JP2001508155A

JP2001508155A - 加速度接地用バックアップベアリング

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Publication number: JP2001508155A
Application number: JP52447597A
Authority: JP
Inventors: エム．ミラー，ロビン
Original assignee: サザンカンパニーエナジーソルーションズ，インコーポレイテッド
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2001-06-19
Also published as: US5588754A; CA2241754A1; WO1997024537A1; EP0870124A1

Abstract

(57)【要約】磁気ベアリングにバックアップを供給するためのバックアップベアリング（３０）が設けられている。バックアップベアリングは、静止シャフト（１７）の軸（Ｙ）のまわりに配置され軸のまわりの回転運動に対しフライホイールアッセンブリー（１６）に取り付けられた外部レース（３２）と、外部レース（３２）から離されていると共に軸（Ｙ）のまわりに配置され軸（Ｙ）に対して静止している内部レース（３６）、および各々内部レース（３６）から離され回転運動に対して内部レース（３６）と外部レース（３２）間に配置された複数の回転素材（３４）によって構成されている。外部レース（３２）の回転によって、複数の回転素材（３４）の対応する回転を行わせ、回転素材（３４）が内部レース（３６）に接触すると、回転素材（３４）と本質的に静止している内部レース間の速度差によって各回転素材（３４）、内部レース（３６）に接触が接触する。内部レース（３６）の慣性も外部レース（３２）の慣性も、双方とも動作速度で常に機能するから打ち勝つ必要はなく、回転素材は低摩耗で中心軸のまわりに加速される。

Description

【発明の詳細な説明】加速度接地用バックアップベアリング背景１．技術分野本願は、バックアップベアリングに関し、特に過速度接地用のバックアップベアリングに関する。２．関連技術の背景フライホイール、回転運動エネルギーとしてのエネルギーを蓄える一定の軸のまわりを回る均衡した質量は、人類の最も初期の装置の一つであり、陶芸家のホイールと砥石の両方に対する基準として役立っている。運動エネルギーとして電気エネルギーを蓄えるかつ蓄積された運動エネルギーから電気エネルギーを蓄積するフライホイールエネルギー蓄積（ＦＥＳ）システムは、今日、多くの応用面に適用されている。ＦＥＳシステムは、例えば有用な荷重地ならしシステム，しゃ断されない電力供給，およびソーラと風力システムの蓄積容量としてのステーショナリアプリケーションと同様に、自動車分野と宇宙分野の双方で使用されている。伝統的に、静止という言葉は、幾何学的な位置の変化間を容易に動くことができるモービルシステムに反して、所定の幾何学的位置に位置しているシステムについて言及している。ＦＥＳシステムは、いくつかの主な構成要素、すなわちロータとハブを有するフライホイール，モータ／発電機および磁気ベアリングを含んでいる。典型的に、システムは構造的なハウジング，真空ポンプ，電力入力／出力，および磁気ベアリング用電子制御装置を含んでいる。フライホイールの性能を適正化するために、高強度（すなわち、強度／密度）合成物質のフライホイールロータを構築することは技術分野において知られている。モータ／発電機は、システムがモータとして作用するとき運動エネルギーとして電力をシステムに蓄えるために使用され、システムが発電機として作用しているときシステムからの電気エネルギーを輸送するために使用される。高性能なＦＥＳシステムは、風損，気体力学的な加熱および回転子の不安定度を小さくするために真空で動作する。それ故に、これらの高性能なシステムは、ロータの故障による異物を囲む汚染物質として役立つハウジングを含んでいる。現在のＦＥＳシステムは、もちろん、ハウジング内の回転するフライホイールを支持又は懸架するための磁気ベアリングを使用する。使用される磁気ベアリングは、アクティブ又はパッシブである。典型的なアクティブシステムにおいて、フライホイールは磁気ベアリングによって生じる磁力によって支持される。これらの力は、フライホイールに作用する力に加えて、位置センサと電子フィードバック回路によって制御されると共に均衡がとられる。電子フィードバック回路は、ベアリングアッセンブリー内の電磁巻線の電流の制御による磁力を導入して、フライホイールの安定度を制御する。他方、パッシブ磁気ベアリングは、特別な形状の強力な永久磁石を使用して、フィードバック制御にたよることなく、回転するフライホイールを支持安定させる。パッシブグベアリングは寄生的な損失を小さくするために役立ち、アクティブベアリングは、パッシブベアリングよりも動的に安定しており、自動車分野で重要なことである。磁気ベアリングは、これらの磁気ベアリングが正しく配置され中心付けられかつ動作する時、低エネルギー損失と低振動の状況のもとに良く動く。しかしながら、フライホイールが心ずれし、又は電源のしゃ断が生じると、ベアリングははもとの場所に戻ることができず、急速に故障する。故障によるシステム内の損害を小さくするために、多くのフライホイールはこのフライホイールの内径に沿って配置された回転素材トバックアップベアリングを使用し、フライホイールが不当な結合になれば磁気ベアリングに作用せず、バックアップベアリングは全システムへの損害を防ぐ。代表的な回転素材バックアップベアリングは、短い期間の低エネルギーに対して良く働くが、高速動作の繰り返し期間がある時に制限される。この出願で使用されているように、スピンアップは、静止バックアップベアリングを、回転素材と接触させることによる動作速度まで加速することを意味する。回転素材ベアリングは、ＦＥＳシステムの静止シャフトのまわりに配置されかつ静止している内部レース、回転素材および外部レースを含んでいる。また、バックアップベアリングアッセンブリーは、外部レースと回転フライホイールアッセンブリー間に位置するエアギャプを含んでいる。典型的なバックアップベアリングシステムにおいて、フライホイールアッセンブリーが不揃いになると、フライホイールは外部レースに衝突し、外部レースを回転部材と内部レースを介して、荷重速度でスピンアップさせる。回転フライホイールアッセンブリーに衝突すると、外部レースをすべり領域に進め、すべり摩擦は外部レースを静止シャフトのまわりに回転させる。磁気ベアリング用のフライホイールの動作を行うのに回転素材をスピンアップするために必要とされるエネルギー移送は外部レースの質量を加速するエネルギーに加速素材を動作速度まで加速するためのエネルギーを足したものに等しい。このエネルギーは、外部レースを介して回転フライホイールアッセンブリーに移送される。高速度ににおいて、外部レースが回転フライホイールに接触することによって起こされるすべり損傷は、典型的なバックアップベアリングの接触の面寿命を短くする。従って、１）磁気ベアリングの故障の後に、バックアップベアリング装置が、摩耗することなく、フライホイールアッセンブリーの動作速度に達することができ、２）磁気ベアリングの故障の後に、バックアップベアリングが故障することなく高速動作がを行うことができるバックアップベアリングが必要出ある。本願は、磁気ベアリングの故障の後に、バックアップベアリング装置が、摩耗することなく、フライホイールアッセンブリーの動作速度に達することができるとともに、磁気ベアリングの故障の後に、バックアップベアリングシステムが摩耗することなく、繰り返されるスピンアップ周期に動作できるるバックアップベアリングシステム提供する。概要磁気ベアリングにバックアップを供給するためのバックアップベアリングが設けられている。バックアップベアリングは、静止シャフトの軸のまわりに配置され、軸のまわりの回転運動に対してフライホイールアッセンブリーに取り付けられた外部レースと、外部レースから離されていると共に軸のまわりに配置され軸に対して静止している内部レース、および各々内部レースから離され回転運動に対して内部レースと外部レース間に配置された複数の回転素材によって構成されている。外部レースの回転によって、複数の回転素材に対応する回転を行わせ、回転素材が内部レースに接触すると、回転素材と本質的に静止している内部レース間の速度差によっ、て各回転素材と内部レースに接触する。内部レースの慣性も外部レースの慣性も、双方とも動作速度で常に機能するから打ち勝つ必要はなく、回転素材は低摩耗で中心軸のまわりに加速される。図面の簡単な説明種々の実施例が、以下に、図面に関して述べられている。第１図は、本願によるバックアップベアリングアッセンブリーを使用するフライホイールエネルギー蓄積（ＦＥＳ）システムの、断面図である。第２図は、フライホイールアッセンブリーとの係合が外れるにあたって、軸Ｙのまわりで回る第１図のバックアップベアリングの一部を部分的に破断した部分断面拡大図である。第３図は、フライホイールアッセンブリーとの係合にあたって、軸Ｙのまわりを回る第１図のバックアップベアリングの一部を部分的に破断した部分断面拡大図である。第４図は、回転素材を示し、第１図のバックアップベアリングアッセンブリーの拡大平面図である。図は、本願の例示を意味するものであって、本願の範囲を制限するものではない。好ましい実施例の詳細な説明第１図を参照すると、本願によるフライホイールエネルギー蓄積（ＦＥＳ）システムの一実施例の断面図が示されている。システム１０は、外部真空ハウジング１２，内部汚染物質リング１４，回転フライホイールアッセンブリー１６，固定シャフト１７，モータ／発電機２４および主ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃからなる。システム１０は、好ましくは、約３５，０００回転／分（ｒｐｍ）の最高速度で８００ワット／時（Ｗｈ）の全エネルギーを蓄えるように、設計される。一定の電力での通常のエネルギー蓄積は、約１７，０００ｒｐｍから約３５，０００ｒｐｍまでの動作範囲にわたって６００Ｗｈである。システムの定格電力は、最高速度で数秒間に対して有効なほぼ５０ｋＷの動作範囲を通して２５ｋＷである。ハウジング１２は、フライホイールが動作する真空室１３を囲んでいる。内部の汚染物質リング１４は、故障が起これば、フライホイールアッセンブリー１６の故障による介在物を含有する。フライホイール１６のまわりに位置する内部汚染物質リング１４は、フライホイール故障による介在物のモーメントに耐えるために、高張力物質例えばスチールによって作られる。本実施例では汚染物質リング１４に関連してハウジング１２を使用しているけれども、多数の種々な汚染物質を使用できる。汚染物質システムが必要とする知識は、１）フライホイールの故障モード，２）故障した部品の運動，および３）汚染物質の応答である。これらの基準の各々を評価することによって、当業者は特殊なＦＥＳシステム用の適正な汚染物質システムを設計することが出来る。本実施例において、モータ／発電機２４は、ブラシなし永久磁石発電機であって、モータ電力密度（ｗａｔｔ／Ｋｇ）と効率を最大にしかつ真空室１３内で動作するフライホイールアッセンブリーのエネルギー放散を最小にするために、水冷式である。モータ／発電機２４は、技術分野で知られているように、システムがモータとして動作している時に運動エネルギーとして蓄えるために電力をシステムに供給する速度までフライホイールアッセンブリー１６を回し、システムが発電機として動作している時フライホイールに結合することによってシステムから電気エネルギーを送るために蓄積された運動エネルギーからの電気エネルギーを発生するように動作する。実施例においては、モータ／発電機２４は、２５Ｋｗ，２５％テューティファクター，５０Ｋｗ最大入出力を備える１８０Ｖ永久磁石３相モータとして設計される。また、モータ／発電機はＦＥＳシステム用の特別な用途に応じて使用される。続いて第１図を参照すると、フライホイールアッセンブリー２６は、合成回転子１８，ハブ２０およびシリンダ−２１によって構成され、シリンダー２１はモータ／発電機２４およびベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃのバックアイロン２２を含んでいる。本実施例は合成回転子を使用しているけれども、金属回転子を含む他のタイプの回転子も、特に低エネルギー，高パワー用として、使用できる。しかしながら、ＦＥＳシステムの適正なエネルギー蓄積が質量に対するエネルギーの比率、すなわちエネルギー密度を最大にすることによって達成されるので、合成回転子は好ましいものであり、かつ最も大きいエネルギー密度、は最も大きい特別な張力のフライホイール物質を使用することによって見い出される。マトリックス繊維からなる軽量の合成物質は固体密度に比べて非常に高物質強度を持っている。さらに、金属回転子は故障が発生すれば破損して鋭く突き通る傾向にあり、一方合成回転子はそのようなことはない。使用される物質に拘わらず、フライホイールアッセンブリーの設計を決める要素は、ＦＥＳシステムの適用に関連する所望のエネルギー蓄積容量，コスト，サイクル数とサイズの制限などの全てを含んでいる。フライホイールアッセンブリー１６は、シャフト１７のまわりに回転するので、主ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃによって支持される。本実施例においては、主ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃは好ましくはアクティブ磁気ベアリングであり、一対の径方向磁気ベアリング２６ｂ，２６ｃと同様に軸方向ベアリング２６ａを含む。アクティブベアリングは、低摩擦損であり、高速度容量が真空条件に適合し潤滑柱を必要としないとともに、フライホイールアッセンブリーのアクティブ制御ができるので、フライホイール１６を支持するのに好ましい方法である。軸方向磁気ベアリング２６ａはハウジング１２内のフライホイーアッセンブリー１６を支持し、径方向の磁気ベアリング２６ｂ，２６ｃはシャフト１７のまわりのフライホイールアッセンブリー１６を揃える。本実施例において、径方向ベアリング２６ｂ，２６ｃは荷重の１５０ｌｂｓを取ることが出来る。センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、全部で５つの軸（径方向ベアリングｘとｙ軸、軸方向ベアリングｚ軸）に対して、それぞれ、各ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃ用の各アクティブベアリングに接続されている。センサ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは近接センサーであり、この近接センサーは、ベアリングの特性と動作でデジタル制御することによって、フライホイールアッセンブリーの安定度を制御するために電子フィードバック制御を行い、ベアリングとフライホイールを相互に正しく配置する。本実施例においては、磁気ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、１０００ｒｐｍ以上の速度で一定に動作するアクティブベアリングによってバイアスされる。しかし、他のベアリングは、当業者によって知られており、特殊な用途に応じて使用される。磁気ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、ほとんどの動作状況において良く働くが荷重限界を有しかつ不安定になるか又は多くの理由で故障するが、電力損失には制限されない。それ故に、本願においてはバックアップベアリングアッセンブリー３０が設けられており、このバックアップベアリングアッセンブリーは、磁気ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃが不安定又は故障になる状況において磁気ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃをバックアップする。第２図を参照すると、静止シャフト１７を有し、フライホイールから離脱したバックアップベアリングアッセンブリー３０の拡大断面図が示されている。本実施例においては、バックアップベアリング３０ａは第１図に示すように、シャフト１７の一端に取り付けられ、バックアップベアリング３０ｂはシャフト１７の対向端に取付けられている。バックアップベアリング３０ａ，３０ｂの動作は同じであるから、ベアリングは、集約的に、ここではバックアップベアリングアッセンブリー３０と呼ばれる。バックアップベアリングアッセンブリー３０は、インタフェースフィット，プレスフィット，シュリンクフィット，又は他の同様な取り付けによって回転フライホイールアッセンブリーに取り付けられた回転外部レース３２と、シャフト１７に沿う予備荷重（図示せず）によって静止シャフト１７のまわりに抑止された内部レース３６，および第４図に回転素材３４によって示されているように、本願において使用される１５回転素材である複数の回転素材１２と２０を含んでいる。回転素材３４は、回転運動用として、外部レース３２と内部レース３６間に配置されている。本実施例においては、内部レース３６は、回転素材３４とは接触しないで、所定の間隔で回転素材から離されており、回転素材３４と内部レース３６間に配置されたエアギャップすきまがある。内部レースは、静止している時、回転素材と接触してもよいが、外部レースが回転し始めると、遠心力によって回転素材３４を上げて内部レース３６から離し、所定のエアギャップすきまが発生する。内部レース３６と外部レース３２は、好ましくは、高温度、硬スチール例えば５２１００スチールで作られるが、コスト面で効果があり、回転強度と受け入れ可能なベアリング寿命を提する物質であればよい。本実施例においては、ベアリング寿命が達成される限り、別の大きさと物質のたとえばスチールを用いることが出来るけれども、バックアップベアリング３０は、修正されたすきま，角度接触，外径，および直径が３５ｍｍである自己潤滑ベアリング、および回転素材としてのセラミックボールを含んでいる。どのようなタイプのベアリングがバックアップ用に使用されるにしても、ベアリングは、低摩擦損であり、真空（すなわち乾燥潤滑される）において動作でき、かつ動作中に非常に小さい温度を発生するものであるべきである。加えて、回転素材への遠心荷重を小さくするために、回転素材の速度はベアリング直径とｒｐｍに依存するので、ベアリングの直径は、所定の荷重に対して、できるだけ小さくあるべきである。バックアップベアリング３０の動作について第２〜３図を参照しながら説明する。第２図に示すように、動作中に、フライホイールアッセンブリー１６は静止シャフト１７の軸“Ｙ”のまわりに矢印“Ａ”の方向に回転する。回転素材が外部レースに嵌合され、外部レースが回転フライホイールアッセンブリー１６に取付けられているので、外部レース３２と回転素材３４も、フライホイールアッセンブリー１６と本質的に同じ速度で回転する。フライホイールアッセンブリー１６，外部レース３２および回転素材３４が矢印“Ａ”の方向に回転するので、エアギャップすきま３８は、遠心力によって、回転素材３４と内部レース３６間に保持される。本実施例においては、エアギャップはほぼ．００２〜．００５インチの大きさである。フライホイールアッセンブリー１６が機械的な故障になり、シャフト１７から心ずれして動くと、ベアリング２６ａ，２６ｂ，２６ｃは不揃いになり、又は磁気ベアリングが、ベアリングの電気故障を含む何かの理由によって正しく揃っていなければ、フライホイールアッセンブリー１６は、回転部材を、エアギャップ３８内に動かし、第３図に示すように内部レース３６に接触させる。内部レース３６が接触すると、軸“Ｙ”のまわりを回転する回転素材３４と、 “Ｙ”軸に関して静止している内部レース３６間の速度差が、回転素材３４を内部レース３４に接触させ、第３図“Ｐ”で示すその軸のまわりに加速させる。外部レースと回転素材が、内部レースと接触する前に、“Ｙ”軸のまわりに回転するので、外部レース慣性（イナーシャ）と回転素材慣性との比は非常に大きくなる。本願においては、慣性比は１×１０⁸：１であり、それ故に、回転素材を動作回転速度まで加速するために必要なエネルギー移送は、外部レースとは反対に、非常に少なくなる。球の慣性質量モーメントは、従来技術で知られているように、式２／５質量（半径²）を使って計算される。回転速度は磁気ベアリングが再び動作状態になるまで、フライホイールアッセンブリー１６の回転が軸方向と径方向の両方で維持される速度である。回転素材自身の慣性を小さくするために、回転素材は、所定の適用に対してできるだけ小さくなければならず、前述したように、セラミックが低密度にして低摩耗特性を持っているので、好ましくはセラミックで作られる。摩擦力が低くかつ所定の動作仕様が合う限り、ピンローラのような他の形状と大きさのものも使用できるけれども、本実施例においては、好ましくは、回転素材は直径がほぼ３／１６インチのの球状の回転素材である。内部および外部レースの両方が、動作速度又は最終速度で回転しているから、すべり損傷による回転素材の少ない摩耗で内部レース３６に接触する時、回転素材は急速に動作回転速度まで加速する。加えて、この実施例によれば、フライホイールアッセンブリーの不揃いが生じ連続して内部レースと係合しない時、回転素材は内部レースと係合するのみであるから、低摩耗の回転素材の繰り返し高速回転が可能になる。種々の変更がここに述べられている実施例に行えることは理解できる。例えば、ベアリングアッセンブリーはベアリングの代りにブッシングとし、磁気ベアリングを空気ベアリングとし、およびバックアップベアリングアッセンブリーは、フライホイールエネルギー蓄積システム以外の、磁気ベアリング又は空気ベアリングに使用できる。さらに、本願の固定シャフトは垂直なものであるとして示されているけれども、シャフトは水平又はある角度を持たせて配置できる。それ故に、上記説明は限定されたものとして構成されたものではなく、単なる好ましい実施例の例示である。当業者であれば、添付された特許請求の範囲内で他の変更を想像できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成９年１２月１０日（１９９７．１２．１０）【補正内容】特許請求の範囲１．磁気ベアリングにバックアップを与えるバックアップベアリングであって、軸のまわりに配置され、回転運動に対して固定して取付けられた外部レースと、外部レースから離して軸のまわりに配置されているとともに、軸に対して静止している内部レースと、内部レースから離されている素材を備えた中心軸を有し、回転運動に対して内部レースと外部レース間に配置された複数の回転素材、によって構成され、普通の状況では外部レースの回転により、前記内部レースの全外周のまわりで前記内部レースから回転素材を動かすが、磁気ベアリングのひとつが故障のときは複数の回転素材の対応する回転が行われ、回転素材が内部レースとともに回転すると、回転素材と静止内部レース間の速度差により各回転素材が内部レースに接触してその中心軸のまわりで加速される、ことを特徴とするバックアップベアリング。２．前記ベアリングが一端で静止シャフトに取り付けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。３．前記内部レースが予備荷重シャフトによって前記静止シャフトのまわりに抑止されることを特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載のバックアップベアリング。４．前記外部レースが回転アッセンブリーに取り付けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。５．前記複数の回転素材が約１２から２０の回転素材によって構成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。６．前記内部レースと前記外部レースが高温高スチールによって作られていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。７．前記ベアリングが低摩擦損を有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。８．前記ベアリングが動作中に少ない温度を発生することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。９．エネルギーを蓄えるために使用されるフライホイールアッセンブリーであって、ａ）真空室に囲まれたハウジングと、ｂ）前記外部ハウジング内に配置された静止シャフトと、ｃ）前記静止シャフトのまわりに配置された回転フライホイールアッセンブリーと、ｄ）フライホイールアッセンブリーがモータとして動作している時、電力をフライホイールアッセンブリーに移送するとともに、フライホイールアッセンブリーから電気エネルギーを移送するために蓄えられた運動エネルギーから電気エネルギーを発生するために動作する発電機と、ｅ）少なくとも一つの軸方向の磁気ベアリングと、前記静止シャフトのまわりに配置された少なくとも一つの径方向の磁気ベアリングを含む複数の主磁気ベアリング、およびｆ）各々前記静止シャフトの反対端に取り付けられ、かつｉ）回転フライホイールアッセンブリーに取り付けられた外部レースと、 ii）前記静止シャフトのまわりに抑止されているとともに静止している内部レースと、 iii）前記外部レースと内部レース間に配置され、前記内部レースから離間され、前記スペースはエアギャップを形成し、前記静止シャフトのまわりの外部レースの回転運動が前記静止シャフトのまわりの回転素材の運動に対応するように前記外部レースに取り付けられ、前記主ベアリングの動作中の前記フライホイールの正常な回転により前記回転素材が遠心力により前記内部レースの外に動かされ、前記内部レースの周囲のまわりの前記内部レースから離脱する、複数の回転素材を含む、ことを特徴とするフライホイールアッセンブリー。１０．前記複数の回転素材が各々中心軸を含み、該回転素材が前記内部レースに接触する時に、前記回転素材と静止内部レース間の速度差によって前記回転素材の各々が前記内部レースに接触して中心軸のまわりに加速ごれることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１１．前記磁気ベアリングがアクティブ磁気ベアリングであることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１２．前記磁気ベアリングがパッシブ磁気ベアリングであることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１３．前記フライホイールアッセンブリーがほぼ８００ワット・時のエネルギーを蓄えるように設計されていることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１４．前記内部レースが予備荷重シャフトによって前記静止シャフトのまわりに抑止されることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１５．前記複数の回転素材が約１２から２０の回転素材によって構成されていること特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１６．前記エアギャップがほぼ．００２〜．００５インチの広さであることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１７．前記回転素材の前記内部レースの接触が前記内部レースの最小摩耗を起こすことを特徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載のフライホイールアッセンブリー。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】１．磁気ベアリングにバックアップを与えるバックアップベアリングであって、軸のまわりに配置され、回転運動に対して固定して取付けられた外部レースと、外部レースから離して軸のまわりに配置されているとともに、軸に対して静止している内部レースと、内部レースから離されている素材を備えた中心軸を有し、回転運動に対して内部レースと外部レース間に配置された複数の回転素材、によって構成され、外部レースの回転により、複数の回転素材の対応する回転が行われ、回転素材が内部レースとともに回転すると、回転素材と静止内部レース間の速度差により各回転素材が内部レースに接触してその中心軸のまわりで加速される、ことを特徴とするバックアップベアリング。２．前記ベアリングが一端で静止シャフトに取り付けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。３．前記内部レースが予備荷重シャフトによって前記静止シャフトのまわりに抑止されることを特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載のバックアップベアリング。４．前記外部レースが回転アッセンブリーに取り付けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。５．前記複数の回転素材が約１２から２０の回転素材によって構成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。６．前記内部レースと前記外部レースが高温高スチールによって作られていることを特徴とする、バックアップベアリング。７．前記ベアリングが低摩擦損を有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。８．前記ベアリングが動作中に少ない温度を発生することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のバックアップベアリング。９．エネルギーを蓄えるために使用されるフライホイールアッセンブリーであって、ａ）真空室を囲むハウジングと、ｂ）前記ハウジング内に配置された静止シャフトと、ｃ）前記静止シャフトのまわりに配置された回転フライホイールアッセンブリーと、ｄ）フライホイールアッセンブリーがモータとして動作している時、電力をフライホイールアッセンブリーに移送するとともに、フライホイールアッセンブリーから電気エネルギーを移送するために蓄えられた運動エネルギーから電気エネルギーを発生するために動作する発電機と、ｅ）前記固定シャフトのまわりに配置された少なくとも一つの主ベアリング、およびｆ）各々前記静止シャフトの反対端に取り付けられ、かつｉ）回転フライホイールアッセンブリーに取り付けられた外部レースと、 ii）前記静止シャフトのまわりに抑止されているとともに静止している内部レースと、 iii）前記外部レースと内部レース間に配置され、前記内部レースから離間され、前記スペースはエアギャップを形成し、前記静止シャフトのまわりの外部レースの回転運動が前記静止シャフトのまわりの回転素材の運動に対応するように前記外部レースに取り付けられた複数の回転素材を含む、ことを特徴とするフライホイールアッセンブリー。１０．前記複数の回転素材が各々中心軸を含み、該回転素材が前記内部レースに接触する時に、前記回転素材と静止内部レース間の速度差によって前記回転素材の各々が前記内部レースに接触して中心軸のまわりに加速されることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１１．前記少なくとも一つの主ベアリングが磁気ベアリングであることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１２．前記磁気ベアリングがアクティブ磁気ベアリングであることを特徴とする、特許請求の範囲第１１項に記載のフライホイールアッセンブリー。１３．前記磁気ベアリングがパッシブ磁気ベアリングであることを特徴とする、特許請求の範囲第１１項に記載のフライホイールアッセンブリー。１４．前記フライホイールアッセンブリーがほぼ８００ワット・時のエネルギーを蓄えるように設計されていることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１５．前記内部レースが予備荷重シャフトによって前記静止シャフトのまわりに抑止されることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１６．前記複数の回転素材が約１２から２０の回転素材によって構成されていること特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１７．前記エアギャップがほぼ．００２〜．００５インチの広さであることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載のフライホイールアッセンブリー。１８．前記回転素材の前記内部レースの接触が前記内部レースの最小摩耗を起こすことを特徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載のフライホイールアッセンブリー。