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

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。
   
   
   
   
   
   
   

Images