JP3119542U - フライホイール倍力発電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】フライホイールの蓄積可能なエネルギー量を大幅に増加させたフライホイール発電機を提供する。
【解決手段】発電機内の回転子の主軸21が発電機外部に突出し、主軸21には少なくとも一つのフライホイール30が設けられ、フライホイール30は主軸21を中心として回転する。フライホイール30には回転慣性を増加させる重錘が設けられ、モータ40が主軸21を駆動回転させると、フライホイール30はエネルギーを蓄積し、発電機20を動かして発電を行い、モータ40の消費電力および負荷を節約しながら、倍数発電を達成する。
【選択図】図1

Description

本考案はフライホイール倍力発電機の改良に関し、特にフライホイールの質量をあまり増加させずにフライホイールが蓄積可能なエネルギー量を大幅に増加させる技術に関する。
電力は現代人の日常生活において、なくてはならぬエネルギーであり、経済発展の命綱である。発電方式には、水力、火力、原子力、太陽エネルギー、風力、地熱、海洋エネルギーなどの方式があり、新しい発電方式では、MHD発電、フライホイール発電、燃料電池などのエネルギー転換時のエネルギー消費が少ない発電方式がある。
フライホイール技術は、エネルギーを運動エネルギー(回転)の形で蓄積する方法で、フライホイールシステムは充電するとき、電流がモータを駆動してフライホイールの速度を増加させ、放電時は、フライホイールの回転運動によって発電機を動かして電流を発生させ、負荷へと供給するというものである。この技術は周知の技術であるが、材料、軸受、エネルギー転換などの技術は未だに発展途上である。
フライホイールに蓄積されるエネルギーはその質量と正比例し、また回転速度の二乗とも正比例する。従ってフライホイールの質量と回転速度を高めれば、蓄積できるエネルギーも増加するはずである。フライホイールの質量を高めることが最も簡単な方法であるが、実際は、フライホイールの質量を大幅に高めるとモータの消費エネルギーが増加し、フライホイールに設置された主軸および軸受が受ける応力も増加し、結果的に効率が低減してしまう。
本考案の考案者は上述の欠点に鑑み、長年に渡る経験および弛まぬ研究を経てついに本考案を案出した。
本考案の目的は、フライホイールの質量をあまり増加させずにフライホイールが蓄積可能なエネルギー量を大幅に増加させることができるフライホイール倍力発電機を提供することにある。
上述の課題を解決するために、請求項1の考案は、固定子および回転子が設けられ、回転子の主軸は発電機外部に突出し、フライホイールが発電機外部の主軸に設置され、主軸を中心として回転し、フライホイールには回転慣性を増加させる重錘が等分配置され、動力源が主軸を駆動回転させ、フライホイールにエネルギーを蓄積し、発電機を動かして発電を行うことを特徴とするフライホイール倍力発電機である。
請求項2の考案は、主軸の両端は、それぞれ発電機両端の外部まで突出し、発電機両端の外部にはそれぞれ重量の等しいフライホイールが設置され、フライホイールは主軸と共に回転し、二つのフライホイールには回転慣性を増加させる重錘が等分配置されていることを特徴とする請求項1記載のフライホイール倍力発電機である。
請求項3の考案は、二つのフライホイールの外周には、凹溝が交互に等分配置され、凹溝にはフライホイールよりも質量が大きい重錘が設置され、重錘それぞれの回転させる力のモーメントは一致することを特徴とする請求項2記載のフライホイール倍力発電機である。
請求項4の考案は、二つのフライホイール内部の中心から離れた位置には、フライホイールよりも質量が大きい重錘が交互に等分配置され、重錘それぞれの回転させる力のモーメントは一致することを特徴とする請求項2記載のフライホイール倍力発電機である。
請求項5の考案は、二つのフライホイールには、中心から扇状にフライホイールよりも質量が大きい重錘が交互に等分配置され、重錘それぞれの回転させる力のモーメントは一致することを特徴とする請求項2記載のフライホイール倍力発電機である。
請求項6の考案は、発電機は、ベース台上に設置され、ベース台には軸受フレームが設けられ、発電機外部の主軸を支持し、ベース台の一端にはモータからなる動力源が設置され、モータは主軸を回転させ、フライホイールにエネルギーを蓄積し、発電機を動かして発電を行なうことを特徴とする請求項1記載のフライホイール倍力発電機である。
フライホイールには交互に等間隔で質量の重い重錘が設けられているので、フライホイールが回転するときの回転慣性を大幅に増加させることができ、倍数発電の効果を達成する。
図1、2に示すように、本考案は、発電機20がベース台10上に設置され、発電機20の構造は従来技術と同一で、発電機20内部に固定子および回転子が設置されて構成される。固定子は磁石、ヨーク、電刷子、補極コイル、磁極コイルおよび軸受から構成される。回転子は主軸21が固定子の軸受に枢設され、主軸21が発電機20内部の電機子、整流子および永久磁石に設置されて構成される。主軸21が機械エネルギーによって回転子を動かすとき、励磁して発電電流および負荷電流が発生し、電気エネルギーが出力される。
主軸21両端はそれぞれ発電機20両端の外部に突出し、ベース台10上の対応する位置には軸受フレーム11、12が設けられて主軸21を支持している。発電機20両端の外部にはそれぞれ重量の等しいフライホイール30、300が設置され、二つのフライホイール30、300は主軸21と共に回転する。
ベース台10上の主軸21の一端には動力源であるモータ40が設置され、モータ40は主軸21を回転させ、フライホイール30、300にエネルギーを蓄積し、発電機20を動かして発電を行なう。
本考案の特徴として、図4に示すように、フライホイール30、300には回転慣性を増加させることができる重錘31が設置される。フライホイール30の外周0度、90度、180度および270度の四等分された位置にはそれぞれ凹溝が設けられ、その凹溝にフライホイール30よりも質量が大きい重錘31が設置される。フライホイール30の重錘31それぞれの回転させる力のモーメントは一致する。もう一つのフライホイール300の外周45度、135度、225度および315度の四等分された位置にはそれぞれ凹溝が設けられ、その凹溝にフライホイール300よりも質量が大きい重錘31が設置される。フライホイール300の重錘31それぞれの回転させる力のモーメントは一致する。
モータ40は主軸21を通じてフライホイール30を連続して回転させる。二つフライホイール30、300には重錘31が交互に設置されているので、主軸21がどの角度になったときでも、対称の回転させる力のモーメントを得ることができ、二つのフライホイール30、300は、中心から離れた位置に設けられた質量の大きい重錘31の回転慣性作用およびフライホイール効果によって、安定して回転し、運動エネルギーを出力できる。
二つのフライホイール30、300の重錘31の等分配置が小さいほど、主軸21の受力はさらに安定する。仮に、主軸21に複数組のフライホイール30、300を設置した場合、そのエネルギー蓄積効果は倍数的に増加する。
本実施例のフライホイール30、300は高強度の炭素繊維およびガラス繊維などの軽量な材料から製造され、フライホイール30、300の許容最高回転速度を大幅に増加させ、単位質量の運動エネルギー蓄積量を増加させる。さらに重要なことは、二つのフライホイール30、300には、交互に等間隔で質量の大きい重錘31が設けられているので、フライホイール30、300が回転するときの回転慣性を大幅に増加させることができ、最も軽いフライホイール30、300によって最も大きな運動エネルギーを発生させることができ、倍数発電の効果を達成する。フライホイール30、300に蓄積される運動エネルギーは長時間経過しても減少せず、電気エネルギーと運動エネルギーとの転換も技術の進歩によって容易になっているので、フライホイール30、300が如何なる速度で回転していても、回転エネルギーを周波数と電圧が安定した電気エネルギーに変換して出力できる。
図3は本考案を風力発電、太陽エネルギー発電および水力発電と組合せた状態を示す回路図である。図5は本考案の二つのフライホイール30、300の第2の実施例を示す平面図である。図に示すように、本実施例の二つのフライホイール30、300は内部の中心から離れた位置に質量の大きい重錘31が交互に等分配置され、重錘31が回転時に脱落するのを防止している。
図6は本考案の二つのフライホイール30、300の第3の実施例を示す平面図である。本実施例のフライホイール30、300は中心から扇状に質量の大きい重錘31が充填または設置され、主軸21回転時の安定性をより高めている。
以上のことから、本考案の構造は従来技術の欠点を完全に解決することができる。上述の説明は本考案の実施例を示したものであり、本考案の実施範囲を限定するものではなく、本考案の主旨に基づく変更や修飾は全て本考案の範囲に含まれる。
本考案を示す上面図である。 本考案の使用状態を示す回路図である。 本考案を他の発電システムと組合せた状態を示す回路図である。 本考案の二つのフライホイールの第1の実施例を示す平面図である。 本考案の二つのフライホイールの第2の実施例を示す平面図である。 本考案の二つのフライホイールの第3の実施例を示す平面図である。
符号の説明
10 ベース台
11、12 軸受フレーム
20 発電機
21 主軸
30 フライホイール
31 重錘
40 モータ





Claims (6)

  1. 固定子および回転子が設けられ、前記回転子の主軸は発電機外部に突出し、
    フライホイールが前記発電機外部の前記主軸に設置され、前記主軸を中心として回転し、前記フライホイールには回転慣性を増加させる重錘が等分配置され、
    動力源が前記主軸を駆動回転させ、フライホイールにエネルギーを蓄積し、発電機を動かして発電を行うことを特徴とするフライホイール倍力発電機。
  2. 前記主軸の両端は、それぞれ発電機両端の外部まで突出し、前記発電機両端の外部にはそれぞれ重量の等しいフライホイールが設置され、前記フライホイールは主軸と共に回転し、前記二つのフライホイールには回転慣性を増加させる重錘が等分配置されていることを特徴とする請求項1記載のフライホイール倍力発電機。
  3. 前記二つのフライホイールの外周には、凹溝が交互に等分配置され、前記凹溝には前記フライホイールよりも質量が大きい重錘が設置され、前記重錘それぞれの回転させる力のモーメントは一致することを特徴とする請求項2記載のフライホイール倍力発電機。
  4. 前記二つのフライホイール内部の中心から離れた位置には、前記フライホイールよりも質量が大きい重錘が交互に等分配置され、前記重錘それぞれの回転させる力のモーメントは一致することを特徴とする請求項2記載のフライホイール倍力発電機。
  5. 前記二つのフライホイールには、中心から扇状に前記フライホイールよりも質量が大きい重錘が交互に等分配置され、前記重錘それぞれの回転させる力のモーメントは一致することを特徴とする請求項2記載のフライホイール倍力発電機。
  6. 前記発電機は、ベース台上に設置され、前記ベース台には軸受フレームが設けられ、前記発電機外部の主軸を支持し、前記ベース台の一端にはモータからなる動力源が設置され、前記モータは主軸を回転させ、フライホイールにエネルギーを蓄積し、発電機を動かして発電を行なうことを特徴とする請求項1記載のフライホイール倍力発電機。






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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010159773A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Japan Aerospace Exploration Agency 高速回転体
JP2018078801A (ja) * 2018-02-07 2018-05-17 株式会社ナカダクリエイト 回転電機

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