JP2004229330A

JP2004229330A - 電源装置

Info

Publication number: JP2004229330A
Application number: JP2003010393A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Shimada; 隆一嶋田; Wahei Inoue; 和平井上
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】フライホイール等の回転慣性体を用いて効率的に運動エネルギーを蓄積するとともに、停電時等において運動エネルギーから効率的に電気エネルギーに変換する。
【解決手段】電動・発電機１１には、密閉ケーシング１３に収納されたフライホイール１２が連結され、真空ポンプ１５が電磁クラッチ１４によって電動・発電機に選択的に連結されて、電動・発電機が電動機として動作している際、真空ポンプによって密閉ケーシング内を所定の真空度まで排気する。電動・発電機の回転子と固定子との間にはキャン２４が配置され、キャンによって回転子が配置される空間と固定子が配置される空間とが隔離されている。これによって、フライホイール及び回転子を真空雰囲気中で回転運動させる。そして、電気巻線等がキャンの外側に配置される結果、真空雰囲気中で生じやすい真空放電現象を容易に回避することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライホイール等の回転慣性体を用いて瞬時発電を行って電力を供給する電源装置に関し、特に、電源遮断時に回転慣性体に蓄えられた運動エネルギーを用いて発電を行って電力を供給する電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電源が突発的に遮断されると、運転中の機器（負荷）に悪影響を与えてしまうことがあり、このような電源遮断に対して、例えば、蓄電池等の電源装置を用いて電力を供給することが行われている。つまり、通常時においては、商用電源を用いて蓄電池に充電を行い、電源遮断が発生すると、蓄電池を電源装置として用いて、蓄電池から負荷に電力を供給することが行われているが、長期に亘れば、その保守の点、寿命の点が問題となる。
【０００３】
一方、内燃機関等において、フライホイールは回転脈動を平均化するために古くから欠かすことのできない機械的要素として利用されてきたものである。これを停電時等の電力必要時にフライホイールに蓄積された運動エネルギーを電力（電気エネルギー）に変換して、電源遮断に対処することも行われている。つまり、電動機等によってフライホイールを高速回転させて、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して蓄え、必要時にフライホイールの運動エネルギーを発電機によって電気エネルギーに再変換することが行われている。
【０００４】
言い換えると、電動機及び発電機として機能する電動・発電機を用いて、フライホイールに運動エネルギーを蓄積する際には、電動・発電機を電動機として動作させ、フライホイールに蓄積された運動エネルギーを電気エネルギーに変換する際には、電動・発電機を発電機として動作させて、電源遮断時の非常用電源装置として用いている。
【０００５】
ところで、上述のようなフライホイールを用いた電源装置においては、常時は無負荷状態で運転が行われるため、その損失を最小限に抑えて、効率的に運動エネルギーを蓄積するとともに、瞬時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換する必要がある。この損失としては、例えば、機械的損失として回転機構に含まれる回転体における摩擦損である風損及び回転軸受における損失があり、電気的損失として線輪の電気抵抗損、誘導による渦電流損、及び磁心のヒステリシス及び鉄損がある。これらの損失に起因して、回転慣性体であるフライホイールに蓄積された運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することが難しい。
【０００６】
機械的損失を低減するため、例えば、ケーシングに設けた軸受にフライホイールの回転軸を支承させ、該ケーシング内でフライホイールを高速回転させることによって、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して蓄え、必要時にフライホイールの運動エネルギーを電気エネルギーに再変換する際、フライホイールを回転させるときに、フライホイールに作用する磁気吸引力の合力作用線上に、回転軸下端の回転支点と、フライホイールの重心とを設けるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２８５８３５号公報（段落（００１４）〜（００１９）、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された電源装置（フライホイールを用いた電源装置）では、機械的損失の低減を図っているものの、フライホイールが存在する雰囲気環境中の気体によって、不可避的に風損が発生し、この風損はフライホイールの周速の自乗に比例し、さらに、気体の種類及びその温度等にも影響される。つまり、フライホイールの回転による風損によって運動エネルギーの損失は、他の損失と比べて大きな割合を占めることになる。
【０００９】
特許文献１に記載された電源装置では、このようなフライホイールの回転による損失について何等考慮しておらず、従って、効率的にフライホイールに運動エネルギーを蓄積して、停電時等電源遮断時に運動エネルギーから効率的に電気エネルギーに変換できないという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、フライホイール等の回転慣性体を用いて効率的に運動エネルギーを蓄積するとともに、停電時等において運動エネルギーから効率的に電気エネルギーに変換することのできる電源装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、選択的に電動機及び発電機として動作する電動・発電機と、該電動・発電機に連結された回転慣性体とを備え、前記電動・発電機を電動機として動作させて前記回転慣性体に運動エネルギーを蓄積し、前記電動・発電機を発電機として動作させて前記回転慣性体に蓄積された運動エネルギーを前記発電機によって電気エネルギーに変換して電力を供給するようにした電源装置において、少なくとも前記回転慣性体を真空雰囲気中で回転運動させるための真空雰囲気形成手段を有することを特徴とする電源装置が得られる。
【００１２】
このようにして、電動・発電機を電動機として動作させて、回転慣性体に運動エネルギーを蓄積し、電動・発電機を発電機として動作させて、回転慣性体に蓄積された運動エネルギーを発電機によって電気エネルギーに変換して電力を供給する際、少なくとも回転慣性体を真空雰囲気中で回転運動させるようにすれば、回転慣性体の回転による風損を防止することができ、その結果、効率的に運動エネルギーを蓄積でき、しかも効率的に運動エネルギーを電気エネルギーに変換できることになる。
【００１３】
この電動・発電機は、例えば、回転子と該回転子を取り囲むようにして配置された固定子と、前記回転子と前記固定子との間に配置されたキャンとを有し、該キャンによって前記回転子が配置される空間と前記固定子が配置される空間とが隔離されている。そして、キャンとして、高効率特性を有する高抵抗軟磁性製のキャン、樹脂製のキャン、又はセラミック製のキャンを用いることが望ましい。
【００１４】
このように、電動・発電機の回転子と固定子との間にキャンを配置して、このキャンによって回転子が配置される空間と固定子が配置される空間とを隔離するようにすれば、回転子が配置される空間を真空雰囲気とすることができて、さらに、電気巻線と機体との間の低気圧雰囲気中の真空放電をも回避させ、電動・発電機の回転運動による損失を低減できる。また、キャンとして、高抵抗軟磁性製のキャン、樹脂製のキャン、又はセラミック製のキャンを用いるようにすれば、キャンに起因する損失を低減できる。
【００１５】
例えば、前記真空雰囲気形成手段は、前記回転慣性体が収納される密閉ケーシングと、該密閉ケーシング内を排気して前記密閉ケーシング内を真空雰囲気とする真空ポンプ手段とを有しており、前記真空ポンプ手段は前記密閉ケーシング内を排気して前記密閉ケーシング内を真空雰囲気とした真空ポンプと、該真空ポンプを前記電動・発電機に選択的に連結する連結手段（例えば、電磁クラッチ）とを有し、前記電動・発電機が電動機として動作している際、前記真空ポンプによって前記密閉ケーシング内を所定の真空度まで排気する。また、前記真空ポンプ手段は前記回転子が配置される空間を介して前記密閉ケーシング内に連通している。
【００１６】
このように、回転慣性体を密閉ケーシングに収納して、真空ポンプによって密閉ケーシング内を排気し、密閉ケーシング内を真空雰囲気として、この際、真空ポンプを選択的に電動・発電機に連結して、真空ポンプを駆動するようにすれば、真空ポンプ駆動のための動力を別に必要としない。
【００１７】
本発明では、鉛直方向に下側から順次前記密閉ケーシング、前記電動・発電機、前記真空ポンプ手段の順に配列されて、前記回転子に挿入された回転軸が前記回転慣性体に連結されて、該回転子が前記鉛直方向に延び、前記回転子及び前記固定子の磁気的中心が前記回転子に前記鉛直方向上向きの力が作用するようにずらしてある。
【００１８】
このように、鉛直方向に下側から順次、密閉ケーシング、電動・発電機、真空ポンプの順に配列して、回転子に挿入された回転軸を回転慣性体に連結して、この回転子を鉛直方向に延在させて、回転子及び固定子の磁気的中心を回転子に鉛直方向上向きの力が作用するようにずらすようにすれば、回転軸の重心に下向きに作用する力が相殺され、回転軸の下端を支持する軸受に加わるスラスト方向の力を低減でき、回転軸支持点における摩擦損を低減できる。
【００１９】
なお、前記電動・発電機として、前記回転子に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋め込み型電動・発電機（ＩＰＭ電動・発電機）を用いることが望ましい。電動・発電機として、ＩＰＭ電動・発電機を用いるようにすれば、誘導電動・発電機に比べて効率的に運動エネルギーと電気エネルギーとの変換を瞬時に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その他相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎり、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２１】
まず、図１を参照して、図示の電源装置は、選択的に電動機及び発電機として用いられる電動・発電機１１を有しており、電動・発電機１１の回転軸１１ａは図中上下方向（鉛直方向）に延びており、この回転軸１１ａには、径方向に延びる回転慣性体であるフライホイール１２が連結されている。つまり、電動・発電機１１とフライホイール１２とは回転軸１１ａを共有している。そして、フライホイール１２は密閉ケーシング１３内に収納され、この密閉ケーシング１３が据え付け面１３ａ上に据えつけられる。密閉ケーシング１３上には前述の電動・発電機１１が載置され、回転軸１１ａは密閉ケーシング１３に形成された開口部１３ｂを通ってフライホイール１２に連結されている。回転軸１１ａは密閉ケーシング１３の一端部（図中下端部）で軸受１３ｃに支承されるとともに、電動・発電機１１のハウジング１１ｂに回転可能に支承されている。
【００２２】
ハウジング１１ｂの上端部には、電気巻線部分が大気中にある電磁クラッチ又は手動クラッチ（以下単にクラッチと呼ぶ）１４が配置され、該クラッチ１４の上側には真空ポンプ１５が配置され、クラッチ１４のオン／オフ制御によって、真空ポンプ１５が回転軸１１ａに選択的に連結されて、真空ポンプ１５が作動する。つまり、真空ポンプ１５にはクラッチ１４が備えられ、クラッチ１４によって選択的に真空ポンプ１５が回転軸１１ａに連結されて、回転軸１１ａの回転によって真空ポンプが動作する。なお、真空ポンプ１５は、クラッチ１４の隙間、電動・発電機１１の隙間、及び開口部１３ｂを介して密閉ケーシング１３内に連通して、真空状態の環境に保持される。
【００２３】
ここで、図２を参照して、電動・発電機１１について説明すると、図示の電動・発電機１１は、固定子鉄心２１を備え、この固定子鉄心２１には固定子巻線２２が巻回されて、固定子２１ａとされる。固定子鉄心２１と所定の隙間をおいて回転子２３が配置され、この回転子２３には前述の回転軸１１ａが嵌挿されている。前述の隙間には、例えば、高抵抗軟磁性金属製、樹脂製、又はセラミック製の円筒状キャン２４がその内面を回転子２３の外周面と対向するようにして配置され、キャン２４の外周面は固定子鉄心２１に嵌合固定される。
【００２４】
つまり、図２に示すように、ハウジング１１ｂの内壁には、軸方向に延びる円筒状の支持片部１１１及び１１２が回転軸１１ａと径方向に所定の間隔離れて形成されており、支持片部１１１は支持片部１１２と対向している。前述のように、キャン２４を固定子鉄心２１と回転子２３との間の隙間に挿入して、キャン２４の外周面を固定子鉄心２１に嵌合固定するとともに、キャン２４の一端部（図中上端）を支持片部１１１に固定し、キャン２４の他端部（図中下端）を支持片部１１２に気密に固定する。
【００２５】
上述のように、キャン２４を配置・固定すると、キャン２４によって固定子２１が配置される空間（固定子配置空間）と回転子２３が配置される空間（回転子配置空間）とが分離されることなって、後述するように、密閉ケーシング１３内の気密性が保たれることになる。
【００２６】
なお、回転軸１１ａはハウジング１１ｂに軸受１１ｃによって回転可能に支持され、固定子巻線２２には導線２２ａが接続されて、この導線２２ａはハウジング１１ｂの側面に形成された孔部から外部に導出される。
【００２７】
図２で説明した電動・発電機１１として、例えば、永久磁石埋め込み型の同期電動発電機、つまり、ＩＰＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）電動発電機が用いられる。図３は、４極構造のＩＰＭ電動発電機の断面を示す図であり、回転子２３には、板状の希土類永久磁石２５が４個等角度間隔に埋め込まれている。なお、図３においては、固定子巻線２２が省略されており、固定子巻線２２は、固定子鉄心２１に形成された固定巻線溝２１ｂに収納され、前述のキャン２４は固定子鉄心２１の歯状端（つまり、固定子鉄心２１の内周面）に嵌合固定される。また、希土類永久磁石２５の代わりに、フェライト永久磁石を用いるようにしてもよい。
【００２８】
このようなＩＰＭ電動・発電機を用いると、回転子２３に磁石が埋め込まれている結果、励磁電流が不要となって、高効率のキャンド型同期電動・発電機の特性を備えることになる。
【００２９】
上述のようなＩＰＭ電動発電機を用いた際には、例えば、図４に示す制御系が用いられる。図４を参照して、図１で説明した電源装置３１は制御装置３２に接続され、後述するようにして、制御装置３２で駆動制御される。制御装置３２には、制御器（インバータ：サイクロコンバータ）３２ａ、前述の回転子２３の位置（角度）検出又は回転速度検出を行うセンサー３２ｂ、及び電源遮断器３２ｃが備えられており、電源（図示せず）から電源ライン３２ｄ及び電源遮断器３２ｃを介して負荷３３に電力が供給される。制御器３２ａはセンサー３２ｂで検出される回転子２３の検出位置又は検出回転速度に応じて電源装置３１に電力を供給して電源装置３１内の電動・発電機１１を電動機として駆動制御する。
【００３０】
一方、制御器３２ａは電源ライン３２ｄの電圧を監視して、電源が遮断されたと判定すると（つまり、停電等が発生したと判定すると）、電源遮断器３２ｃを動作させて、電源ライン３２ｄと負荷３３との接続を断つととともに、電源装置３１内の電動・発電機１１を発電機として動作させ、後述するようにして発電された電力を負荷３３に供給する。これによって、電源遮断時における電力供給を行うことになる。
【００３１】
ここで、図１及び図４を参照して、上述の電源装置の動作について説明する。前述のように、負荷３３には電源ライン３２ｄ及び電源遮断器３２ｃを介して電力が供給される。そして、制御器３２ａは電源装置３１内の電動・発電機１１を電動機として動作させ、電動機に前述したようにして電力供給制御を行う。この際、電磁クラッチ１４がオンされて、真空ポンプ１５が電動機の回転軸１１ａに連結されて、真空ポンプ１５が駆動される。
【００３２】
図１に示すように、真空ポンプ１５は、電動・発電機１１を介して、つまり、電磁クラッチ１４の隙間、軸受１１ｃの隙間、回転子２３が配置された空間を介して密閉ケーシング１３内に連通しているから、密閉ケーシング１３内の気体（空気等）が吸引されて、排出されることになる。この結果、密閉ケーシング１３内は真空状態となる。この際、キャン２４が隔壁として機能し、回転子２３が収納された空間と固定子鉄心２１が収納された空間とが分離されているから、密閉ケーシング１３の気密性が保たれ、密閉ケーシング１３内の真空度を良好に保つことができる。
【００３３】
このようにして、密閉ケーシング１３内の真空度が所定の値になると、電磁クラッチ１４がオフされて、電動・発電機１１の回転軸１１ａと真空ポンプ１５とが切り離されて、真空ポンプ１５が停止する。なお、真空ポンプ１５の駆動停止は手動で行ってもよく、また、密閉ケーシング１３内の真空度をセンサー等で計測して、この計測値に応じて電磁クラッチ１４をオン／オフ制御するようにしてもよい。
【００３４】
電動・発電機１１が電動機として駆動されると、密閉ケーシング１３内が真空状態となって、回転軸１１ａに連結されたフライホイール１２が真空雰囲気中で回転することになり、フライホイール１２の回転によって風損が発生することなく、効率的に運動エネルギーをフライホイール１２に蓄積することができる。一方、電動・発電機１１においては、固定子鉄心２１と回転子２３との間にキャン２４が配置されているから、つまり、キャン２４によって回転子２４が固定子２１ａから隔離されているから、回転子２３において真空放電が発生することもない。
【００３５】
さらに、キャン２４として、高抵抗軟磁性金属製のキャンを用いるようにすれば、渦電流損が低減され、しかもキャン挿入に起因する空隙長の増大（隙間の増大）に対する補償が行われて、キャンによる損失を低減することができる。
【００３６】
さらに、キャン２４として樹脂製又はセラミック製のキャンを用いるようにすれば、キャンに起因する損失をほぼ無くすることができる。なお、高抵抗軟磁性金属製のキャンは大容量の電動・発電機に用いられ、樹脂製又はセラミック製のキャンは小容量又は中容量の電動・発電機に用いられる。
【００３７】
上述のようにして、真空雰囲気中でフライホイール１２を回転させて運動エネルギーをフライホイール１２に蓄積することになるが、停電等が発生すると、前述のように、電源遮断器３２ｃによって電源ライン３２ｄと負荷３３との接続を断ち、電動・発電機１１を発電機として動作させる。そして、フライホイール１２の回転によって電動・発電機１１が駆動され、これによって発生する電力が負荷３３に供給されることになる。つまり、フライホイール１２に蓄積された運動エネルギーが電気エネルギーに変換されて、負荷３３に供給されることになる。この際においても、フライホイール１２は真空雰囲気で回転駆動するから風損が発生することなく、効率的に運動エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
【００３８】
ここで、図１及び図５を参照すると、電動・発電機１１は、前述のように、その回転軸１１ａを鉛直方向として据えつけられている（以下このような状態を垂直軸受構造と呼ぶ）。つまり、電動・発電機１１とフライホイール１２とを連結する回転軸１１ａは鉛直方向となっている。このような垂直軸受構造においては、例えば、図５（ａ）に示すように、固定子２１ａと回転子２３との磁気的中心をずらして固定子２１ａ及び回転子２３を配置する。
【００３９】
具体的には、固定子２１ａと回転子２３との相互作用によって、図中上向きな力（以下揚力と呼ぶ）が回転子２３に作用するように、固定子２１ａ及び回転子２３を配置する。この結果、回転軸１１ａの重心によって図中下向きに作用する力（以下垂力と呼ぶ）に対して回転子２３には揚力が作用することになって、回転軸１１ａの下端を支持する軸受に作用する力が減少する結果、回転軸１１ａの支持点における摩擦損が低減して、効率を向上させることができる。
【００４０】
図５（ａ）に示す例では、回転子２３として円柱状の回転子２３を用いて、固定子２１ａの磁気的中心に対して回転子２３の磁気的中心を図中下側にずらしている。これによって、固定子２１ａと回転子２３との相互作用によって、回転子２３には揚力が作用することになって、回転軸１１ａの下端を支持する軸受に作用する力が減少する。
【００４１】
一方、図５（ｂ）に示す例では、断面台形状のコーン型回転子２３が用いられている。図５（ｂ）に示す例においても、図５（ａ）に示す例と同様に、固定子２１ａの磁気的中心に対して回転子２３の磁気的中心を図中下側にずらして、固定子２１ａと回転子２３との相互作用によって、回転子２３に揚力を作用させている。さらに、図５（ｂ）に示す例では、コーン型回転子２３の外周面と固定子鉄心２１との隙間が軸方向に同一の間隔となるように、固定子鉄心２１はコーン型回転子の外周形状に合わせて、その内周面の形状が規定されることになる。つまり、図５（ｂ）に示す例では、回転子２３がその外周面が図中上方向に狭まる形状となっているから、固定子鉄心２１の内周面は図中上方向に広がる形状となっている。
【００４２】
このようなコーン型回転子２３を用いると、回転子２３においてその下側部分に作用する上向きの力が大きくなる結果、回転子２３に作用する揚力を大きくすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電動・発電機を電動機として動作させて、回転慣性体に運動エネルギーを蓄積し、電動・発電機を発電機として動作させて、回転慣性体に蓄積された運動エネルギーを発電機によって電気エネルギーに変換して電力を供給する際、少なくとも回転慣性体を真空雰囲気中で回転運動させるようにしたので、回転慣性体の回転による風損を防止することができ、その結果、効率的に運動エネルギーを蓄積でき、しかも運動エネルギーを電気エネルギーに変換できるという効果がある。
【００４４】
本発明では、電動・発電機の回転子と固定子との間にキャンを配置して、このキャンによって回転子が配置される空間と固定子が配置される空間とを隔離するようにしたから、回転子が配置される空間を真空雰囲気とすることができ、その結果、電動・発電機の回転運動による損失を低減できるという効果がある。また、キャンとして、高抵抗軟磁性製のキャン、樹脂製のキャン、又はセラミック製のキャンを用いるようにすれば、キャンに起因する損失を低減できるという効果がある。
【００４５】
本発明では、回転慣性体を密閉ケーシングに収納して、真空ポンプによって密閉ケーシング内を排気し、密閉ケーシング内を真空雰囲気としており、この際、真空ポンプを選択的に電動・発電機に連結して、真空ポンプを駆動するようにしたから、真空ポンプ駆動のための動力を別に必要としないという効果がある。
【００４６】
本発明では、鉛直方向に下側から順次、密閉ケーシング、電動・発電機、真空ポンプの順に配列して、回転子に挿入された回転軸を回転慣性体に連結して、この回転子を鉛直方向に延在させて、回転子及び固定子の磁気的中心を回転子に鉛直方向上向きの力が作用するようにずらすようにしたので、回転軸の重心に下向きに作用する力を相殺して、回転軸の下端を支持する軸受に加わるスラスト方向の力を低減でき、その結果、回転軸支持点における摩擦損を低減できるという効果がある。
【００４７】
本発明では、電動・発電機として、回転子に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋め込み型電動・発電機（ＩＰＭ電動・発電機）を用いるようにしたので、キャンド化が容易になり、誘導電動・発電機に比べて効率的に運動エネルギーと電気エネルギーとの変換を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電源装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す電動・発電機を拡大して示す断面図である。
【図３】図１に示す電動・発電機がＩＰＭ電動・発電機である際の固定子と回転子とを示す断面図である。
【図４】ＩＰＭ電動・発電機を用いた際の制御系の一例を示すブロック図である。
【図５】電動・発電機の固定子と回転子との位置関係を示す図であり、（ａ）は円柱形状の回転子を用いた例を示す断面図、（ｂ）はコーン形状の回転子を用いた際の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１電動・発電機
１２フライホイール（回転慣性体）
１３密閉ケーシング
１４電磁クラッチ
１５真空ポンプ
２１固定子鉄心
２２固定子巻線
２３回転子
２４円筒状キャン
２５回転子に埋め込まれた永久磁石

Claims

選択的に電動機及び発電機として動作する電動・発電機と、該電動・発電機に連結された回転慣性体とを備え、前記電動・発電機を電動機として動作させて前記回転慣性体に運動エネルギーを蓄積し、前記電動・発電機を発電機として動作させて前記回転慣性体に蓄積された運動エネルギーを前記発電機によって電気エネルギーに変換して電力を供給するようにした電源装置において、
少なくとも前記回転慣性体を真空雰囲気中で、回転運動させるための真空雰囲気形成手段を有することを特徴とする電源装置。
前記電動・発電機は、
回転子と、
該回転子を取り囲むようにして配置された固定子と、
前記回転子と前記固定子との間に配置されたキャンとを有し、
該キャンによって前記回転子が配置される空間と前記固定子が配置される空間とが隔離されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
キャン型電動・発電機は高効率特性を有する高抵抗軟磁性材料、樹脂、又はセラミックで成形されていることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記真空雰囲気形成手段は、
前記回転慣性体が収納される密閉ケーシングと、
該密閉ケーシング内を排気して前記密閉ケーシング内を真空雰囲気とする真空ポンプ手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記真空ポンプ手段は、
前記密閉ケーシング内を排気して前記密閉ケーシング内を真空雰囲気とする真空ポンプと、
該真空ポンプを前記電動・発電機に選択的に連結する連結手段とを有し、
前記電動・発電機が電動機として動作している際、前記真空ポンプによって前記密閉ケーシング内を所定の真空度まで排気するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
前記真空ポンプ手段は前記回転子が配置される空間を介して前記密閉ケーシング内に連通していることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
鉛直方向に下側から順次前記密閉ケーシング、前記電動・発電機、前記真空ポンプ手段の順に配列されて、
前記回転子に挿入された回転軸が前記回転慣性体に連結されて、該回転子が前記鉛直方向に延び、
前記回転子及び前記固定子の磁気的中心が前記回転子に前記鉛直方向上向きの力が作用するようにずらしてあることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
前記電動・発電機は前記回転子に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋め込み型電動・発電機であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電源装置。