秒にまで駆動することができる。この場
合、蓄えられた回転エネルギーの結合及び非結合のため
に、特に、モータ及び／発電機として作動することがで
きる相応に高速の電気機械を、用いる。
化材料から製造し、極めて速い周速、例えば８００乃至
１０００ｍ／秒にまで駆動することができる。この場
合、蓄えられた回転エネルギーの結合及び非結合のため
に、特に、モータ及び／発電機として作動することがで
きる相応に高速の電気機械を、用いる。
【０００４】このようなはずみ車での弾性的な半径方向
移動はかなりであり、はずみ車に結合された電気機械の
ロータヨークの許容可能な弾性的な半径方向移動よりも
数字上著しく大きい。従って、はずみ車の許容可能な周
速は、従来の薄板の束を有する機械用ロータの周速より
も常に著しく大きい。繊維強化材料の高い剛性を、内半
径Ｒｉと外半径Ｒａとの、Ｒｉ／Ｒａ>０，７の半径比
率を有するリングの場合にのみ利用することができるこ
とを考えれば、このことは適合性(Kompatibilitaet)の
問題をもたらす。この問題は、従来、３つの異なった構
造のはずみ車用アキュムレータによって解決された。
移動はかなりであり、はずみ車に結合された電気機械の
ロータヨークの許容可能な弾性的な半径方向移動よりも
数字上著しく大きい。従って、はずみ車の許容可能な周
速は、従来の薄板の束を有する機械用ロータの周速より
も常に著しく大きい。繊維強化材料の高い剛性を、内半
径Ｒｉと外半径Ｒａとの、Ｒｉ／Ｒａ>０，７の半径比
率を有するリングの場合にのみ利用することができるこ
とを考えれば、このことは適合性(Kompatibilitaet)の
問題をもたらす。この問題は、従来、３つの異なった構
造のはずみ車用アキュムレータによって解決された。
【０００５】第１には、外側ロータリーの構造にデザイ
ンされた機械用ロータに直接巻き付けることによって、
繊維強化材料構造体の周速の制限が可能である。それ故
に、初期応力を加えられた繊維構造体によって或る程度
まで支持される機械用ロータの、その弾性移動は、常
に、ロータの薄板の束の弾性限度を下回っている。この
ことの結果として、シリンダーの回転軸Ｊｐを中心とし
た慣性モーメントよりも大きい、シリンダーの横軸を中
心とした慣性モーメントＪａを有する、長くてシリンダ
状の回転体(Schwungkoerper)が生じる。これは、ロータ
力学的観点（ジャイロスコープ理論、第２の臨界回転数
の突破、ガッシュ／プフュッナー著、ロータ動力学、シ
ュプリンガー・フェアラークを参照）からは、それ相応
に剛性のマウントを必要とする不都合な実施の形態であ
る。
ンされた機械用ロータに直接巻き付けることによって、
繊維強化材料構造体の周速の制限が可能である。それ故
に、初期応力を加えられた繊維構造体によって或る程度
まで支持される機械用ロータの、その弾性移動は、常
に、ロータの薄板の束の弾性限度を下回っている。この
ことの結果として、シリンダーの回転軸Ｊｐを中心とし
た慣性モーメントよりも大きい、シリンダーの横軸を中
心とした慣性モーメントＪａを有する、長くてシリンダ
状の回転体(Schwungkoerper)が生じる。これは、ロータ
力学的観点（ジャイロスコープ理論、第２の臨界回転数
の突破、ガッシュ／プフュッナー著、ロータ動力学、シ
ュプリンガー・フェアラークを参照）からは、それ相応
に剛性のマウントを必要とする不都合な実施の形態であ
る。
【０００６】第２には，慣性リングと電気機械の分割が
可能である。相応に大きな直径をもって今や実施された
慣性リングの弾性移動は機械用ロータの弾性移動よりも
一層大きい。この機械用ロータを、外側ロータ又は内側
ロータの構造で実施することができる。何故ならば，今
や、複数の電気機械の回転部分とのみ半径方向弾性のス
ポーク構造体が結合されて、この構造体が半径方向移動
における差異を解消するからである。この装置の極性の
慣性モーメントＪｐは軸方向の慣性モーメントＪａより
も大きいので、第２のふれ回り回転速度(biegekritisch
e Drehzahl)の突破はもはや不要である。スポーク構造
体の半径方向弾性は、しばしば、曲げ弾性的なスポーク
構造体によって達成される。これらのスポーク構造体は
例えば米国特許公報5 760 506に又はヴレーデの学位論
文『統合された諸機能要素を有する回転質量・エネルギ
ーアキュムレータ』（学位論文、ブラウンシュヴァイク
工科大学、１９９８年）に記載されている。これらの構
造体の欠点は、出力が大きいときに、駆動装置の周速が
制限されている故にかなりある、複数の電気機械の軸方
向寸法と、大きな回転数の際に周方向に曲げられた複数
のスポークの、大きな回転モーメントを伝達するために
必要な剛性と、である。湾曲したスポークは、この場
合、大きな回転数の際に、一般的にはもはや十分に剛性
を有しない。
可能である。相応に大きな直径をもって今や実施された
慣性リングの弾性移動は機械用ロータの弾性移動よりも
一層大きい。この機械用ロータを、外側ロータ又は内側
ロータの構造で実施することができる。何故ならば，今
や、複数の電気機械の回転部分とのみ半径方向弾性のス
ポーク構造体が結合されて、この構造体が半径方向移動
における差異を解消するからである。この装置の極性の
慣性モーメントＪｐは軸方向の慣性モーメントＪａより
も大きいので、第２のふれ回り回転速度(biegekritisch
e Drehzahl)の突破はもはや不要である。スポーク構造
体の半径方向弾性は、しばしば、曲げ弾性的なスポーク
構造体によって達成される。これらのスポーク構造体は
例えば米国特許公報5 760 506に又はヴレーデの学位論
文『統合された諸機能要素を有する回転質量・エネルギ
ーアキュムレータ』（学位論文、ブラウンシュヴァイク
工科大学、１９９８年）に記載されている。これらの構
造体の欠点は、出力が大きいときに、駆動装置の周速が
制限されている故にかなりある、複数の電気機械の軸方
向寸法と、大きな回転数の際に周方向に曲げられた複数
のスポークの、大きな回転モーメントを伝達するために
必要な剛性と、である。湾曲したスポークは、この場
合、大きな回転数の際に、一般的にはもはや十分に剛性
を有しない。
【０００７】はずみ車用アキュムレータの、第３の実施
の形態は、比較的薄いシェルとしてデザインされた、鐘
状の、回転楕円体の部分の形でデザインされた回転体を
用いる。この回転体の頂点には、従来のように実施され
た電気機械のシャフトが連結されている（アキュムレー
タとしての繊維強化材料製はずみ車、社名(Firmenschri
ft)「ＷＴＺロスラウ・ゲーエムベーハー」私書箱２４
０、０６８５５ロスラウ）。弾性伸縮を、ここでは、慣
性リングのシェル構造体の曲げモーメントとして吸収す
る。この装置は非常に高い比エネルギー密度を達成する
ことができるが、蓄えることができるエネルギーの絶対
量及び伝達可能な回転モーメントは、比較的小さいか、
あるいは、エネルギー量及び出力が大きいときには、慣
性リングの寸法を技術的にもはや制御不能とし、力の導
入における諸問題を生じさせる。
の形態は、比較的薄いシェルとしてデザインされた、鐘
状の、回転楕円体の部分の形でデザインされた回転体を
用いる。この回転体の頂点には、従来のように実施され
た電気機械のシャフトが連結されている（アキュムレー
タとしての繊維強化材料製はずみ車、社名(Firmenschri
ft)「ＷＴＺロスラウ・ゲーエムベーハー」私書箱２４
０、０６８５５ロスラウ）。弾性伸縮を、ここでは、慣
性リングのシェル構造体の曲げモーメントとして吸収す
る。この装置は非常に高い比エネルギー密度を達成する
ことができるが、蓄えることができるエネルギーの絶対
量及び伝達可能な回転モーメントは、比較的小さいか、
あるいは、エネルギー量及び出力が大きいときには、慣
性リングの寸法を技術的にもはや制御不能とし、力の導
入における諸問題を生じさせる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術に対して、
特に上記の諸問題に対して、改善を行ない、特に、高い
回転エネルギーの貯蔵並びに大きな回転モーメント及び
出力の伝達を可能にするという課題が本発明の基礎にな
っている。
特に上記の諸問題に対して、改善を行ない、特に、高い
回転エネルギーの貯蔵並びに大きな回転モーメント及び
出力の伝達を可能にするという課題が本発明の基礎にな
っている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、明細書導入
部に記載したはずみ車において、連結手段が半径方向に
弾性をもって形成されており、慣性リングを外側に押圧
する半径方向の初期圧力下にあることによって、解決さ
れる。
部に記載したはずみ車において、連結手段が半径方向に
弾性をもって形成されており、慣性リングを外側に押圧
する半径方向の初期圧力下にあることによって、解決さ
れる。
【００１０】はずみ車と、好都合にも電気機械のロータ
を共に含むか又は一体的に収容する内輪とを、空間的に
分割するという思想が、本発明の基礎になっている。よ
り大きな半径方向の厚みのある繊維ヤーンパッケージか
ら形成されている複数のはずみ車を用いることにより、
上記のように、例えば、僅かな半径方向の引張り強さ又
は内部応力が生じるので、本発明に基づいて、はずみ車
を、空間的に内輪から分離する。従って、半径方向の引
張り強さが制限されているので、はずみ車の接線方向の
引張り強さを十分に利用することができるので、より速
い周速を調節することができる。更に、はずみ車が中間
空間によって半径方向にロータから更に離れているの
で、慣性モーメント従ってまた、同じ周速の際には、蓄
えられた回転エネルギーが増大される。従って、はずみ
車と、電気機械の内輪又はロータとを離すことによっ
て、比較的少ない相対厚さ、すなわち、外半径から内半
径の僅かな比率を有する、半径方向に更に外側にある複
数のはずみ車を用いることができる。
を共に含むか又は一体的に収容する内輪とを、空間的に
分割するという思想が、本発明の基礎になっている。よ
り大きな半径方向の厚みのある繊維ヤーンパッケージか
ら形成されている複数のはずみ車を用いることにより、
上記のように、例えば、僅かな半径方向の引張り強さ又
は内部応力が生じるので、本発明に基づいて、はずみ車
を、空間的に内輪から分離する。従って、半径方向の引
張り強さが制限されているので、はずみ車の接線方向の
引張り強さを十分に利用することができるので、より速
い周速を調節することができる。更に、はずみ車が中間
空間によって半径方向にロータから更に離れているの
で、慣性モーメント従ってまた、同じ周速の際には、蓄
えられた回転エネルギーが増大される。従って、はずみ
車と、電気機械の内輪又はロータとを離すことによっ
て、比較的少ない相対厚さ、すなわち、外半径から内半
径の僅かな比率を有する、半径方向に更に外側にある複
数のはずみ車を用いることができる。
【００１１】連結手段が半径方向に弾性をもって形成さ
れており、半径方向の初期圧力下にあることによって、
周速すなわち回転数が高くなっても、はずみ車と内輪と
の良好な結合を達成することができる。この場合、連結
手段は弾性的に撓んで、所望の作動速度のときには、少
なくとも部分的に緩んだ状態を達成する。この状態で
は、連結手段は，特に高い出力のときでも、回転モーメ
ントの良好な伝達を保証する。ここでは、機械が静止し
ているとき、弾性的な初期応力の故に湾曲されるか曲げ
られる連結手段を用いることができる。この湾曲又は曲
がりは、より高い回転数のときに相応に減らされる。従
って、本発明に基づき、連結手段の剛性を損なうことな
く、弾性的な可撓性が保証される。
れており、半径方向の初期圧力下にあることによって、
周速すなわち回転数が高くなっても、はずみ車と内輪と
の良好な結合を達成することができる。この場合、連結
手段は弾性的に撓んで、所望の作動速度のときには、少
なくとも部分的に緩んだ状態を達成する。この状態で
は、連結手段は，特に高い出力のときでも、回転モーメ
ントの良好な伝達を保証する。ここでは、機械が静止し
ているとき、弾性的な初期応力の故に湾曲されるか曲げ
られる連結手段を用いることができる。この湾曲又は曲
がりは、より高い回転数のときに相応に減らされる。従
って、本発明に基づき、連結手段の剛性を損なうことな
く、弾性的な可撓性が保証される。
【００１２】弾性の連結手段を特に複数の弾性リングに
よって形成することができる。何故ならば、これらの弾
性リングは回転モーメントを周方向に伝達するための十
分に大きな剛性を有するからである。この場合、これら
の弾性リングを、例えば繊維強化材料からなるリングと
して形成することができる。速い周速の際、これらのリ
ングは少なくとも部分的に弛緩するので、緊張した状態
では万一の場合に存在する湾曲状態又は曲げ状態は少な
くとも十分に消え失せる。このとき，逆方向の錐体面に
(auf gegenlaeufigen Kegelmaenteln)設けられる２つ又
はそれより多い弾性リングを用いることができる。それ
故に、複数の弾性リングは軸方向の湾曲によってより大
きな初期応力を吸収することができ、逆方向の配列によ
って、軸方向に加えられた諸力は補償されるので、慣性
リングは内輪にしっかり取着されて、軸方向の諸力を全
然受けない。
よって形成することができる。何故ならば、これらの弾
性リングは回転モーメントを周方向に伝達するための十
分に大きな剛性を有するからである。この場合、これら
の弾性リングを、例えば繊維強化材料からなるリングと
して形成することができる。速い周速の際、これらのリ
ングは少なくとも部分的に弛緩するので、緊張した状態
では万一の場合に存在する湾曲状態又は曲げ状態は少な
くとも十分に消え失せる。このとき，逆方向の錐体面に
(auf gegenlaeufigen Kegelmaenteln)設けられる２つ又
はそれより多い弾性リングを用いることができる。それ
故に、複数の弾性リングは軸方向の湾曲によってより大
きな初期応力を吸収することができ、逆方向の配列によ
って、軸方向に加えられた諸力は補償されるので、慣性
リングは内輪にしっかり取着されて、軸方向の諸力を全
然受けない。
【００１３】内輪を、特に、ロータと、連結手段を収容
する取付リングとによって、形成することができる。こ
の場合、特に、取付リングとロータとの間に、支持リン
グを形成することができる。支持リングを、遠心力によ
る半径方向の負荷を吸収することができるように、例え
ば強力繊維材料で製造することができ、取付リングを、
周囲の伸縮を限定するように、高い弾性係数を有する繊
維材料により形成することができる。
する取付リングとによって、形成することができる。こ
の場合、特に、取付リングとロータとの間に、支持リン
グを形成することができる。支持リングを、遠心力によ
る半径方向の負荷を吸収することができるように、例え
ば強力繊維材料で製造することができ、取付リングを、
周囲の伸縮を限定するように、高い弾性係数を有する繊
維材料により形成することができる。
【００１４】内輪とはずみ車との間の結合を、しっかり
とした係合(stoffschluessig)及び／又は摩擦係合、特
に形状係合にも、慣性リング及び内輪に形成された複数
の山及び／又は谷によって、及び連結手段の、相応の逆
の形成物によって、達成することができる。
とした係合(stoffschluessig)及び／又は摩擦係合、特
に形状係合にも、慣性リング及び内輪に形成された複数
の山及び／又は谷によって、及び連結手段の、相応の逆
の形成物によって、達成することができる。
【００１５】軸方向及び接線方向での高弾性を、例えば
上記の複数の弾性リングにおいて、達成することができ
るのは、これらの弾性リングが半径方向に延びるスリッ
トを有することによってである。これらのスリットを、
同時に、慣性リングと内輪との間に弾性リングを形状係
合で据え付けるために用いることができるのは、これら
のスリットが内輪及びはずみ車の山を収容することによ
ってである。
上記の複数の弾性リングにおいて、達成することができ
るのは、これらの弾性リングが半径方向に延びるスリッ
トを有することによってである。これらのスリットを、
同時に、慣性リングと内輪との間に弾性リングを形状係
合で据え付けるために用いることができるのは、これら
のスリットが内輪及びはずみ車の山を収容することによ
ってである。
【００１６】更に、電気機械のロータは、半径方向に延
びるか又はジグザグ状に半径方向に延びる分離継目をも
って形成されていることができる。これらの分離継目
は、より速い周速の際に、幾らか開かれるので、ロータ
を損なうことなく、より速い周速が可能である。複数の
分離継目は、ロータヨークでは、追加のエアギャップと
してのみ作用する。このエアギャップの変化は駆動装置
の操作性能に一般的には極僅かしか影響を及ぼさない。
びるか又はジグザグ状に半径方向に延びる分離継目をも
って形成されていることができる。これらの分離継目
は、より速い周速の際に、幾らか開かれるので、ロータ
を損なうことなく、より速い周速が可能である。複数の
分離継目は、ロータヨークでは、追加のエアギャップと
してのみ作用する。このエアギャップの変化は駆動装置
の操作性能に一般的には極僅かしか影響を及ぼさない。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の複数の実施の形態を詳述する。図１（Ａ）、図１
（Ｂ）に示すように、分離継目１２，１３によって複数
の区域に分割されているロータ１が設けられている。こ
の場合、分離継目１２，１３は半径方向内側の縁部１９
から半径方向外側の縁部２０へと延びている。ロータ１
は電気機械の外側ロータとして、特にロータヨーク(Rot
orjoch)として、用いられることができる。複数の分離
継目１２，１３によって形成された各区域が磁極のピッ
チに対応していることは好都合である。複数の同期式の
エネルギー変換機器、例えば、同期機、反作用機械及び
永久磁石で励磁された機械では、ここでは、極の中心で
ロータを分割する際に、この角度ｔｐを、零に設定する
ことができるのは適切である。非同期機では、交差角度
を、以下のように、すなわち、対応のエアギャップのパ
ーミアンスが、機械のメインエアギャップと比較して、
相応に大きくなるように、決定することができる。複数
の分離継目は、図１（Ａ）に示すように、真っ直ぐに半
径方向外側に延びるか、あるいは、図１（Ｂ）に示すよ
うに、ジグザグ運動をして外側に延びていることができ
る。複数の分離継目１２，１３には、好都合な構成とし
て、ロータに予め応力をかけるために用いることができ
る弾性の中間層を挿入することができる。
明の複数の実施の形態を詳述する。図１（Ａ）、図１
（Ｂ）に示すように、分離継目１２，１３によって複数
の区域に分割されているロータ１が設けられている。こ
の場合、分離継目１２，１３は半径方向内側の縁部１９
から半径方向外側の縁部２０へと延びている。ロータ１
は電気機械の外側ロータとして、特にロータヨーク(Rot
orjoch)として、用いられることができる。複数の分離
継目１２，１３によって形成された各区域が磁極のピッ
チに対応していることは好都合である。複数の同期式の
エネルギー変換機器、例えば、同期機、反作用機械及び
永久磁石で励磁された機械では、ここでは、極の中心で
ロータを分割する際に、この角度ｔｐを、零に設定する
ことができるのは適切である。非同期機では、交差角度
を、以下のように、すなわち、対応のエアギャップのパ
ーミアンスが、機械のメインエアギャップと比較して、
相応に大きくなるように、決定することができる。複数
の分離継目は、図１（Ａ）に示すように、真っ直ぐに半
径方向外側に延びるか、あるいは、図１（Ｂ）に示すよ
うに、ジグザグ運動をして外側に延びていることができ
る。複数の分離継目１２，１３には、好都合な構成とし
て、ロータに予め応力をかけるために用いることができ
る弾性の中間層を挿入することができる。
【００１８】ロータ１には、図２に示すように、強力繊
維材料（強力繊維、ＨＴ繊維）からなる支持リング３１
が形成されており、分割されたロータヨーク１の、遠心
力による半径方向負荷を吸収する。支持リング３１に
は、高い弾性係数を有する繊維材料（高弾性繊維、ＨＭ
繊維）からなる取付リング３２が取り付けられており、
周囲の伸縮を制限する。内輪３のこのようなデザインは
３００乃至４００ｍ／秒の周速を可能にする。ここで
は、複数の分離継目１２，１３は、遠心力の下で、数１
０分の１ミリだけ開いて、追加の、可変のエアギャップ
として、駆動装置の作用にほとんど影響を及ぼさない。
維材料（強力繊維、ＨＴ繊維）からなる支持リング３１
が形成されており、分割されたロータヨーク１の、遠心
力による半径方向負荷を吸収する。支持リング３１に
は、高い弾性係数を有する繊維材料（高弾性繊維、ＨＭ
繊維）からなる取付リング３２が取り付けられており、
周囲の伸縮を制限する。内輪３のこのようなデザインは
３００乃至４００ｍ／秒の周速を可能にする。ここで
は、複数の分離継目１２，１３は、遠心力の下で、数１
０分の１ミリだけ開いて、追加の、可変のエアギャップ
として、駆動装置の作用にほとんど影響を及ぼさない。
【００１９】従って、本発明によれば、内輪３は、ロー
タ１又はロータヨーク１のみが電気機械２の一部分を形
成してなるロータ又は複合ロータとして用いられる。
タ１又はロータヨーク１のみが電気機械２の一部分を形
成してなるロータ又は複合ロータとして用いられる。
【００２０】慣性リング５は、内輪３の外径よりも大き
い内径を有する。従って、半径方向の中間空間６が形成
される。この中間空間には、慣性リング５を内輪３に連
結する連結手段が設けられている。この場合、連結手段
４は半径方向の初期応力下にある。連結手段は、例え
ば、図２に示すように、繊維強化材料からなる２つの円
板ばね又は弾性リングによって形成される。これらの円
板ばね又は弾性リングは、特に、支持リング３１及び取
付リング３２の弾性係数に対して、低い弾性係数を有
し、例えば、ガラス繊維によって強化されたプラスチッ
ク又はアラミド繊維によって強化されたプラスチックか
らなることができる。十分に半径方向の初期応力の場合
に、複数の輪ばねは、図２に示した、軸方向での湾曲を
形成する。複数の輪ばね４は、図２では、逆方向に設け
られているので、軸方向力は全体として内輪３から慣性
リング５に加えられない。この場合、複数の輪ばね４を
取付リング３２及び慣性リング５の複数の周囲溝に収容
することができる。
い内径を有する。従って、半径方向の中間空間６が形成
される。この中間空間には、慣性リング５を内輪３に連
結する連結手段が設けられている。この場合、連結手段
４は半径方向の初期応力下にある。連結手段は、例え
ば、図２に示すように、繊維強化材料からなる２つの円
板ばね又は弾性リングによって形成される。これらの円
板ばね又は弾性リングは、特に、支持リング３１及び取
付リング３２の弾性係数に対して、低い弾性係数を有
し、例えば、ガラス繊維によって強化されたプラスチッ
ク又はアラミド繊維によって強化されたプラスチックか
らなることができる。十分に半径方向の初期応力の場合
に、複数の輪ばねは、図２に示した、軸方向での湾曲を
形成する。複数の輪ばね４は、図２では、逆方向に設け
られているので、軸方向力は全体として内輪３から慣性
リング５に加えられない。この場合、複数の輪ばね４を
取付リング３２及び慣性リング５の複数の周囲溝に収容
することができる。
【００２１】慣性リング５を、貯蔵要求に応じて、特に
出力、回転数及び貯蔵されるべきエネルギー量に関する
要求に応じてデザインすることができる。この場合、特
に、高い弾性係数又は高い剛性をも有する繊維材料を、
用いることができる。慣性リング５は、回転中に、より
速い周速に基づいてより激しく伸ばされる。このことに
よって、半径方向の中間空間６が増大する。この場合、
半径方向の初期応力下にある円板ばね４は、少なくとも
部分的に緩み、従って、図２に破線で示された輪郭を取
る。この場合、特に、高い作動速度では、軸方向の湾曲
の、完全な又は大部分の戻りが調節される。それ故に、
複数の円板ばね４は完全に又は大方応力を有しない。従
って、慣性リングの半径方向の位置決めのみならず、如
何なる回転数の場合でも、慣性リング５と内輪５との間
の高い回転モーメントの伝達をも保証する十分に硬い構
造を達成することができる。
出力、回転数及び貯蔵されるべきエネルギー量に関する
要求に応じてデザインすることができる。この場合、特
に、高い弾性係数又は高い剛性をも有する繊維材料を、
用いることができる。慣性リング５は、回転中に、より
速い周速に基づいてより激しく伸ばされる。このことに
よって、半径方向の中間空間６が増大する。この場合、
半径方向の初期応力下にある円板ばね４は、少なくとも
部分的に緩み、従って、図２に破線で示された輪郭を取
る。この場合、特に、高い作動速度では、軸方向の湾曲
の、完全な又は大部分の戻りが調節される。それ故に、
複数の円板ばね４は完全に又は大方応力を有しない。従
って、慣性リングの半径方向の位置決めのみならず、如
何なる回転数の場合でも、慣性リング５と内輪５との間
の高い回転モーメントの伝達をも保証する十分に硬い構
造を達成することができる。
【００２２】支持リング３１と追加の取付リング３２を
形成することによって、ロータ１の諸性質を、支持リン
グ及び取付リングの他の繊維特性と組み合わせることが
できる。ロータは一般には薄板の束として形成されてお
り、周方向に比較的大きな弾性を有する。更に、複数の
円板ばね４の構造は、特に、慣性リング５の構造及び諸
性質への、要求に適合することができる。材料の諸性
質、特に、慣性リング５の、取付リング３２の、支持リ
ング３１の及び複数の円板ばね４の剛性及び弾性係数を
相応に適合させるとき、慣性リング５と内輪３との間の
移動差(Differenzverschiebung)を少なくとも大部分補
償することができる。複数の円板ばね４によって、ほと
んど全周に亘って力を導入することができるので、複数
の継目個所での負荷は比較的少ない。複数の円板ばね４
は、慣性リング５と内輪３すなわち取付リング３２と
を、形状係合で、摩擦係合で又はしっかりとした係合で
結合することができる。
形成することによって、ロータ１の諸性質を、支持リン
グ及び取付リングの他の繊維特性と組み合わせることが
できる。ロータは一般には薄板の束として形成されてお
り、周方向に比較的大きな弾性を有する。更に、複数の
円板ばね４の構造は、特に、慣性リング５の構造及び諸
性質への、要求に適合することができる。材料の諸性
質、特に、慣性リング５の、取付リング３２の、支持リ
ング３１の及び複数の円板ばね４の剛性及び弾性係数を
相応に適合させるとき、慣性リング５と内輪３との間の
移動差(Differenzverschiebung)を少なくとも大部分補
償することができる。複数の円板ばね４によって、ほと
んど全周に亘って力を導入することができるので、複数
の継目個所での負荷は比較的少ない。複数の円板ばね４
は、慣性リング５と内輪３すなわち取付リング３２と
を、形状係合で、摩擦係合で又はしっかりとした係合で
結合することができる。
【００２３】この場合、特に図３に示すように、形状係
合による成形体を得ることができる。そこでは、取付リ
ング３２及び／又は慣性リング５に、複数の山９，１８
又はこれに対応の複数の谷が形成されており、複数の輪
ばね４又は円板ばねの相応の複数の谷又は山が前記複数
の山又は谷に係合する。複数の輪ばね４に半径方向にス
リットが入っていることにより、複数の輪ばね４の高い
弾性を達成することができるのは好都合である。複数の
輪ばねは、特に図３に示すように、内側の縁部１５から
出ている複数のスリット７ａと、外側の縁部１４から出
ている半径方向のスリット７ｂとを有することができ
る。双方のスリットは、図３に示すように、交互に設け
られていることができる。ここでは、スリットの複数の
端部は、亀裂を防ぐために、丸み８によって区画されて
いることができる。図３及び図４に示すように、複数の
スリット７ａ，７ｂを、複数の山９，１８を収容するた
めに用いることができる。複数のスリットは、これらの
山を、例えば錐形に形成された複数のスリット端部１０
に収容する。
合による成形体を得ることができる。そこでは、取付リ
ング３２及び／又は慣性リング５に、複数の山９，１８
又はこれに対応の複数の谷が形成されており、複数の輪
ばね４又は円板ばねの相応の複数の谷又は山が前記複数
の山又は谷に係合する。複数の輪ばね４に半径方向にス
リットが入っていることにより、複数の輪ばね４の高い
弾性を達成することができるのは好都合である。複数の
輪ばねは、特に図３に示すように、内側の縁部１５から
出ている複数のスリット７ａと、外側の縁部１４から出
ている半径方向のスリット７ｂとを有することができ
る。双方のスリットは、図３に示すように、交互に設け
られていることができる。ここでは、スリットの複数の
端部は、亀裂を防ぐために、丸み８によって区画されて
いることができる。図３及び図４に示すように、複数の
スリット７ａ，７ｂを、複数の山９，１８を収容するた
めに用いることができる。複数のスリットは、これらの
山を、例えば錐形に形成された複数のスリット端部１０
に収容する。
【図１】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に記載の
内輪の半径方向断面図であり、（Ｂ）は、本発明の第２
の実施の形態に記載の内輪の半径方向断面図である。
内輪の半径方向断面図であり、（Ｂ）は、本発明の第２
の実施の形態に記載の内輪の半径方向断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係わるはずみ車の軸方
向断面図である。
向断面図である。
【図３】図２のはずみ車の半径方向外側の領域の半径方
向断面図である。
向断面図である。
【図４】図３の部分ＩＶを示す図である。
１ ロータ ２ 機械 ３ 内輪 ４ 連結手段 ５ 慣性リング ６ 中間空間 ７ａ スリット ７ｂ スリット ９ 山 １２ 伸縮継目 １３ 伸縮継目 １８ 山 １９ 内側の縁部 ２０ 外側の縁部 ３１ 取付リング ３２ 支持リング γ 角度。
Claims (17)
- 【請求項１】 回転する機械（２）に結合される内輪
（３）と、半径方向外側の慣性リング（５）と、前記内
輪（３）と前記慣性リング（５）との間の半径方向の中
間空間（６）に設けられ、かつ前記内輪及び前記慣性リ
ングに結合されている、回転モーメントを伝達するため
の連結手段（４）とを具備する、回転エネルギーを蓄え
るはずみ車において、 前記連結手段（４）は半径方向に弾性をもって形成され
ており、前記慣性リング（５）を外側に押圧する半径方
向の初期圧力下にあることを特徴とするはずみ車。 - 【請求項２】 前記内輪（３）は、前記機械と結合して
いるか、又はこの機械の一部を形成するロータ（１）
と、前記連結手段（４）を収容するための半径方向外側
に支持リング（３２）とを有することを特徴とする請求
項１に記載のはずみ車。 - 【請求項３】 前記ロータ（１）と前記支持リング（３
２）との間に、取付リング（３１）が設けられているこ
とを特徴とする請求項２に記載のはずみ車。 - 【請求項４】 前記支持リング（３２）及び／又は前記
取付リング（３１）は、繊維強化材料、好ましくは炭素
繊維強化プラスチックで製造されていることを特徴とす
る請求項２又は３に記載のはずみ車。 - 【請求項５】 前記支持リング（３２）及び／又は前記
取付リング（３１）は、実質的に、周方向に巻回された
繊維強化材料の層であることを特徴とする請求項４に記
載のはずみ車。 - 【請求項６】 前記支持リング（３２）の材料は、前記
取付リング（３１）の材料よりも高い弾性係数及び／又
は低い剛性を有することを特徴とする請求項３乃至５の
いずれか１に記載のはずみ車。 - 【請求項７】 前記連結手段（４）は、形状係合及び／
又はしっかりとした係合で及び／又は摩擦係合で前記内
輪（３）及び前記慣性リング（５）に結合されているこ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のは
ずみ車。 - 【請求項８】 前記連結手段は、好ましくは繊維強化材
料からなり、前記内輪(３)と前記慣性リング（５）との
間で緊張されている１つ又は複数の弾性リングを有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の
はずみ車。 - 【請求項９】 前記１つ又は複数の弾性リングには、半
径方向にスリットが入っていることを特徴とする請求項
１乃至８のいずれか１に記載のはずみ車。 - 【請求項１０】 前記１つ又は複数の弾性リング（４）
は、前記弾性リングの外側の縁部（１４）から半径方向
外側へ、及び前記弾性リングの内側の縁部(１５)から半
径方向外側へ交互に延びている複数のストリップ（７
ａ，７ｂ）を有することを特徴とする請求項９に記載の
はずみ車。 - 【請求項１１】 前記内輪（３）及び／又は前記慣性リ
ング（５）は、前記１つ又は複数の弾性リング（４）の
複数のスリット（７ａ，７ｂ）によって収容される複数
の山（９，１８）を有することを特徴とする請求項９又
は１０に記載のはずみ車。 - 【請求項１２】 円板ばねとして形成された少なくとも
２つの弾性リング（４）が設けられており、これらの弾
性リングは前記はずみ車の軸方向に逆方向に傾斜してお
り、好ましくは夫々錐体面に沿って延びており、この錐
形シェルの錐形軸が前記回転する機械の回転軸と一致し
ていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１
に記載のはずみ車。 - 【請求項１３】 前記少なくとも２つの弾性リング(４)
の、弾性的な初期応力によって形成された湾曲状態は、
前記回転する機械（２）の範囲内での回転数では、少な
くとも十分に消え失せることを特徴とする請求項１２に
記載のはずみ車。 - 【請求項１４】 前記ロータ(１)は、その半径方向内側
の縁部(１９)から半径方向外側の縁部（２０）へと延び
る複数の伸縮継目（１２，１３）を有することを特徴と
する請求項２乃至１３のいずれか１に記載のはずみ車。 - 【請求項１５】 前記複数の伸縮継目（１２）は、少な
くとも著しく半径方向に、好ましくは正確に半径方向に
延びていることを特徴とする請求項１４に記載のはずみ
車。 - 【請求項１６】 前記複数の伸縮継目（１３）は、少な
くとも領域毎に、角度（γ）の下で、半径方向へ、好ま
しくはジグザグ状に外側に延びていることを特徴とする
請求項１４に記載のはずみ車。 - 【請求項１７】 前記複数の伸縮継目（１２，１３）に
は弾性材料が設けられていることを特徴とする請求項１
４乃至１６のいずれか１に記載のはずみ車。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19961643A DE19961643A1 (de) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | Schwungrad mit Speichern von Rotationsenergie |
| DE19961643.4 | 1999-12-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001227589A true JP2001227589A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=7933550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000389191A Pending JP2001227589A (ja) | 1999-12-21 | 2000-12-21 | 回転エネルギーを蓄えるはずみ車 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6688191B2 (ja) |
| EP (1) | EP1111270B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001227589A (ja) |
| AT (1) | ATE328222T1 (ja) |
| DE (2) | DE19961643A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016525335A (ja) * | 2013-07-19 | 2016-08-22 | ジーケーエヌ ハイブリッド パワー リミテッド | エネルギー保存用フライホイールおよびその製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011110021A1 (de) * | 2011-08-11 | 2013-02-14 | Neumayer Tekfor Holding Gmbh | Schwingungsdämpfer für einen Antriebsstrang |
| US8698365B2 (en) * | 2012-04-03 | 2014-04-15 | The Boeing Company | Lightweight composite safety containment for flywheel energy storage |
| DE102013102817B4 (de) * | 2013-03-19 | 2017-03-16 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Vibrationsarmes Schwungrad |
| JP6237273B2 (ja) * | 2014-01-30 | 2017-11-29 | 株式会社ジェイテクト | 風力発電装置用継手部材及び風力発電装置 |
| US10050491B2 (en) | 2014-12-02 | 2018-08-14 | Management Services Group, Inc. | Devices and methods for increasing energy and/or power density in composite flywheel energy storage systems |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1268632A (en) * | 1916-09-19 | 1918-06-04 | Emile Schauffelberger | Flexible coupling. |
| US2737033A (en) * | 1951-04-09 | 1956-03-06 | Wilfrid H Bendall | Resilient gear couplings |
| US3088332A (en) * | 1960-02-04 | 1963-05-07 | Simpson Mfg Company | Vibration damper |
| US3602066A (en) * | 1969-09-18 | 1971-08-31 | United Aircraft Corp | High-energy flywheel |
| IT979709B (it) * | 1972-03-23 | 1974-09-30 | Vulkan Kupplung Getriebe | Giunto cedevole per alberi |
| US3859868A (en) * | 1973-06-21 | 1975-01-14 | Post Group | Inertial energy storage apparatus |
| GB8328295D0 (en) * | 1983-10-22 | 1983-11-23 | British Petroleum Co Plc | Energy storage flywheels |
| US4991462A (en) * | 1985-12-06 | 1991-02-12 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Flexible composite ultracentrifuge rotor |
| US5012694A (en) * | 1990-01-29 | 1991-05-07 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | High speed flywheel |
| US5124605A (en) * | 1991-01-11 | 1992-06-23 | American Flywheel Systems, Inc. | Flywheel-based energy storage methods and apparatus |
| DK70792A (da) * | 1992-05-27 | 1993-11-28 | Risoe Forskningscenter | Svinghjulsindretning |
| ES2109849B1 (es) * | 1993-07-16 | 1998-08-16 | Fichtel & Sachs Ag | Embrague de friccion con curva caracteristica plana. |
| US5566588A (en) * | 1994-01-14 | 1996-10-22 | Rosen Motors Lp | Flywheel rotor with conical hub and methods of manufacture therefor |
| US5760506A (en) | 1995-06-07 | 1998-06-02 | The Boeing Company | Flywheels for energy storage |
| US6014911A (en) * | 1998-01-13 | 2000-01-18 | Swett; Dwight W. | Flywheel with self-expanding hub |
-
1999
- 1999-12-21 DE DE19961643A patent/DE19961643A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-11-29 EP EP00126038A patent/EP1111270B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-29 DE DE50012852T patent/DE50012852D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-29 AT AT00126038T patent/ATE328222T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-12-21 JP JP2000389191A patent/JP2001227589A/ja active Pending
- 2000-12-21 US US09/745,247 patent/US6688191B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016525335A (ja) * | 2013-07-19 | 2016-08-22 | ジーケーエヌ ハイブリッド パワー リミテッド | エネルギー保存用フライホイールおよびその製造方法 |
| US10012289B2 (en) | 2013-07-19 | 2018-07-03 | Gkn Hybrid Power Limited | Flywheels for energy storage and methods of manufacture thereof |
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|---|---|
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| DE19961643A1 (de) | 2001-06-28 |
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| EP1111270A3 (de) | 2003-05-21 |
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