JP3377745B2 - 超電導フライホイール装置のスラスト軸受 - Google Patents
超電導フライホイール装置のスラスト軸受Info
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C15/00—Construction of rotary bodies to resist centrifugal force
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- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電力貯蔵フライホイ
ールにおける超電導スラスト軸受の構造に関する。
ールにおける超電導スラスト軸受の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３には電力貯蔵用超電導フライホイー
ル装置の回転軸心に沿う断面図が示されている。図３に
おいて、１はＣＦＲＰ製のフライホイールリングであ
り、円板状の支持ディスク２′の外周に固定されてい
る。３′は上部軸、４′は中間軸、６′は下部軸であ
り、上記支持ディスク２′は上部軸３′の下部フランジ
と中間軸４′の上部フランジとの間に挟持され、複数の
ボルト（図示省略）によって固定されている。
ル装置の回転軸心に沿う断面図が示されている。図３に
おいて、１はＣＦＲＰ製のフライホイールリングであ
り、円板状の支持ディスク２′の外周に固定されてい
る。３′は上部軸、４′は中間軸、６′は下部軸であ
り、上記支持ディスク２′は上部軸３′の下部フランジ
と中間軸４′の上部フランジとの間に挟持され、複数の
ボルト（図示省略）によって固定されている。
【０００３】５は磁性鉄板からなる円板状のスラストカ
ラーであり、上記中間軸４′の下部フランジと下部軸
６′の上部フランジとの間に挟持され、複数のボルト２
４、ナット２５（図５参照）によって固定されている。
上記スラストカラー５には、内周側から順に、リング状
の内周永久磁石７、非磁性材からなる中間リング９、リ
ング状の外周永久磁石８が吸着保持され、上記上部軸
３′、中間軸４′、下部軸６′等からなる回転軸と一体
で回転するようになっている。上記スラストカラー５、
内周永久磁石７、外周永久磁石８及び中間リング９で、
永久磁石組立体（図５参照）を構成する。
ラーであり、上記中間軸４′の下部フランジと下部軸
６′の上部フランジとの間に挟持され、複数のボルト２
４、ナット２５（図５参照）によって固定されている。
上記スラストカラー５には、内周側から順に、リング状
の内周永久磁石７、非磁性材からなる中間リング９、リ
ング状の外周永久磁石８が吸着保持され、上記上部軸
３′、中間軸４′、下部軸６′等からなる回転軸と一体
で回転するようになっている。上記スラストカラー５、
内周永久磁石７、外周永久磁石８及び中間リング９で、
永久磁石組立体（図５参照）を構成する。
【０００４】１０は上記内周、外周永久磁石７，８の下
方に微小間隙を存して対向して設置された高温超電導バ
ルク体、１１は液体窒素が収容される液体窒素溜めであ
り、同液体窒素溜め１１に外部Ｘから配管１２を経て液
体窒素が導入され、上記高温超電導バルク体１０と上記
永久磁石７，８を備えた永久磁石組立体との間に磁気反
撥力を発生せしめることにより、上記回転軸、支持ディ
スク２′及びフライホイールリング１、永久磁石７，８
及び中間リング９が固着されたスラストカラー５等から
なるロータ６０の重量を支持し浮上させる超電導スラス
ト軸受５０を構成している。１３は上記液体窒素溜め１
１と外部Ｙとを接続する配管で、液体窒素溜め１１内に
おいて外部からの侵入熱で蒸発した窒素ガスを外部Ｙに
排出するものである。
方に微小間隙を存して対向して設置された高温超電導バ
ルク体、１１は液体窒素が収容される液体窒素溜めであ
り、同液体窒素溜め１１に外部Ｘから配管１２を経て液
体窒素が導入され、上記高温超電導バルク体１０と上記
永久磁石７，８を備えた永久磁石組立体との間に磁気反
撥力を発生せしめることにより、上記回転軸、支持ディ
スク２′及びフライホイールリング１、永久磁石７，８
及び中間リング９が固着されたスラストカラー５等から
なるロータ６０の重量を支持し浮上させる超電導スラス
ト軸受５０を構成している。１３は上記液体窒素溜め１
１と外部Ｙとを接続する配管で、液体窒素溜め１１内に
おいて外部からの侵入熱で蒸発した窒素ガスを外部Ｙに
排出するものである。
【０００５】１４は上記上部軸３′を支持する上部ラジ
アル軸受、１５は上記下部軸６′を支持する下部ラジア
ル軸受であり、これらラジアル軸受１４，１５は常電導
型の磁気軸受にて構成される。また上部軸３′の軸端及
び下部軸６′の軸端はころがり軸受からなる上部補助軸
受１６及び下部補助軸受１７にて補助的に支持されてい
る。１８は、充、放電により本フライホイール装置の回
転エネルギの入、出力を行なう発電、電動機である。
アル軸受、１５は上記下部軸６′を支持する下部ラジア
ル軸受であり、これらラジアル軸受１４，１５は常電導
型の磁気軸受にて構成される。また上部軸３′の軸端及
び下部軸６′の軸端はころがり軸受からなる上部補助軸
受１６及び下部補助軸受１７にて補助的に支持されてい
る。１８は、充、放電により本フライホイール装置の回
転エネルギの入、出力を行なう発電、電動機である。
【０００６】２１は上記ロータ６０の中央部が収納され
るケーシング、２０は上記発電、電動機１８が収納され
るケーシング、１９は上記上部ラジアル軸受１４及び上
部補助軸受１６が取付けられるケーシング、２２は上記
下部ラジアル軸受１５及び下部補助軸受１７が取付けら
れるケーシングであり、これらのケーシング１９，２
０，２１，２２は複数のボルト（図示省略）によって液
体密に締め付け固定されることにより、その内部が真空
に保持されている。
るケーシング、２０は上記発電、電動機１８が収納され
るケーシング、１９は上記上部ラジアル軸受１４及び上
部補助軸受１６が取付けられるケーシング、２２は上記
下部ラジアル軸受１５及び下部補助軸受１７が取付けら
れるケーシングであり、これらのケーシング１９，２
０，２１，２２は複数のボルト（図示省略）によって液
体密に締め付け固定されることにより、その内部が真空
に保持されている。
【０００７】２１′は上記中央部のケーシング２１の外
周に巻装された防護材、２３は上記ケーシング２０に設
けられた真空排気口であり、同排気口２３により、上記
ロータ６０が収納される上記ケーシング１９，２０，２
１，２２内の真空排気を図のＺ方向に行なうことによっ
て、ロータ６０の回転による風損の低減及び真空断熱を
行なうようになっている。
周に巻装された防護材、２３は上記ケーシング２０に設
けられた真空排気口であり、同排気口２３により、上記
ロータ６０が収納される上記ケーシング１９，２０，２
１，２２内の真空排気を図のＺ方向に行なうことによっ
て、ロータ６０の回転による風損の低減及び真空断熱を
行なうようになっている。
【０００８】上記フライホイール装置の運転時におい
て、図４に示される運転モードのように、回転数の上昇
時Ａ→Ｂ間において発電、電動機１８により充電を行な
い、Ｂ→Ｃ間においては一定回転数で以って電力貯蔵を
行ない、回転数の下降時Ｃ→Ｄ間において放電を行な
う。
て、図４に示される運転モードのように、回転数の上昇
時Ａ→Ｂ間において発電、電動機１８により充電を行な
い、Ｂ→Ｃ間においては一定回転数で以って電力貯蔵を
行ない、回転数の下降時Ｃ→Ｄ間において放電を行な
う。
【０００９】また、上記フライホイール装置の通常運転
時においては、高速回転するロータ６０の重量によるス
ラスト荷重は上記超電導スラスト軸受５０にて支持する
ことによりロータ６０を浮上させながら回転せしめ、ラ
ジアル荷重は常電導型磁気軸受である上部ラジアル軸受
１４及び下部ラジアル軸受１５によって非接触にて支持
している。
時においては、高速回転するロータ６０の重量によるス
ラスト荷重は上記超電導スラスト軸受５０にて支持する
ことによりロータ６０を浮上させながら回転せしめ、ラ
ジアル荷重は常電導型磁気軸受である上部ラジアル軸受
１４及び下部ラジアル軸受１５によって非接触にて支持
している。
【００１０】一方上記磁気軸受からなる上部及び下部ラ
ジアル軸受１４及び１５が動作不良を生じた際には、ロ
ータ６０及び軸受類の損傷を防止するため、上記上部、
下部ラジアル軸受１４，１５の軸受すきまの約１／２の
軸受すきまを有する上記上部及び下部補助軸受１６及び
１７によってロータ６０を支持する。また上記中間リン
グ９は、スラストカラー５とともに回転する内周永久磁
石７の遠心力を支持する。また上記中間リング９はその
半径方向において上記外周永久磁石８に支持される。
ジアル軸受１４及び１５が動作不良を生じた際には、ロ
ータ６０及び軸受類の損傷を防止するため、上記上部、
下部ラジアル軸受１４，１５の軸受すきまの約１／２の
軸受すきまを有する上記上部及び下部補助軸受１６及び
１７によってロータ６０を支持する。また上記中間リン
グ９は、スラストカラー５とともに回転する内周永久磁
石７の遠心力を支持する。また上記中間リング９はその
半径方向において上記外周永久磁石８に支持される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図５〜図６には上記従
来の超電導フライホイール装置の運転時における永久磁
石組立体に作用する遠心力の状況が示されている。図５
〜図６において、ＦR1，ＦR2，ＦR3・・・ＦRNは上記永
久磁石組立体による遠心力である。同図から明らかなよ
うに、図３に示す従来のものでは、上記永久磁石組立体
を構成する内周永久磁石７、中間リング９、外周永久磁
石８が半径方向において分割された分割型であるため、
夫々の要素がフープ応力（たが張り応力）をそれ自体で
支持することができず、上記遠心力ＦRNはスラストカラ
ー５の外周内面５ａに作用する。
来の超電導フライホイール装置の運転時における永久磁
石組立体に作用する遠心力の状況が示されている。図５
〜図６において、ＦR1，ＦR2，ＦR3・・・ＦRNは上記永
久磁石組立体による遠心力である。同図から明らかなよ
うに、図３に示す従来のものでは、上記永久磁石組立体
を構成する内周永久磁石７、中間リング９、外周永久磁
石８が半径方向において分割された分割型であるため、
夫々の要素がフープ応力（たが張り応力）をそれ自体で
支持することができず、上記遠心力ＦRNはスラストカラ
ー５の外周内面５ａに作用する。
【００１２】このため、上記遠心力ＦRNによって、スラ
ストカラー５の外周部が図５のように上側に反るように
変形して角度θだけ傾斜する。そして、上記従来のもの
においては、上記角度θの変形によって、高温超電導バ
ルク体１０と永久磁石組立体との間の外周側隙間が大き
くなり上記超電導スラスト軸受５０の浮上性能、つまり
軸受性能が低下するという問題点がある。
ストカラー５の外周部が図５のように上側に反るように
変形して角度θだけ傾斜する。そして、上記従来のもの
においては、上記角度θの変形によって、高温超電導バ
ルク体１０と永久磁石組立体との間の外周側隙間が大き
くなり上記超電導スラスト軸受５０の浮上性能、つまり
軸受性能が低下するという問題点がある。
【００１３】本発明の目的は、超電導フライホイール装
置において、超電導スラスト軸受部の永久磁石組立体か
らの遠心力による変形を抑制して、永久磁石組立体と高
温超電導バルク体との隙間を均一に保持し、上記スラス
ト軸受の浮上性能つまり軸受性能を向上せしめることに
ある。
置において、超電導スラスト軸受部の永久磁石組立体か
らの遠心力による変形を抑制して、永久磁石組立体と高
温超電導バルク体との隙間を均一に保持し、上記スラス
ト軸受の浮上性能つまり軸受性能を向上せしめることに
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする第１の手段は、真空に保
持されたケーシング内に、回転駆動される回転軸及び同
回転軸に支持ディスクを介して固定された環状フライホ
イールリングを含むロータと、上記回転軸に固定された
磁性材からなるスラストカラーに取付けられた永久磁石
組立体及び同永久磁石組立体に微小隙間を存して設置さ
れた超電導バルク体よりなる超電導スラスト軸受とを収
納してなる超電導フライホイール装置において、上記超
電導スラスト軸受は、上記永久磁石組立体を上記スラス
トカラーの上側及び下側に、上下対称にかつ双方の遠心
力が同一になるように各１組取付けてなることを特徴と
する超電導フライホイール装置のスラスト軸受にある。
決するもので、その要旨とする第１の手段は、真空に保
持されたケーシング内に、回転駆動される回転軸及び同
回転軸に支持ディスクを介して固定された環状フライホ
イールリングを含むロータと、上記回転軸に固定された
磁性材からなるスラストカラーに取付けられた永久磁石
組立体及び同永久磁石組立体に微小隙間を存して設置さ
れた超電導バルク体よりなる超電導スラスト軸受とを収
納してなる超電導フライホイール装置において、上記超
電導スラスト軸受は、上記永久磁石組立体を上記スラス
トカラーの上側及び下側に、上下対称にかつ双方の遠心
力が同一になるように各１組取付けてなることを特徴と
する超電導フライホイール装置のスラスト軸受にある。
【００１５】上記手段によれば、上下２組の永久磁石組
立体がスラストカラーの上側及び下側に上下対称にか
つ、双方の遠心力が同一になるように取付けられている
ので、上記永久磁石組立体の遠心力によるスラストカラ
ーの変形量は、従来のもののように上側に偏って変形す
ることなく、上下側で均一となり、従って、上記永久磁
石組立体と超電導バルク体との隙間も内周側と外周側と
で均一となり、超電導スラスト軸受の浮上性能の低下が
防止される。
立体がスラストカラーの上側及び下側に上下対称にか
つ、双方の遠心力が同一になるように取付けられている
ので、上記永久磁石組立体の遠心力によるスラストカラ
ーの変形量は、従来のもののように上側に偏って変形す
ることなく、上下側で均一となり、従って、上記永久磁
石組立体と超電導バルク体との隙間も内周側と外周側と
で均一となり、超電導スラスト軸受の浮上性能の低下が
防止される。
【００１６】また第２の手段は、上記超電導フライホイ
ール装置において、上記スラストカラー及び上記永久磁
石組立体の外側に複数のカーボン繊維を軸方向に配した
クロス巻きのＣＦＲＰからなる内周リングを設けるとと
もに、同内周リングの外側に複数のカーボン繊維を周方
向に配したフィラメントワインディングのＣＦＲＰから
なる外周リングを固定してなる。
ール装置において、上記スラストカラー及び上記永久磁
石組立体の外側に複数のカーボン繊維を軸方向に配した
クロス巻きのＣＦＲＰからなる内周リングを設けるとと
もに、同内周リングの外側に複数のカーボン繊維を周方
向に配したフィラメントワインディングのＣＦＲＰから
なる外周リングを固定してなる。
【００１７】上記第２の手段によれば、外周リングを構
成する上記フィラメントワインディングのＣＦＲＰはフ
ープ応力（たが張り応力）に対して高い強度を有するた
め、上記永久磁石組立体の遠心力による半径方向の変形
が最少限に抑制され、また内周リングを構成する上記ク
ロス巻きのＣＦＲＰは高い曲げ剛性を有するため、上記
遠心力による曲げ成分に対して充分に大きな剛性が得ら
れる。
成する上記フィラメントワインディングのＣＦＲＰはフ
ープ応力（たが張り応力）に対して高い強度を有するた
め、上記永久磁石組立体の遠心力による半径方向の変形
が最少限に抑制され、また内周リングを構成する上記ク
ロス巻きのＣＦＲＰは高い曲げ剛性を有するため、上記
遠心力による曲げ成分に対して充分に大きな剛性が得ら
れる。
【００１８】従って、上記スラスト軸受の変形は、上記
フープ応力に対して高い強度を有する外周リングと高い
曲げ剛性を有する内周リングとを組合せたことにより従
来のものに較べて大幅に減少し、永久磁石組立体と超電
導バルク体との隙間は適正に維持される。
フープ応力に対して高い強度を有する外周リングと高い
曲げ剛性を有する内周リングとを組合せたことにより従
来のものに較べて大幅に減少し、永久磁石組立体と超電
導バルク体との隙間は適正に維持される。
【００１９】さらに第３の手段は上記第１の手段と第２
の手段とを組合せたもので、第１、第２の手段による作
用効果が重畳される。
の手段とを組合せたもので、第１、第２の手段による作
用効果が重畳される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下図１〜図２を参照して本発明
の実施形態につき詳細に説明する。本発明は図３に示す
超電導フライホイール装置の超電導スラスト軸受５０の
改良に係るものである。
の実施形態につき詳細に説明する。本発明は図３に示す
超電導フライホイール装置の超電導スラスト軸受５０の
改良に係るものである。
【００２１】即ち図１はその実施形態に係る超電導スラ
スト軸受部の回転軸心に沿う要部断面図を示し、図１に
おいて、４′は中間軸、６′は下部軸であり、同中間軸
４′のフランジ下面と下部軸６′のフランジ上面との間
にはスラストカラー５が挟持され、円周方向等間隔に配
置された複数のボルト２４及びナット２５によって締め
付け固定されている。
スト軸受部の回転軸心に沿う要部断面図を示し、図１に
おいて、４′は中間軸、６′は下部軸であり、同中間軸
４′のフランジ下面と下部軸６′のフランジ上面との間
にはスラストカラー５が挟持され、円周方向等間隔に配
置された複数のボルト２４及びナット２５によって締め
付け固定されている。
【００２２】上記スラストカラー５は、内周に円板部５
ｂ、外周に円筒部５ａが形成されている。上記円筒部５
ａはフライホイール装置が高速回転することから、大き
な遠心力の作用を抑制するため比較的薄肉に形成されて
いる。
ｂ、外周に円筒部５ａが形成されている。上記円筒部５
ａはフライホイール装置が高速回転することから、大き
な遠心力の作用を抑制するため比較的薄肉に形成されて
いる。
【００２３】２６ａは内周リングであり、カーボン繊維
を軸方向に配し、その間に樹脂を詰めたクロス巻きＣＦ
ＲＰ材からなり、その内周面が上記スラストカラーの円
筒部５ａの外周面に固着されている。２６ａ1 は同クロ
ス巻きＣＦＲＰの軸方向カーボン繊維を示す。２６ｂは
外周リングであり、カーボン繊維を周方向に巻き、その
間に樹脂を詰めたフィラメントワインディングＣＦＲＰ
からなり、その内周面が上記内周リング２６ａの外周面
に固着されている。２６ｂ1 は同フィラメントワインデ
ィングＣＦＲＰの周方向巻きカーボン繊維を示す。
を軸方向に配し、その間に樹脂を詰めたクロス巻きＣＦ
ＲＰ材からなり、その内周面が上記スラストカラーの円
筒部５ａの外周面に固着されている。２６ａ1 は同クロ
ス巻きＣＦＲＰの軸方向カーボン繊維を示す。２６ｂは
外周リングであり、カーボン繊維を周方向に巻き、その
間に樹脂を詰めたフィラメントワインディングＣＦＲＰ
からなり、その内周面が上記内周リング２６ａの外周面
に固着されている。２６ｂ1 は同フィラメントワインデ
ィングＣＦＲＰの周方向巻きカーボン繊維を示す。
【００２４】上記スラストカラー５の円板部５ｂにはそ
の上下両面に２組の永久磁石組立体６０ｂ，６０ａが大
きさ、位置ともに上下対称に固定されている。即ち下側
の永久磁石組立体６０ａは図３に示す従来のものと同様
に、内周側から順に内周永久磁石７、非磁性材料からな
る中間リング９及び外周永久磁石８が図１に示すような
極の配置で以って設けられている。また上側の永久磁石
組立体６０ｂは、内周側から順に内周永久磁石７′、非
磁性材料からなる中間リング９′及び外周永久磁石８′
が図１に示すような極の配置で以って、それぞれの部材
が上記上側の永久磁石組立体６０ｂの各部材と対称にな
るように設けられている。
の上下両面に２組の永久磁石組立体６０ｂ，６０ａが大
きさ、位置ともに上下対称に固定されている。即ち下側
の永久磁石組立体６０ａは図３に示す従来のものと同様
に、内周側から順に内周永久磁石７、非磁性材料からな
る中間リング９及び外周永久磁石８が図１に示すような
極の配置で以って設けられている。また上側の永久磁石
組立体６０ｂは、内周側から順に内周永久磁石７′、非
磁性材料からなる中間リング９′及び外周永久磁石８′
が図１に示すような極の配置で以って、それぞれの部材
が上記上側の永久磁石組立体６０ｂの各部材と対称にな
るように設けられている。
【００２５】上記のように構成された超電導フライホイ
ールの運転時において、図２に示すように、上側の永久
磁石組立体６０ｂの遠心力ＦRu及び下側の永久磁石組立
体６０ａの遠心力ＦRdは、これら上側及び下側の永久磁
石組立体６０ｂ及び６０ａが同一仕様つまり、これらの
重量、形状及び取付位置が同一であるので同一値とな
り、またこれら上側及び下側の永久磁石組立体６０ｂ及
び６０ａが円板部５ｂに対して上下対称に取付けられて
いるので上記スラストカラー５の円筒部５ａに左右均等
に作用する。この遠心力ＦRu及びＦRdにより比較的薄肉
の円筒部５ａは中央の円板部５ｂへの付け根から両端に
かけて図２の破線に示すように、上下均等に外周方向へ
曲げられることとなり、従来のもののように上側に偏っ
て変形することはない。
ールの運転時において、図２に示すように、上側の永久
磁石組立体６０ｂの遠心力ＦRu及び下側の永久磁石組立
体６０ａの遠心力ＦRdは、これら上側及び下側の永久磁
石組立体６０ｂ及び６０ａが同一仕様つまり、これらの
重量、形状及び取付位置が同一であるので同一値とな
り、またこれら上側及び下側の永久磁石組立体６０ｂ及
び６０ａが円板部５ｂに対して上下対称に取付けられて
いるので上記スラストカラー５の円筒部５ａに左右均等
に作用する。この遠心力ＦRu及びＦRdにより比較的薄肉
の円筒部５ａは中央の円板部５ｂへの付け根から両端に
かけて図２の破線に示すように、上下均等に外周方向へ
曲げられることとなり、従来のもののように上側に偏っ
て変形することはない。
【００２６】また、前記フライホイールリング２６に作
用する上記遠心力ＦRu及びＦRdは、両側面から中央側に
向いた曲げの成分を含む上、下均等な遠心力ＦRu1 及び
ＦRd 1 となる。
用する上記遠心力ＦRu及びＦRdは、両側面から中央側に
向いた曲げの成分を含む上、下均等な遠心力ＦRu1 及び
ＦRd 1 となる。
【００２７】然るに、上記外周リング２６ｂを構成する
周方向巻きカーボン繊維２６ｂ1 を有するフィラメント
ワインディングＣＦＲＰは、上記フープ応力に対して高
い強度を有するため、上記遠心力ＦRu1 及びＦRd1 によ
るスラストカラー５の円筒部５ａの半径方向の変形は最
少限に維持される。しかしながら、上記周方向巻きカー
ボン繊維２６ｂ1 を有するＣＦＲＰは、上記遠心力Ｆ
Ru1 及びＦRd1 の曲げ成分に対する強度が小さい。
周方向巻きカーボン繊維２６ｂ1 を有するフィラメント
ワインディングＣＦＲＰは、上記フープ応力に対して高
い強度を有するため、上記遠心力ＦRu1 及びＦRd1 によ
るスラストカラー５の円筒部５ａの半径方向の変形は最
少限に維持される。しかしながら、上記周方向巻きカー
ボン繊維２６ｂ1 を有するＣＦＲＰは、上記遠心力Ｆ
Ru1 及びＦRd1 の曲げ成分に対する強度が小さい。
【００２８】そこで、この実施形態においては、上記ス
ラストカラー５の円筒部５ａと上記フィラメントワイン
ディングＣＦＲＰからなる外周リング２６ｂとの間に曲
げ剛性が大きい軸方向カーボン繊維２６ａ1 を有するＣ
ＦＲＰ製内周リング２６ａが設けられているので、上記
曲げ成分に対して充分に大きな剛性を有する。従って、
上記スラストカラー５の変形は最少限に維持され、永久
磁石組立体６０ａと高温超電導バルク体１０との隙間の
拡大が防止され、上記隙間が適正に維持され、超電導ス
ラスト軸受５０は所要の浮上特性を維持することができ
る。
ラストカラー５の円筒部５ａと上記フィラメントワイン
ディングＣＦＲＰからなる外周リング２６ｂとの間に曲
げ剛性が大きい軸方向カーボン繊維２６ａ1 を有するＣ
ＦＲＰ製内周リング２６ａが設けられているので、上記
曲げ成分に対して充分に大きな剛性を有する。従って、
上記スラストカラー５の変形は最少限に維持され、永久
磁石組立体６０ａと高温超電導バルク体１０との隙間の
拡大が防止され、上記隙間が適正に維持され、超電導ス
ラスト軸受５０は所要の浮上特性を維持することができ
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
請求項１の発明によれば、スラスト軸受を構成する上下
２組の永久磁石組立体がスラストカラーの上側及び下側
に、上下対称に、かつ双方の遠心力が同一になるように
取付けられているので、スラストカラーの変形が従来の
もののように上側に偏ることなく、上下側で均一とな
る。
請求項１の発明によれば、スラスト軸受を構成する上下
２組の永久磁石組立体がスラストカラーの上側及び下側
に、上下対称に、かつ双方の遠心力が同一になるように
取付けられているので、スラストカラーの変形が従来の
もののように上側に偏ることなく、上下側で均一とな
る。
【００３０】従って、上記永久磁石組立体と超電導バル
ク体との隙間も軸受の内、外周に亘って均一となり、上
記永久磁石組立体の遠心力による超電導スラスト軸受の
浮上性能、即ち軸受性能の低下を防止することができ
る。
ク体との隙間も軸受の内、外周に亘って均一となり、上
記永久磁石組立体の遠心力による超電導スラスト軸受の
浮上性能、即ち軸受性能の低下を防止することができ
る。
【００３１】また請求項２の発明によれば、複数のカー
ボン繊維を周方向に配したフィラメントワインディング
のＣＦＲＰからなる外周リングによるフープ応力（たが
張り応力）に対する変形抑制と、複数のカーボン繊維を
軸方向に配したクロス巻きのＣＦＲＰからなる内周リン
グの曲げ剛性の増大により、スラスト軸受の変形が減少
せしめられ、上記軸受隙間の均一化による軸受性能の向
上が得られる。
ボン繊維を周方向に配したフィラメントワインディング
のＣＦＲＰからなる外周リングによるフープ応力（たが
張り応力）に対する変形抑制と、複数のカーボン繊維を
軸方向に配したクロス巻きのＣＦＲＰからなる内周リン
グの曲げ剛性の増大により、スラスト軸受の変形が減少
せしめられ、上記軸受隙間の均一化による軸受性能の向
上が得られる。
【００３２】さらに請求項３の発明によれば、請求項
１、２の発明による上記効果が重畳して得られる。
１、２の発明による上記効果が重畳して得られる。
【図１】本発明の実施形態に係る超電導フライホイール
装置のスラスト軸受の要部縦断面図。
装置のスラスト軸受の要部縦断面図。
【図２】上記実施形態における作用説明用の図１応当
図。
図。
【図３】従来のスラスト軸受を用いた超電導フライホイ
ール装置の縦断面図。
ール装置の縦断面図。
【図４】上記超電導フライホイール装置の作用説明図。
【図５】従来の超電導フライホイール装置の作用を示す
要部縦断面図。
要部縦断面図。
【図６】図５に対応する要部平面図。
１ フライホイールリング
４′ 中間軸
５ スラストカラー
５ａ 円筒部
５ｂ 円板部
６′ 下部軸
７，７′ 内周永久磁石
８，８′ 外周永久磁石
９，９′ 中間リング
１０ 高温超電導バルク体
２０ ケーシング
２６ａ 内周リング
２６ｂ 外周リング
５０ 超電導スラスト軸受
６０ａ，６０ｂ 永久磁石組立体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 河島 裕
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
(56)参考文献 特開 平９−242755（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−334123（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 32/00 - 32/06
H02J 15/00
H02K 7/02
H02K 7/09
Claims (3)
- 【請求項１】 真空に保持されたケーシング内に、回転
駆動される回転軸及び同回転軸に支持ディスクを介して
固定された環状フライホイールリングを含むロータと、
上記回転軸に固定された磁性材からなるスラストカラー
に取付けられた永久磁石組立体及び同永久磁石組立体に
微小隙間を存して設置された超電導バルク体よりなる超
電導スラスト軸受とを収納してなる超電導フライホイー
ル装置において、上記超電導スラスト軸受は、上記永久
磁石組立体を上記スラストカラーの上側及び下側に、上
下対称にかつ双方の遠心力が略同一になるように各１組
取付けてなることを特徴とする超電導フライホイール装
置のスラスト軸受。 - 【請求項２】 真空に保持されたケーシング内に、回転
駆動される回転軸及び同回転軸に支持ディスクを介して
固定された環状フライホイールリングを含むロータと、
上記回転軸に固定された磁性材からなるスラストカラー
に取付けられた永久磁石組立体及び同永久磁石組立体に
微小隙間を存して設置された超電導バルク体よりなる超
電導スラスト軸受とを収納してなる超電導フライホイー
ル装置において、上記超電導スラスト軸受は、上記スラ
ストカラー及び上記永久磁石組立体の外側に複数のカー
ボン繊維を軸方向に配したクロス巻きのＣＦＲＰからな
る内周リングを設けるとともに、同内周リングの外側に
複数のカーボン繊維を周方向に配したフィラメントワイ
ンディングのＣＦＲＰからなる外周リングを固定してな
る超電導フライホイール装置のスラスト軸受。 - 【請求項３】 上記スラストカラー及び上記上下２組の
永久磁石組立体の外側に複数のカーボン繊維を軸方向に
配したクロス巻きのＣＦＲＰからなる内周リングを設け
るとともに、同内周リングの外側に複数のカーボン繊維
を周方向に配したフィラメントワインディングのＣＦＲ
Ｐからなる外周リングを固定してなる請求項１記載の超
電導フライホイール装置のスラスト軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08108498A JP3377745B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 超電導フライホイール装置のスラスト軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08108498A JP3377745B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 超電導フライホイール装置のスラスト軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11280764A JPH11280764A (ja) | 1999-10-15 |
| JP3377745B2 true JP3377745B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=13736531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08108498A Expired - Fee Related JP3377745B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 超電導フライホイール装置のスラスト軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377745B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4748890B2 (ja) * | 2001-07-24 | 2011-08-17 | 本田技研工業株式会社 | フライホイール・バッテリ |
| DE10333733A1 (de) * | 2003-07-23 | 2005-02-24 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Magnetisches Lagerelement |
| JP5244744B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2013-07-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 立形回転電機 |
| JP6506640B2 (ja) * | 2015-07-02 | 2019-04-24 | 株式会社 エマージー | 回転装置 |
| CN113315295B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-07-15 | 平高集团有限公司 | 一种飞轮储能装置 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP08108498A patent/JP3377745B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11280764A (ja) | 1999-10-15 |
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