JP3470217B2 - Flywheel type power storage device - Google Patents

Flywheel type power storage device

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JP3470217B2 JP09329997A JP9329997A JP3470217B2 JP 3470217 B2 JP3470217 B2 JP 3470217B2 JP 09329997 A JP09329997 A JP 09329997A JP 9329997 A JP9329997 A JP 9329997A JP 3470217 B2 JP3470217 B2 JP 3470217B2
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    • F16C32/0491Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing with electromagnets acting in axial and radial direction, e.g. with conical magnets
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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電気自動車など
に使用されるフライホイール式電力貯蔵装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flywheel power storage device used in electric vehicles and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】フライホイール式電力貯蔵装置は余剰電
力をフライホイールの回転運動エネルギに変換して貯蔵
するものであり、フライホイールを有する鉛直状の回転
体が軸受装置により支持されて発電兼用電動機により高
速回転させられるようになっている。
2. Description of the Related Art A flywheel type electric power storage device converts surplus electric power into rotational kinetic energy of a flywheel and stores the electric power. A vertical rotating body having a flywheel is supported by a bearing device and also serves as a generator and electric motor. It can be rotated at high speed.

【0003】このような電力貯蔵装置として、高速回転
時の軸受損失を低減するために、回転体を制御型磁気軸
受装置で径方向(ラジアル方向)および軸方向(アキシ
アル方向)に非接触支持して所定の運転位置に保持する
ものが提案されている。この種の従来の磁気軸受装置
は、回転体の軸方向の2箇所を径方向に非接触支持する
2組の制御型ラジアル磁気軸受と、回転体を軸方向に非
接触支持する1組の制御型アキシアル磁気軸受とを備え
ている。通常、各ラジアル磁気軸受は4個の電磁石よ
り、アキシアル磁気軸受は2個の電磁石より構成され、
磁気軸受装置全体で10個の電磁石が使用されている。
ラジアル磁気軸受の4個の電磁石は、互いに直交する2
つの径方向のそれぞれにおいて回転体を挟んで対をなす
ように配置され、各対の電磁石が回転体をそれぞれの径
方向において反対向きに吸引するようになっている。各
対の電磁石には一定の定常電流と制御電流とを合わせた
励磁電流が供給され、回転体の径方向の変位に基づいて
制御電流を制御することにより、回転体が径方向の運転
位置に保持されるようになっている。アキシアル磁気軸
受の2個の電磁石は、回転体のフランジ状の部分を軸方
向の両側から挟んで対をなすように配置され、これらの
電磁石が回転体を軸方向において反対向きに吸引してそ
の重量を支持するようになっている。1対の電磁石には
一定の定常電流と制御電流とを合わせた励磁電流が供給
され、回転体の軸方向の変位に基づいて制御電流を制御
することにより回転体が軸方向の運転位置に保持される
ようになっている。
In such an electric power storage device, in order to reduce bearing loss during high speed rotation, a rotating body is supported by a control type magnetic bearing device in a non-contact manner in a radial direction (radial direction) and an axial direction (axial direction). There has been proposed a method of holding the same in a predetermined operating position. This type of conventional magnetic bearing device includes two sets of control type radial magnetic bearings that support two axial positions of a rotor in a non-contact manner in the radial direction, and one set of control radial magnetic bearings that support the rotor in a non-contact manner in the axial direction. Type axial magnetic bearing. Normally, each radial magnetic bearing is composed of four electromagnets, and each axial magnetic bearing is composed of two electromagnets.
Ten electromagnets are used in the entire magnetic bearing device.
The four electromagnets of the radial magnetic bearing are orthogonal to each other.
The rotors are arranged so as to sandwich the rotating body in each of the two radial directions, and the electromagnets of each pair attract the rotating body in opposite directions in the respective radial directions. An exciting current that is a combination of a constant steady current and a control current is supplied to each pair of electromagnets, and by controlling the control current based on the radial displacement of the rotating body, the rotating body moves to the radial operating position. It is supposed to be retained. The two electromagnets of the axial magnetic bearing are arranged so as to form a pair with the flange-like portion of the rotating body sandwiched from both sides in the axial direction, and these electromagnets attract the rotating body in opposite directions in the axial direction and It is designed to support weight. An exciting current that is a combination of a constant steady current and a control current is supplied to the pair of electromagnets, and the control current is controlled based on the displacement of the rotating body in the axial direction, so that the rotating body is held at the operating position in the axial direction. It is supposed to be done.

【0004】また、電力貯蔵装置には、給電停止時など
磁気軸受による支持がなくなったときや衝撃力などによ
り回転体に大きな変位が生じたときに、回転体を径方向
および軸方向に機械的に支持して、磁気軸受を保護する
ために、玉軸受などよりなるタッチダウン軸受が設けら
れている。
Further, in the electric power storage device, the rotor is mechanically moved in the radial and axial directions when it is no longer supported by magnetic bearings such as when power supply is stopped or when the rotor is largely displaced due to impact force or the like. In order to support and protect the magnetic bearing, a touchdown bearing including a ball bearing or the like is provided.

【0005】とくに電気自動車やハイブリッド型電気自
動車に搭載される電力貯蔵装置の場合、装置の小型化、
軽量化を図り、回転体を高速で回転させ、しかも消費電
力を低減することが望ましいが、従来の装置では、次に
説明するように、これが困難である。
Particularly in the case of a power storage device mounted on an electric vehicle or a hybrid type electric vehicle, downsizing of the device,
It is desirable to reduce the weight, rotate the rotating body at a high speed, and reduce the power consumption, but this is difficult in the conventional device as described below.

【0006】まず、電力貯蔵装置においては、電力貯蔵
効率を向上させるためにフライホイールを大型化する必
要があるが、そうすると回転体の重量が大きくなる。そ
して、回転体の重量を磁気軸受装置のアキシアル磁気軸
受だけで支持するため、アキシアル磁気軸受の電磁石が
大型化し、電磁石の重量および電磁石による消費電力が
大きくなる。また、電力貯蔵装置を電気自動車などに搭
載した場合、振動や衝撃力などの外乱により回転体に大
きな変位が発生する可能性がある。これを防止するに
は、磁気軸受装置の各磁気軸受における支持力すなわち
剛性を高める必要があり、そのためには、各磁気軸受の
電磁石の吸引力を大きくする必要がある。電磁石の吸引
力を大きくするには、電磁石を大型化し、制御電流を大
きくする必要があり、そのために、電磁石の重量および
電磁石による消費電力が大きくなる。
First, in the power storage device, it is necessary to increase the size of the flywheel in order to improve the power storage efficiency, which causes the weight of the rotating body to increase. Since the weight of the rotating body is supported only by the axial magnetic bearing of the magnetic bearing device, the electromagnet of the axial magnetic bearing becomes large, and the weight of the electromagnet and the power consumption by the electromagnet increase. Further, when the power storage device is installed in an electric vehicle or the like, a large displacement may occur in the rotating body due to disturbance such as vibration or impact force. In order to prevent this, it is necessary to increase the supporting force, that is, the rigidity of each magnetic bearing of the magnetic bearing device, and for that purpose, it is necessary to increase the attractive force of the electromagnet of each magnetic bearing. In order to increase the attraction force of the electromagnet, it is necessary to increase the size of the electromagnet and increase the control current, which increases the weight of the electromagnet and the power consumption of the electromagnet.

【0007】また、従来の磁気軸受装置では、上記のよ
うに、回転体の軸方向の3箇所に磁気軸受が設けられる
ため、回転体が長くなり、その分、装置が大型化し、重
量も大きくなる。また、磁気軸受装置全体で10個の大
型の電磁石が使用されるため、これらの重量が大きく、
消費電力も大きい。さらに、各電磁石にそれぞれ電力増
幅器が必要であるため、合計10個の電力増幅器が必要
になり、これらによる消費電力も大きい。
Further, in the conventional magnetic bearing device, since the magnetic bearings are provided at three locations in the axial direction of the rotating body as described above, the rotating body becomes long, and the device becomes large in size and heavy in weight. Become. Also, since 10 large electromagnets are used in the entire magnetic bearing device, the weight of these is large,
Power consumption is also large. Further, since a power amplifier is required for each electromagnet, a total of 10 power amplifiers are required, and power consumption by these is large.

【0008】また、回転体が長くなるため、その固有振
動数が低下し、高速回転が困難になる。
Further, since the rotating body becomes long, its natural frequency is lowered, and high-speed rotation becomes difficult.

【0009】ラジアル磁気軸受には、3個の電磁石より
構成されるものもあるが、その場合でも、磁気軸受装置
全体で8個の電磁石が必要であり、やはり、上記と同様
の問題がある。
Some radial magnetic bearings are composed of three electromagnets, but in that case as well, eight electromagnets are required for the entire magnetic bearing device, which again has the same problem as described above.

【0010】電磁石の数を少なくした磁気軸受装置とし
て、回転体の軸方向の2箇所に軸方向に関して互いに反
対側を向くテーパ面が形成され、これら各テーパ面の周
囲に、回転体をテーパ面と直交する方向に吸引する4個
あるいは3個の電磁石を有するアキシアル・ラジアル兼
用磁気軸受が設けられたものが提案されている。
As a magnetic bearing device in which the number of electromagnets is reduced, tapered surfaces facing the mutually opposite sides in the axial direction are formed at two locations in the axial direction of the rotating body, and the rotating body is tapered around these tapered surfaces. It has been proposed that an axial / radial magnetic bearing having four or three electromagnets that are attracted in a direction orthogonal to is provided.

【0011】この磁気軸受装置の場合、全体の電磁石の
数は8個あるいは6個ですむ。しかし、精度の高いテー
パ面を形成する必要があるため、回転体に格別の加工が
必要になる。
In the case of this magnetic bearing device, the total number of electromagnets is 8 or 6. However, since it is necessary to form a highly accurate tapered surface, special processing is required for the rotating body.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、装
置の小型化、軽量化および消費電力の低減が可能なフラ
イホイール式電力貯蔵装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a flywheel type power storage device which can be made compact, lightweight and have low power consumption.

【0013】この発明の目的は、装置の小型化、軽量化
および回転体の高速化ならびに消費電力の低減が可能な
フライホイール式電力貯蔵装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a flywheel type power storage device which is capable of reducing the size and weight of the device, increasing the speed of a rotating body, and reducing power consumption.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明によるフライホイール式電力貯蔵装置は、フライホイ
ールを有する鉛直状の回転体と、前記回転体を回転させ
る発電兼用の電動機と、前記回転体を固定部分に対して
径方向および軸方向に非接触支持して所定の運転位置に
保持する上下2組の制御型磁気軸受ならびにアキシアル
変位センサおよびラジアル変位センサを有し変位センサ
の出力信号に基づいて上記制御型磁気軸受の電磁石の制
御電流を制御する制御型磁気軸受装置と、前記回転体が
前記制御型磁気軸受により前記運転位置に非接触支持さ
れている状態では前記回転体に力を及ぼさず、前記回転
体が前記運転位置から変位したときにのみ動圧軸受の隙
間が減少して潤滑剤の動圧により回転体に変位方向と逆
向きの力を作用させる動圧軸受装置とを備えていること
を特徴とするものである。
A flywheel type power storage device according to the present invention comprises a vertical rotating body having a flywheel, an electric motor for rotating the rotating body, which also serves as a power generator, and the rotating body. Of the control type magnetic bearing and the axial of the upper and lower sides, which support the fixed portion in a non-contact manner with respect to the fixed portion in the radial direction and the axial direction and hold it at a predetermined operating position
Displacement sensor having displacement sensor and radial displacement sensor
Based on the output signal of the
A control type magnetic bearing device for controlling a control current, and in a state where the rotating body is supported in the operating position by the control type magnetic bearing in a non-contact manner, no force is exerted on the rotating body, and the rotating body is in the operating position. Gap of hydrodynamic bearing only when displaced from
And a dynamic pressure bearing device that applies a force in the direction opposite to the displacement direction to the rotating body by the dynamic pressure of the lubricant .

【0015】回転体は、回転中、磁気軸受装置により径
方向および軸方向に非接触支持されて、運転位置に保持
される。振動や衝撃力などの外乱により回転体が運転位
置から変位すると、動圧軸受装置において回転体に変位
方向と逆向きの力が作用し、この力によってそれ以上の
変位が防止され、回転体は磁気軸受装置によって運転位
置に戻される。回転体が重力により運転位置から下方に
変位した場合、動圧軸受装置から回転体に作用する上向
きの力によってそれ以上の変位が防止され、回転体は磁
気軸受装置によって運転位置に戻される。つまり、回転
体の重量の一部が動圧軸受装置によって支持されること
になる。このため、磁気軸受装置の磁気軸受だけで回転
体の重量を支持する必要がない。また、回転体が運転位
置から変位しても、動圧軸受装置からの力によってそれ
以上の変位が防止されるので、磁気軸受装置の各磁気軸
受における剛性をあまり高くする必要がない。このた
め、各磁気軸受の電磁石を小型化し、制御電流を小さく
することができ、その結果、電磁石の重量を小さくし、
電磁石における消費電力を小さくすることができる。
During rotation, the rotating body is supported in a non-contact manner in the radial direction and the axial direction by the magnetic bearing device and is held in the operating position. When the rotating body is displaced from the operating position due to disturbances such as vibration and impact force, a force is applied to the rotating body in the hydrodynamic bearing device in the direction opposite to the displacement direction, and this force prevents further displacement, and the rotating body It is returned to the operating position by the magnetic bearing device. When the rotating body is displaced downward from the operating position due to gravity, the upward force acting on the rotating body from the hydrodynamic bearing device prevents further displacement, and the rotating body is returned to the operating position by the magnetic bearing device. That is, a part of the weight of the rotating body is supported by the dynamic pressure bearing device. Therefore, it is not necessary to support the weight of the rotating body only by the magnetic bearing of the magnetic bearing device. Further, even if the rotating body is displaced from the operating position, further displacement is prevented by the force from the dynamic pressure bearing device, so it is not necessary to increase the rigidity of each magnetic bearing of the magnetic bearing device too much. Therefore, the electromagnet of each magnetic bearing can be downsized, and the control current can be reduced. As a result, the weight of the electromagnet can be reduced,
The power consumption of the electromagnet can be reduced.

【0016】給電停止などにより回転駆動力および磁気
軸受装置による支持がなくなった場合、回転体は重力に
より運転位置から下方に変位するが、回転数がある程度
高い間は、回転体は動圧軸受装置により非接触状態に支
持されて、その重量の一部が支持され、回転数が低下す
ると、回転体は動圧軸受装置によって径方向および軸方
向に機械的に支持され、動圧軸受装置により支持された
状態で停止する。このため、従来のタッチダウン軸受が
不要になる。
When the rotational driving force and the support by the magnetic bearing device are lost due to the stop of power supply, the rotating body is displaced downward from the operating position by gravity, but the rotating body is kept in the dynamic bearing device while the rotational speed is high to some extent. Is supported in a non-contact state by a part of the weight, and when the number of rotations decreases, the rotating body is mechanically supported in the radial direction and the axial direction by the dynamic pressure bearing device and supported by the dynamic pressure bearing device. Stop in the state where it was stopped. This eliminates the need for conventional touchdown bearings.

【0017】このように、この発明によれば、装置の小
型化、軽量化および消費電力の低減が可能である。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size and weight of the device and reduce the power consumption.

【0018】たとえば、前記動圧軸受装置が、前記回転
体が前記運転位置から上方に変位したときに前記回転体
の上部に下向きの力を作用させる上部動圧軸受と、前記
回転体が前記運転位置から下方に変位したときに前記回
転体の下部に上向きの力を作用させる下部動圧軸受とを
備えている。
For example, in the dynamic pressure bearing device, an upper dynamic pressure bearing that exerts a downward force on the upper portion of the rotating body when the rotating body is displaced upward from the operating position, and the rotating body is in the operating state. And a lower dynamic pressure bearing that exerts an upward force on the lower portion of the rotating body when displaced downward from the position.

【0019】このようにすれば、回転体が運転位置から
径方向のいずれかの方向に変位した場合、軸方向の上方
に変位した場合、軸方向の下方に変位した場合のいずれ
の場合においても、動圧軸受装置からの力によってそれ
以上の変位を防止することができ、給電停止などにより
回転駆動力および磁気軸受装置による支持がなくなった
場合に、動圧軸受装置により回転体の重量の一部を支持
して停止させることができる。
According to this structure, in any of the cases where the rotary body is displaced from the operating position in any of the radial directions, is displaced upward in the axial direction, and is displaced downward in the axial direction. Further, it is possible to prevent further displacement by the force from the dynamic pressure bearing device, and when the rotation drive force and the support by the magnetic bearing device are lost due to the stop of power supply, the dynamic pressure bearing device reduces the weight of the rotating body. The part can be supported and stopped.

【0020】たとえば、前記上部動圧軸受が、前記回転
体の上端と前記固定部分との間に設けられたスパイラル
みぞ付球面動圧軸受であり、前記下部動圧軸受が、前記
回転体の下端と前記固定部分との間に設けられたスパイ
ラルみぞ付球面動圧軸受である。スパイラルみぞ付球面
動圧軸受は、固定部分側に設けられた支持部と、回転体
に設けられた被支持部とからなり、支持部と被支持部の
いずれか一方に凹状球面が、他方に凹状球面にはまる凸
状球面が形成され、凹状球面と凸状球面のいずれか一方
にスパイラル状のみぞが形成されたものである。
For example, the upper dynamic pressure bearing is a spherical dynamic pressure bearing with a spiral groove provided between the upper end of the rotating body and the fixed portion, and the lower dynamic pressure bearing is the lower end of the rotating body. And a spherical dynamic pressure bearing with a spiral groove provided between the fixed portion and the fixed portion. A spherical grooved dynamic bearing with a spiral groove is composed of a supporting portion provided on the fixed portion side and a supported portion provided on the rotating body, and a concave spherical surface is provided on either one of the supporting portion and the supported portion. A convex spherical surface that fits into the concave spherical surface is formed, and a spiral groove is formed on either one of the concave spherical surface and the convex spherical surface.

【0021】このようにすれば、比較的簡単な構成の動
圧軸受を用いて、回転体が運転位置から上方に変位した
ときに回転体の上部に下向きの力を作用させ、回転体が
運転位置から下方に変位したときに回転体の下部に上向
きの力を作用させて回転体の重量の一部を支持すること
ができる。
[0021] With this structure, when the rotating body is displaced upward from the operating position by using the hydrodynamic bearing having a relatively simple structure, a downward force is applied to the upper portion of the rotating body so that the rotating body operates. When displaced downward from the position, an upward force can be applied to the lower part of the rotating body to support a part of the weight of the rotating body.

【0022】たとえば、前記各磁気軸受が前記回転体の
周囲に配置された3個または4個の電磁石を備え、前記
各電磁石が軸方向の2箇所から径方向の内側に突出した
径方向磁極および軸方向磁極を有し軸方向磁極が径方向
磁極よりも径方向内側に突出した形状のものであり、前
記径方向磁極が前記回転体の外周面に対向して前記回転
体を径方向に吸引し、前記軸方向磁極が前記回転体の軸
方向を向く面に対向して前記回転体を軸方向に吸引する
ようになされている。
For example, each of the magnetic bearings is provided with three or four electromagnets arranged around the rotating body, and each of the electromagnets has a radial magnetic pole projecting radially inward from two locations in the axial direction and axial magnetic poles radially possess axial pole
The radial magnetic poles project radially inward from the magnetic poles , the radial magnetic poles face the outer peripheral surface of the rotary body to attract the rotary body in the radial direction, and the axial magnetic poles are the shafts of the rotary body. The rotating body is adapted to be sucked in the axial direction so as to face the surface facing the direction.

【0023】この場合、磁気軸受が、回転体の外周面に
対向してこれを径方向に吸引する径方向磁極と、回転体
の軸方向を向く面に対向してこれを軸方向に吸引する軸
方向磁極とを有するものであるから、1組の磁気軸受で
回転体を径方向にも軸方向にも吸引することができ、し
たがって、2組の磁気軸受で回転体を非接触支持するこ
とができる。このため、磁気軸受装置全体で必要な電磁
石の数は、各磁気軸受が4個の電磁石を備えている場合
は8個、各磁気軸受が3個の電磁石を備えている場合は
6個であり、いずれの場合も、従来より2個少なくな
る。電磁石の数の減少に伴って電力増幅器の数も減少
し、これらの重量が軽くなり、消費電流が低減する。ま
た、回転体の軸方向の2箇所だけに磁気軸受を設ければ
よいので、回転体も短くなり、重量が減少する。しか
も、回転体が短くなることにより、その固有振動数が高
くなり、回転体の高速回転が可能になる。
In this case, the magnetic bearing faces the outer circumferential surface of the rotating body and attracts it in the radial direction, and the magnetic pole faces the axially facing surface of the rotating body and attracts it in the axial direction. Since it has the magnetic poles in the axial direction, the rotating body can be attracted both in the radial direction and in the axial direction by one set of magnetic bearings. Therefore, the rotating body can be supported by two sets of magnetic bearings in a non-contact manner. You can Therefore, the number of electromagnets required for the entire magnetic bearing device is eight when each magnetic bearing has four electromagnets, and six when each magnetic bearing has three electromagnets. In any case, the number is reduced by 2 from the conventional one. As the number of electromagnets decreases, so does the number of power amplifiers, which reduces their weight and current consumption. Further, since the magnetic bearings may be provided only at two positions in the axial direction of the rotating body, the rotating body is shortened and the weight is reduced. Moreover, since the rotating body is shortened, its natural frequency is increased and the rotating body can be rotated at high speed.

【0024】したがって、装置の小型化、軽量化および
回転体の高速化ならびに消費電力の低減が可能である。
また、回転体に格別の加工を必要とせず、従来仕様の回
転体を用いてその軸長のみ短くすることができる。
Therefore, the size and weight of the device can be reduced, the speed of the rotating body can be increased, and the power consumption can be reduced.
Further, no special processing is required for the rotating body, and only the axial length can be shortened by using the rotating body of the conventional specification.

【0025】好ましくは、前記各磁気軸受において、前
記全電磁石の前記径方向磁極が同一の極性を有し、前記
軸方向磁極がこれと逆の同一の極性を有する。
Preferably, in each of the magnetic bearings, the radial magnetic poles of the all electromagnets have the same polarity, and the axial magnetic poles have the same opposite polarity.

【0026】このようにすれば、径方向磁極に面する回
転体の周囲の磁束の変化が小さくなり、したがって、回
転により回転体の表面に生じる渦電流が小さくなり、回
転損失が小さくなる。軸方向磁極の部分についても同様
であり、磁気軸受装置による回転損失が小さくなり、電
力貯蔵効率が高くなる。
By doing so, the change in the magnetic flux around the rotating body facing the radial magnetic poles is reduced, so that the eddy current generated on the surface of the rotating body due to the rotation is reduced, and the rotation loss is reduced. The same applies to the axial magnetic pole portion, which reduces the rotation loss due to the magnetic bearing device and increases the power storage efficiency.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
を電気自動車用の電力貯蔵装置に適用した実施形態につ
いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment in which the present invention is applied to a power storage device for an electric vehicle will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は電気自動車の主要部の電気的構成の
1例を示している。
FIG. 1 shows an example of the electrical construction of the main parts of an electric vehicle.

【0029】電気自動車には、車輪駆動用電動機(30)、
直流を交流に変換して電動機(30)を駆動するインバータ
(31)、フライホイール式電力貯蔵装置(32)、ならびにイ
ンバータ(31)および電力貯蔵装置(32)を制御するための
電力制御装置(33)などが設けられている。電力制御装置
(33)は車輪駆動用電動機(30)や電力貯蔵装置(32)などを
駆動するための蓄電池を備えており、必要に応じて外部
の充電用電源(34)に接続されるようになっている。
The electric vehicle includes a wheel driving electric motor (30),
Inverter that converts DC to AC and drives the motor (30)
(31), a flywheel type power storage device (32), a power control device (33) for controlling the inverter (31) and the power storage device (32), and the like are provided. Power control device
The (33) is equipped with a storage battery for driving the wheel driving electric motor (30), the power storage device (32), etc., and is adapted to be connected to an external charging power source (34) as required. There is.

【0030】電力貯蔵装置(32)の1例が図2に概略的に
示され、その主要部の構成が図3に示されている。
An example of the power storage device (32) is schematically shown in FIG. 2, and the structure of the main part thereof is shown in FIG.

【0031】電力貯蔵装置は、固定部分を構成する上下
に比較的長い鉛直円筒状の密閉ハウジング(1) 、ならび
にハウジング(1) 内に配置された鉛直軸状の回転体(2)
、制御型磁気軸受装置(35)、動圧軸受装置(15)および
発電兼用の永久磁石形同期電動機(5) を備えている。
The power storage device comprises a vertically cylindrical closed housing (1) which constitutes a fixed portion and is relatively long in the vertical direction, and a vertical shaft-like rotating body (2) arranged in the housing (1).
, A control type magnetic bearing device (35), a dynamic pressure bearing device (15), and a permanent magnet type synchronous motor (5) for both power generation.

【0032】以下の説明において、回転体(2) の軸方向
の軸(鉛直軸)をZ軸、Z軸と直交する1つの径方向の
軸(水平軸)をX軸、Z軸およびX軸と直交する他の径
方向の軸(水平軸)をY軸とする。
In the following description, the axis of the rotating body (2) in the axial direction (vertical axis) is the Z axis, and one radial axis (horizontal axis) orthogonal to the Z axis is the X axis, the Z axis and the X axis. The other radial axis (horizontal axis) orthogonal to is the Y axis.

【0033】ハウジング(1) は複数の部品を結合するこ
とにより一体状に形成されており、下端部の内径は他の
部分より大きくなっている。また、ハウジング(1) の内
部は、風損を防ぐため、図示しない適当な手段によりた
とえば10-1〜10-3Torr程度の真空状態に保持される
ようになっている。
The housing (1) is integrally formed by connecting a plurality of parts, and the inner diameter of the lower end is larger than that of the other parts. In addition, the inside of the housing (1) is kept in a vacuum state of, for example, about 10 -1 to 10 -3 Torr by an appropriate means (not shown) in order to prevent windage damage.

【0034】回転体(2) は、ハウジング(1) 内の中心に
同心状に配置されている。回転体(2) の下端部に、ハウ
ジング(1) の大径の下端部の内側に位置する穴あき円板
状のフライホイール(7) が固定されている。フライホイ
ール(7) は、余剰電力を回転運動エネルギとして貯えて
おくためのものである。
The rotating body (2) is concentrically arranged in the center of the housing (1). A perforated disc-shaped flywheel (7) located inside the large diameter lower end of the housing (1) is fixed to the lower end of the rotating body (2). The flywheel (7) is for storing surplus power as rotational kinetic energy.

【0035】磁気軸受装置(35)は、回転体(2) の径方向
(X軸およびY軸方向)および軸方向(Z軸方向)の位
置を制御して回転体(2) を所定の運転位置に非接触状態
に支持するためのものであり、上下2組の制御型磁気軸
受(3)(4)、変位センサ(10)(11)(12)および磁気軸受制御
装置(36)を備えている。
The magnetic bearing device (35) controls the position of the rotating body (2) in the radial direction (X-axis and Y-axis direction) and the axial direction (Z-axis direction) so as to drive the rotating body (2) in a predetermined operation. It is for supporting the position in a non-contact state, and is provided with two sets of control type magnetic bearings (3) (4), displacement sensors (10) (11) (12) and magnetic bearing control device (36). ing.

【0036】磁気軸受(3)(4)は、ハウジング(1) の中間
部内の上下2箇所に設けられている。上部磁気軸受(3)
は、回転体(2) をX軸方向の両側から挟むようにハウジ
ング(1) 内に固定されて回転体(2) をZ軸方向の上側お
よびX軸方向の両側(外側)に吸引する1対のX軸方向
電磁石(8) と、回転体(2) をY軸方向の両側から挟むよ
うにハウジング(1) 内に固定されて回転体(2) をZ軸方
向の上側およびY軸方向の両側に吸引する1対のY軸方
向電磁石(37)とを備えている。下部磁気軸受(4) は、同
様に、回転体(2) をZ軸方向の下側およびX軸方向の両
側に吸引する1対のX軸方向電磁石(9) と、回転体(2)
をZ軸方向の下側およびY軸方向の両側に吸引する1対
のY軸方向電磁石(図示略)とを備えている。
The magnetic bearings (3) and (4) are provided at two upper and lower positions in the middle part of the housing (1). Upper Magnetic Bearing (3)
Is fixed in the housing (1) so as to sandwich the rotating body (2) from both sides in the X-axis direction, and sucks the rotating body (2) to the upper side in the Z-axis direction and both sides (outer side) in the X-axis direction. The pair of X-axis direction electromagnets (8) and the rotating body (2) are fixed in the housing (1) so as to sandwich the rotating body (2) from both sides in the Y-axis direction. And a pair of Y-axis direction electromagnets (37) for attracting to both sides of. Similarly, the lower magnetic bearing (4) includes a pair of X-axis direction electromagnets (9) for attracting the rotating body (2) to the lower side in the Z-axis direction and both sides in the X-axis direction, and the rotating body (2).
And a pair of Y-axis direction electromagnets (not shown) for attracting to the lower side in the Z-axis direction and to both sides in the Y-axis direction.

【0037】上部磁気軸受(3)の各X軸方向電磁石(8)
は、軸方向の2箇所からX軸方向の内側に突出した1対
の磁極(8a)(8b)を有する形状をなし、これらの磁極(8a)
(8b)に電機導線(コイル)(8c)が巻回されている。上側
の軸方向磁極(8a)は、下側の径方向磁極(8b)よりも内側
に突出している。径方向磁極(8b)は、回転体(2)の大径
の中間部の上端近傍の外周面にわずかな空隙をあけて対
向し、回転体(2)をX軸方向の外側に吸引する。軸方向
磁極(8a)は、回転体(2)の中間部の上端の上向きの環状
端面の上方に張り出して、この端面とわずかな空隙をあ
けて対向し、回転体(2)をZ軸方向の上側に吸引する。
上部磁気軸受(3)の各Y軸方向電磁石(37)も、X軸方向
電磁石(8)と同じ構成を有し、同様の働きをする。図3
には、Y軸方向電磁石(37)の軸方向磁極を符号(37a)
で、径方向磁極を符号(37b)で、電気導線を符号(37c)で
表わしている。上部磁気軸受(3)の全電磁石(8)(37)の軸
方向磁極(8a)(37a)は同一の極性を有し、径方向磁極(8
b)(37b)はそれと逆の同一の極性を有する。下部磁気軸
受(4)の各X軸方向電磁石(9)は、軸方向の2箇所からX
軸方向の内側に突出した1対の磁極(9a)(9b)を有する
をなし、これらの磁極(9a)(9b)に電機導線(9c)が巻回
されている。下側の軸方向磁極(9a)は、上側の径方向磁
極(9b)よりも内側に突出している。径方向磁極(9b)は、
回転体(2)の大径の中間部の下端近傍の外周面にわずか
な空隙をあけて対向し、回転体(2)をX軸方向の外側に
吸引する。軸方向磁極(9a)は、回転体(2)の中間部の下
端の下向きの環状端面の下方に張り出して、この端面と
わずかな空隙をあけて対向し、回転体(2)をZ軸方向の
下側に吸引する。下部磁気軸受(4)の各Y軸方向電磁石
も、X軸方向電磁石(9)と同様の構成および働きを有す
る。下部磁気軸受(4)の全電磁石(9)の軸方向磁極(9a)は
同一の極性を有し、径方向磁極(9b)はそれと逆の同一の
極性を有する。
X-axis direction electromagnets (8) of the upper magnetic bearing (3)
Has a shape having a pair of magnetic poles (8a), (8b) projecting inward in the X-axis direction from two positions in the axial direction, and these magnetic poles (8a)
An electric wire (coil) (8c) is wound around (8b). The upper axial magnetic pole (8a) projects more inward than the lower radial magnetic pole (8b). The radial magnetic poles (8b) face the outer peripheral surface near the upper end of the large-diameter middle portion of the rotating body (2) with a slight gap therebetween, and attract the rotating body (2) to the outside in the X-axis direction. The axial magnetic pole (8a) projects above the upper annular end surface of the upper end of the intermediate portion of the rotating body (2) and faces the end surface with a slight gap, thereby rotating the rotating body (2) in the Z-axis direction. Aspirate above.
The Y-axis direction electromagnets (37) of the upper magnetic bearing (3) also have the same configuration as the X-axis direction electromagnets (8) and function in the same manner. Figure 3
Is the magnetic pole in the axial direction of the Y-axis direction electromagnet (37) (37a)
Then, the radial magnetic poles are represented by reference numeral (37b), and the electric conductors are represented by reference numeral (37c). The axial magnetic poles (8a) (37a) of all electromagnets (8) (37) of the upper magnetic bearing (3) have the same polarity and
b) (37b) has the same opposite polarity. The X-axis direction electromagnets (9) of the lower magnetic bearing (4) are connected to the X-axis from two points in the axial direction.
Shape with a pair of magnetic poles (9a) (9b) protruding inward in the axial direction
None of Jo, these poles (9a) (9b) to the electric wire (9c) is wound. The lower axial magnetic pole (9a) projects more inward than the upper radial magnetic pole (9b). The radial magnetic pole (9b) is
The rotating body (2) is opposed to the outer peripheral surface in the vicinity of the lower end of the large-diameter middle portion with a slight gap, and the rotating body (2) is sucked outward in the X-axis direction. The axial magnetic pole (9a) projects below the lower annular end face of the lower end of the middle part of the rotating body (2) and faces this end face with a slight gap, thereby rotating the rotating body (2) in the Z-axis direction. Aspirate down. Each Y-axis direction electromagnet of the lower magnetic bearing (4) has the same structure and function as the X-axis direction electromagnet (9). The axial magnetic poles (9a) of all electromagnets (9) of the lower magnetic bearing (4) have the same polarity, and the radial magnetic poles (9b) have the same opposite polarity.

【0038】ハウジング(1) 内の適当箇所、たとえば頂
壁(1a)内面に、回転体(2) の軸方向の変位を検出するた
めのアキシアル変位センサ(10)が設けられている。上部
磁気軸受(3) の近傍に、回転体(2) 上部の径方向の変位
を検出するための2対のラジアル変位センサ、すなわ
ち、回転体(2) をX軸方向の両側から挟むようにハウジ
ング(1) に固定されて回転体(2) のX軸方向の変位を検
出する1対のX軸方向変位センサ(11)と、回転体(2) を
Y軸方向の両側から挟むようにハウジング(1) に固定さ
れて回転体(2) のY軸方向の変位を検出する1対のY軸
方向変位センサ(図示略)とが設けられている。下部磁
気軸受(4) の近傍に、同様に、回転体(2)下部のラジア
ル方向の変位を検出するための2対のラジアル変位セン
サ、すなわち、1対のX軸方向変位センサ(12)と、1対
のY軸方向変位センサ(図示略)とが設けられている。
An axial displacement sensor (10) for detecting the axial displacement of the rotating body (2) is provided at an appropriate position in the housing (1), for example, the inner surface of the top wall (1a). In the vicinity of the upper magnetic bearing (3), two pairs of radial displacement sensors for detecting the radial displacement of the upper part of the rotating body (2), that is, sandwiching the rotating body (2) from both sides in the X-axis direction. A pair of X-axis displacement sensors (11) fixed to the housing (1) for detecting the displacement of the rotating body (2) in the X-axis direction, and the rotating body (2) sandwiched from both sides in the Y-axis direction. A pair of Y-axis direction displacement sensors (not shown) fixed to the housing (1) for detecting the displacement of the rotating body (2) in the Y-axis direction are provided. Similarly, in the vicinity of the lower magnetic bearing (4), two pairs of radial displacement sensors for detecting the radial displacement of the lower part of the rotating body (2), that is, a pair of X-axis direction displacement sensors (12), A pair of Y-axis direction displacement sensors (not shown) are provided.

【0039】各磁気軸受(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)お
よび各変位センサ(10)(11)(12)は磁気軸受制御装置(36)
に接続されており、この制御装置(36)から各電磁石(8)
(37)(9)に励磁電流が供給される。磁気軸受制御装置(3
6)を駆動するための電力は、電力制御装置(33)の蓄電池
から供給される。励磁電流は、定常電流、軸方向制御電
流および径方向制御電流を合わせたものである。定常電
流の値は一定であり、変位センサ(10)(11)(12)の出力信
号によって変化しない。そして、制御装置(36)がアキシ
アル変位センサ(10)の出力信号に基づいて各磁気軸受
(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)の軸方向制御電流の大きさ
を制御することにより、回転体(2) の軸方向の位置が制
御され、ラジアル変位センサ(11)(12)の出力信号に基づ
いて各磁気軸受(3)(4)の各電磁石(8)(37)(9)の径方向制
御電流の大きさを制御することにより、回転体(2) の径
方向の位置が制御される。なお、回転体(2) は、通常、
ハウジング(1) の中心の運転位置に非接触支持される。
The electromagnets (8) (37) (9) and the displacement sensors (10) (11) (12) of the magnetic bearings (3) (4) are the magnetic bearing control device (36).
Is connected to each electromagnet (8) from this controller (36)
(37) Excitation current is supplied to (9). Magnetic bearing controller (3
Electric power for driving 6) is supplied from the storage battery of the power control device (33). The exciting current is a combination of the steady current, the axial control current, and the radial control current. The value of the steady current is constant and does not change depending on the output signals of the displacement sensors (10) (11) (12). Then, the control device (36) controls each magnetic bearing based on the output signal of the axial displacement sensor (10).
By controlling the magnitude of the axial control current of each electromagnet (8) (37) (9) of (3) (4), the axial position of the rotating body (2) is controlled and the radial displacement sensor ( By controlling the magnitude of the radial control current of each electromagnet (8) (37) (9) of each magnetic bearing (3) (4) based on the output signal of (11) (12), the rotating body (2 The radial position of) is controlled. The rotating body (2) is usually
It is supported in a non-contact manner in the operating position in the center of the housing (1).

【0040】電動機(5) は、電力貯蔵時に電動機として
電力取出し時に発電機として機能するものであり、上下
の磁気軸受(3)(4)の間のハウジング(1) の中間部内に設
けられている。電動機(5) は、回転体(2) の大径の中間
部の中間部分に固定されたロータ(13)と、その周囲のハ
ウジング(1) の内周に固定されたステータ(14)とから構
成されている。また、電動機(5) のステータ(14)は電動
機制御装置(38)に接続され、電動機制御装置(38)は電力
制御装置(33)に接続されている。電動機制御装置(38)に
は、直流を交流に変換して電動機(5) を電動機として駆
動するインバータ、電動機(5) で発電された交流を直流
に変換して電力制御装置(33)に供給するコンバータなど
が設けられている。
The electric motor (5) functions as an electric motor at the time of storing electric power and as a generator at the time of taking out electric power, and is provided in an intermediate portion of the housing (1) between the upper and lower magnetic bearings (3) and (4). There is. The electric motor (5) consists of a rotor (13) fixed to the middle part of the large diameter middle part of the rotating body (2) and a stator (14) fixed to the inner circumference of the housing (1) around it. It is configured. The stator (14) of the electric motor (5) is connected to the electric motor control device (38), and the electric motor control device (38) is connected to the electric power control device (33). The motor controller (38) is an inverter that converts DC into AC and drives the motor (5) as an electric motor, and the AC generated by the motor (5) is converted into DC and supplied to the power controller (33). A converter and the like are provided.

【0041】動圧軸受装置(15)は、回転体(2) が運転位
置から変位したときに変位方向と逆向きの力すなわち回
転体を運転位置に戻す方向の力を回転体(2) に作用させ
るものであり、回転体(2) が運転位置から上方に変位し
たときに回転体(2) の上部に下向きの力を作用させる上
部動圧軸受(16)と、回転体(2) が運転位置から下方に変
位したときに回転体(2) の下部に上向きの力を作用させ
る下部動圧軸受(17)とを備えている。上部動圧軸受(16)
は、回転体(2) の上端とハウジング(1) との間に設けら
れたスパイラルみぞ付球面動圧軸受であり、ハウジング
(1) の頂壁(1a)の内面に下方突出状に固定された支持部
を構成する段付円柱状の支持部材(18)と、回転体(2) の
上端中心に上方突出状に固定された被支持部を構成する
円柱状の被支持部材(19)とを備えている。被支持部材(1
9)の上端面に上向きの凹状球面を有する半球状の凹部(1
9a) が形成されている。支持部材(18)の下端に、下向き
の凸状球面を有し凹部(19a) にはまる半球状の凸部(18
a) が形成されており、詳細な図示は省略したが、凸条
球面にスパイラル状のみぞが形成されている。下部動圧
軸受(17)は、回転体(2) の下端とハウジング(1) との間
に設けられたスパイラルみぞ付球面動圧軸受であり、ハ
ウジング(1) の底壁(1b)の内面に上方突出状に固定され
た支持部を構成する円柱状の支持部材(20)と、回転体
(2) の下端中心に下方突出状に固定された被支持部を構
成する段付円柱状の被支持部材(21)とを備えている。支
持部材(20)の上端面に上向きの凹状球面を有する半球状
の凹部(20a) が形成されている。被支持部材(21)の下端
に、下向きの凸状球面を有し凹部(20a) にはまる半球状
の凸部(21a) が形成されており、詳細な図示は省略した
が、凸条球面にスパイラル状のみぞが形成されている。
上側の被支持部材(19)および下側の支持部材(20)の凹部
(19a)(20a)内に、回転体(2) の回転時に動圧を発生させ
るための低揮発性の潤滑剤が貯えられて、凸状球面と凹
状球面の間に介在させられている。
The hydrodynamic bearing device (15) applies to the rotating body (2) a force in the direction opposite to the displacement direction when the rotating body (2) is displaced from the operating position, that is, a force in the direction of returning the rotating body to the operating position. The rotating body (2) and the upper dynamic bearing (16) that exerts a downward force on the upper part of the rotating body (2) when the rotating body (2) is displaced upward from the operating position. It is provided with a lower dynamic pressure bearing (17) that exerts an upward force on the lower part of the rotating body (2) when it is displaced downward from the operating position. Upper Dynamic Bearing (16)
Is a spherical dynamic pressure bearing with a spiral groove provided between the upper end of the rotating body (2) and the housing (1).
A stepped columnar support member (18) that constitutes a support portion fixed to the inner surface of the top wall (1a) of (1) so as to project downward, and a projecting upward projection at the center of the upper end of the rotating body (2). And a columnar supported member (19) that constitutes the supported portion. Supported member (1
Hemispherical recess (1 with an upward concave spherical surface on the top surface of 9)
9a) has been formed. At the lower end of the support member (18), there is a hemispherical convex portion (18) having a downward convex spherical surface and fitted in the concave portion (19a).
Although a) is formed and a detailed illustration is omitted, a spiral groove is formed on the convex spherical surface. The lower hydrodynamic bearing (17) is a spherical hydrodynamic bearing with a spiral groove provided between the lower end of the rotating body (2) and the housing (1), and the inner surface of the bottom wall (1b) of the housing (1). A columnar support member (20) that constitutes a support section fixed to the upper part of the rotary body,
(2) is provided with a stepped cylindrical supported member (21) that constitutes a supported portion fixed in a downward protruding shape at the center of the lower end. A hemispherical recess (20a) having an upward concave spherical surface is formed on the upper end surface of the support member (20). At the lower end of the supported member (21), there is formed a hemispherical convex portion (21a) which has a downward convex spherical surface and fits into the concave portion (20a). A spiral groove is formed.
Recesses of the upper supported member (19) and the lower supporting member (20)
Lubricants of low volatility for generating dynamic pressure at the time of rotation of the rotating body (2) are stored in (19a) and (20a) and are interposed between the convex spherical surface and the concave spherical surface.

【0042】上記の電力貯蔵装置(32)を運転する前の状
態においては、磁気軸受(3)(4)および電動機(5) には電
力が供給されておらず、回転体(2) は動圧軸受(16)(17)
により接触支持されて静止している。さらに詳しくは、
下部動圧軸受(17)の被支持部材(21)の凸部(21a) が支持
部材(20)の凹部(20a) に密にはまって凸状球面と凹状球
面が潤滑剤を介して密着することにより、回転体(2) が
軸方向および径方向に支持されて、その重量が支持さ
れ、上部動圧軸受(16)の支持部材(18)の凸部(18a) が被
支持部材(19)の凹部(19a) に隙間をあけてはまって凸状
球面と凹状球面が一部接触することにより、回転体(2)
が径方向に支持され、回転体(1) はわずかに傾いた状態
で静止している。なお、このような回転体(2) の静止状
態において、回転体(2) が周囲の磁気軸受(3)(4)、変位
センサ(10)(11)(12) 、電動機(5)のステータ(14)などと
干渉しないように、各部の寸法が決められている。
In the state before the above-mentioned electric power storage device (32) is operated, electric power is not supplied to the magnetic bearings (3) (4) and the electric motor (5), and the rotating body (2) does not move. Pressure Bearing (16) (17)
It is supported by and is stationary. For more details,
The convex portion (21a) of the supported member (21) of the lower dynamic pressure bearing (17) is tightly fitted into the concave portion (20a) of the supporting member (20), and the convex spherical surface and the concave spherical surface are in close contact with each other through a lubricant. As a result, the rotating body (2) is supported in the axial direction and the radial direction to support the weight thereof, and the convex portion (18a) of the supporting member (18) of the upper dynamic pressure bearing (16) is supported by the supported member (19). ) And the convex spherical surface and concave spherical surface partially contact each other, so that the rotor (2)
Are supported in the radial direction, and the rotating body (1) stands still with a slight inclination. In such a stationary state of the rotating body (2), the rotating body (2) is the surrounding magnetic bearings (3) (4), the displacement sensors (10) (11) (12), the stator of the electric motor (5). The dimensions of each part are determined so as not to interfere with (14).

【0043】上記の電気自動車において、電力貯蔵装置
(32)に電力を貯蔵するときには、電力制御装置(33)が外
部の充電用電源(34)に接続される。すると、電源(34)か
ら供給される電力により、電力制御装置(33)の蓄電池が
充電され、蓄電池により磁気軸受制御装置(36)が駆動さ
れて、磁気軸受(3)(4)により回転体(2) が運転位置に非
接触支持される。このとき、電力制御装置(33)は電動機
(5) を電動機として機能させ、蓄電池により電動機制御
装置(38)のインバータを介して電動機(5) を駆動する。
これにより、回転体(2) が回転させられ、蓄電池から供
給される電力が回転体(2) のフライホイール(7) の回転
運動エネルギに変換されて貯蔵される。電力制御装置(3
3)の蓄電池が十分に充電され、回転体(2) の回転数が所
定の値まで上昇すると、電力制御装置(33)が電源(34)か
ら切離され、その状態で電気自動車が運転される。運転
中は、電力制御装置(33)の蓄電池により、車輪駆動用電
動機(30)や図示しない他の電気機器が駆動される。ま
た、電力制御装置(33)は電動機(5) を発電機として機能
させ、必要に応じ、電動機(5) で発電された電力を電動
機制御装置(38)のコンバータを介して電力制御装置(33)
の蓄電池に供給し、これを充電する。そして、回転体
(2) の回転数がある程度低下したならば、上記のよう
に、電力制御装置(22)が充電用電源(34)に接続され、蓄
電池の充電および電力貯蔵装置(32)の電力貯蔵が行われ
る。
In the above electric vehicle, a power storage device
When the electric power is stored in the (32), the electric power control device (33) is connected to the external charging power source (34). Then, the storage battery of the power control device (33) is charged by the electric power supplied from the power supply (34), the magnetic bearing control device (36) is driven by the storage battery, and the rotating body is rotated by the magnetic bearings (3) and (4). (2) is supported in the operating position without contact. At this time, the power control device (33) is
(5) is made to function as an electric motor, and the storage battery drives the electric motor (5) through the inverter of the electric motor control device (38).
As a result, the rotating body (2) is rotated, and the electric power supplied from the storage battery is converted into rotational kinetic energy of the flywheel (7) of the rotating body (2) and stored. Power control device (3
When the storage battery in 3) is fully charged and the rotation speed of the rotating body (2) rises to a predetermined value, the power control device (33) is disconnected from the power supply (34) and the electric vehicle is operated in that state. It During operation, the storage battery of the power control device (33) drives the wheel driving electric motor (30) and other electric devices (not shown). Further, the power control device (33) causes the electric motor (5) to function as a generator, and if necessary, the electric power generated by the electric motor (5) is transmitted via the converter of the electric motor control device (38) to the electric power control device (33). )
It is supplied to the storage battery of and is charged. And the rotating body
If the rotation speed of (2) has decreased to some extent, the power control device (22) is connected to the charging power source (34) as described above to charge the storage battery and store the power of the power storage device (32). Be seen.

【0044】回転体(2) が磁気軸受(3)(4)により運転位
置に非接触支持されている状態では、上下の動圧軸受(1
6)(17)において、凸部(18a)(21a)の凸状球面と凹部(19
a)(20a)の凹状球面の中心がほぼ一致して、凸状球面と
凹状球面との間に少し大きめのほぼ均一な隙間があり、
凸状球面と凹状球面の間に潤滑剤が介在していても、動
圧軸受(16)(17)は回転体(2) にほとんど力を及ぼさない
ようになっている。なお、図1には、回転体(2) と磁気
軸受(3)(4)および変位センサ(10)(11)(12)との隙間、電
動機(5) のロータ(13)とステータ(14)との隙間、動圧軸
受(16)(17)の凸部(18a)(21a)と凹部(19a)(20a)との隙間
を誇張して示している。
In the state where the rotating body (2) is supported by the magnetic bearings (3) and (4) in the operating position in a non-contact manner, the upper and lower dynamic pressure bearings (1
6) In (17), the convex spherical surface of the convex portion (18a) (21a) and the concave portion (19a)
a) The centers of the concave spherical surfaces of (20a) are almost coincident with each other, and there is a slightly larger and almost uniform gap between the convex spherical surface and the concave spherical surface,
Even if the lubricant is interposed between the convex spherical surface and the concave spherical surface, the dynamic pressure bearings (16) (17) exert almost no force on the rotating body (2). In Fig. 1, the gap between the rotating body (2) and the magnetic bearings (3) (4) and the displacement sensors (10) (11) (12), the rotor (13) and the stator (14) of the electric motor (5). ), And the gaps between the convex portions (18a) (21a) and the concave portions (19a) (20a) of the dynamic pressure bearings (16) (17) are exaggerated.

【0045】電力貯蔵装置(32)の運転中に、振動や衝撃
力などの外乱により回転体(2) が運転位置から変位する
と、動圧軸受(16)(17)において回転体(2) に変位方向と
逆向きの力が作用し、この力によってそれ以上の変位が
防止され、回転体(2) は磁気軸受(3)(4)によって運転位
置に戻される。たとえば、回転体(2) が運転位置より上
方に変位すると、上部動圧軸受(16)における凸部(18a)
と凹部(19a) との隙間が減少するため、凸状球面と凹状
球面の間に介在する潤滑油の動圧によって被支持部材(1
9)に下向きの力が作用し、回転体(2) の上部は動圧軸受
(16)から下向きの力を受ける。このとき、下部動圧軸受
(17)においては、凸部(21a) と凹部(20a) との隙間が増
大するため、動圧軸受(17)はほとんど力を発生せず、回
転体(2)の下部は動圧軸受(17)からほとんど力を受けな
い。その結果、回転体(2) は、全体として、変位方向と
逆向きの下向きの力を受ける。回転体(2) が運転位置よ
り下方に変位した場合は、同様に、回転体(2) の下部は
下部動圧軸受(17)から上向きの力を受け、回転体(2) の
上部は上部動圧軸受(16)からほとんど力を受けないた
め、回転体(2) は、全体として、変位方向と逆向きの上
向きの力を受ける。回転体(2) が径方向に平行移動した
り、傾いたりして、上下の各動圧軸受(16)(17)の部分に
おいて凸部(18a)(21a)が凹部(19a)(20a)に対して運転位
置から径方向に変位した場合、凸部(18a)(21a)と凹部(1
9a)(20a)との隙間が、変位方向では減少し、逆方向では
増加するため、被支持部材(19)(21)は動圧軸受(16)(17)
の働きにより変位方向と逆向きの力を受ける。したがっ
て、いずれの場合も、動圧軸受(16)(17)によって回転体
(2) のそれ以上の変位が防止され、回転体(2) は磁気軸
受(3)(4)によって運転位置に戻される。上記のように、
回転体(2) が重力により運転位置から下方に変位した場
合、動圧軸受(17)から回転体(2) に作用する上向きの力
によってそれ以上の変位が防止され、回転体(2) は磁気
軸受(3)(4)によって運転位置に戻される。つまり、回転
体(2) の重量の一部が動圧軸受(17)によって支持される
ことになる。このため、磁気軸受(3)(4)だけで回転体
(2) の重量を支持する必要がない。また、回転体(2) が
運転位置から変位しても、動圧軸受(16)(17)からの力に
よってそれ以上の変位が防止されるので、各磁気軸受
(3)(4)における剛性をあまり高くする必要がない。この
ため、各磁気軸受(3)(4)の電磁石(8)(37)(9)を小型化
し、制御電流を小さくすることができ、その結果、電磁
石(8)(37)(9)の重量を小さくし、電磁石(8)(37)(9)にお
ける消費電力を小さくすることができる。
During operation of the power storage device (32), when the rotating body (2) is displaced from the operating position due to disturbance such as vibration or impact force, the rotating body (2) is moved to the rotating body (2) at the dynamic pressure bearings (16) (17). A force in the direction opposite to the displacement direction acts, and this force prevents further displacement, and the rotating body (2) is returned to the operating position by the magnetic bearings (3) and (4). For example, when the rotating body (2) is displaced above the operating position, the convex portion (18a) of the upper dynamic pressure bearing (16)
Since the gap between the concave part (19a) and the concave part (19a) is reduced, the dynamic pressure of the lubricating oil interposed between the convex spherical surface and the concave spherical surface causes the supported member (1
A downward force is applied to 9), and the upper part of the rotating body (2) is a dynamic bearing.
Receives downward force from (16). At this time, the lower dynamic pressure bearing
In (17), since the gap between the convex portion (21a) and the concave portion (20a) increases, the dynamic pressure bearing (17) generates almost no force, and the lower part of the rotating body (2) has the dynamic pressure bearing ( Very little power from 17). As a result, the rotating body (2) as a whole receives a downward force opposite to the displacement direction. If the rotating body (2) is displaced below the operating position, the lower part of the rotating body (2) receives an upward force from the lower hydrodynamic bearing (17), and the upper part of the rotating body (2) rises similarly. Since the hydrodynamic bearing (16) receives almost no force, the rotating body (2) as a whole receives an upward force opposite to the displacement direction. As the rotating body (2) moves in the radial direction in parallel or tilts, the convex portions (18a) (21a) become concave (19a) (20a) in the upper and lower dynamic pressure bearings (16) (17). When it is displaced from the operating position in the radial direction, the convex parts (18a) (21a) and the concave part (1a)
9a) and (20a), the clearance decreases in the displacement direction and increases in the opposite direction, so the supported members (19) (21) are the dynamic pressure bearings (16) (17).
Receives a force in the direction opposite to the displacement direction. Therefore, in either case, the rotating body is
Further displacement of (2) is prevented and the rotating body (2) is returned to the operating position by the magnetic bearings (3) (4). as mentioned above,
When the rotating body (2) is displaced downward from the operating position due to gravity, the upward force acting on the rotating body (2) from the hydrodynamic bearing (17) prevents further displacement, and the rotating body (2) Returned to operating position by magnetic bearings (3) (4). That is, a part of the weight of the rotating body (2) is supported by the dynamic pressure bearing (17). Therefore, the magnetic bearings (3) (4) alone
It is not necessary to support the weight of (2). Also, even if the rotating body (2) is displaced from the operating position, the force from the dynamic pressure bearings (16) (17) prevents further displacement, so each magnetic bearing
(3) It is not necessary to increase the rigidity in (4) so much. Therefore, the electromagnets (8) (37) (9) of the magnetic bearings (3) (4) can be downsized and the control current can be reduced, and as a result, the electromagnets (8) (37) (9) The weight can be reduced, and the power consumption of the electromagnets (8) (37) (9) can be reduced.

【0046】電力制御装置(33)の蓄電池が放電して電力
貯蔵装置(32)の電動機(5) および磁気軸受(3)(4)に電力
が供給されなくなると、電動機(5) による回転駆動力が
なくなるため、回転体(2) は徐々に減速する。また、磁
気軸受(3)(4)による支持力がなくなるため、回転体(2)
は重力により運転位置から下方に変位するが、回転数が
ある程度高い間は、回転体(2) は動圧軸受(16)(17)によ
り非接触状態に支持されて、その重量の一部が支持さ
れ、回転数が低下すると、回転体(2) は動圧軸受(16)(1
7)によって径方向および軸方向に機械的に支持され、動
圧軸受(16)(17)により支持された状態で停止する。
When the storage battery of the power control device (33) is discharged and electric power is no longer supplied to the electric motor (5) and the magnetic bearings (3) and (4) of the electric power storage device (32), rotation driving by the electric motor (5) is performed. Since the force is lost, the rotating body (2) gradually decelerates. Also, since the bearing force of the magnetic bearings (3) (4) is lost, the rotating body (2)
Is displaced downward from the operating position due to gravity, but the rotating body (2) is supported in a non-contact state by the dynamic pressure bearings (16) and (17) while the rotational speed is high to some extent, and a part of its weight is When it is supported and the number of rotations decreases, the rotating body (2) moves to the dynamic pressure bearings (16) (1
It is mechanically supported in the radial and axial directions by 7) and stops while being supported by the dynamic pressure bearings (16) and (17).

【0047】上記の電力貯蔵装置(32)では、磁気軸受装
置(36)の磁気軸受(3)(4)が1組で回転体(2) を径方向に
も軸方向にも吸引できるものであるから、2組の磁気軸
受(3)(4)の合計8個の電磁石(8)(37)(9)で回転体(2) を
非接触支持することができ、従来の同種の磁気軸受装置
に比べ、電磁石の数が2個減少し、これに伴い電磁石を
駆動するための電力増幅器の数も減少する。このため、
装置の小型化ができ、重量および消費電力が減少する。
また、回転体(2) の周囲に2組の磁気軸受(3)(4)を設け
るだけでよいため、3組の磁気軸受が必要な従来のもの
に比べ、回転体(2) の長さを短くすることができ、した
がって、回転体(2) の固有振動数を高めて、高速回転さ
せることが可能である。
In the above-mentioned electric power storage device (32), the magnetic bearings (3) and (4) of the magnetic bearing device (36) are one set so that the rotor (2) can be attracted both in the radial direction and in the axial direction. Therefore, the rotating body (2) can be supported in a non-contact manner by a total of eight electromagnets (8), (37) and (9) of the two sets of magnetic bearings (3) and (4). Compared to the device, the number of electromagnets is reduced by 2, and the number of power amplifiers for driving the electromagnets is reduced accordingly. For this reason,
The size of the device can be reduced, and the weight and power consumption can be reduced.
Moreover, since it is only necessary to provide two sets of magnetic bearings (3) and (4) around the rotating body (2), the length of the rotating body (2) is longer than that of the conventional one that requires three sets of magnetic bearings. Can be shortened, and therefore, the natural frequency of the rotating body (2) can be increased to rotate at high speed.

【0048】従来の磁気軸受装置のラジアル磁気軸受で
は、回転体の周方向の2箇所から径方向の内側に突出し
た1対の磁極を有する略馬蹄形の電磁石がよく用いら
れ、これが周方向に4個並べられる。その場合、各電磁
石の1対の磁極は互いに逆の極性を有し、回転体の回転
方向に逆の極性の磁極が4つずつ並ぶことになる。この
ため、回転により回転体の表面に渦電流が発生し、それ
による回転損失が大きい。これに対し、上記の電力貯蔵
装置(32)では、各磁気軸受(3)(4)において、全電磁石
(8)(37)(9)の径方向磁極(8b)(37b)(9b) が同一の極性を
有し、軸方向磁極(8a)(37a)(9a) がこれと逆の同一の極
性を有するので、径方向磁極(8b)(37b)(9b)に面する回
転体(2) の周囲の磁束の変化および軸方向磁極(8a)(37
a)(9a) に面する回転体(2) の周囲の磁束の変化がとも
に小さくなり、したがって、回転により回転体(2) の表
面に生じる渦電流が小さくなり、回転損失が小さくな
る。このため、装置(32)の電力貯蔵効率が高くなる。
In the radial magnetic bearing of the conventional magnetic bearing device, a substantially horseshoe-shaped electromagnet having a pair of magnetic poles protruding inward in the radial direction from two locations in the circumferential direction of the rotating body is often used, and this is 4 in the circumferential direction. Individually arranged. In that case, a pair of magnetic poles of each electromagnet has polarities opposite to each other, and four magnetic poles of opposite polarities are arranged in the rotation direction of the rotating body. Therefore, eddy current is generated on the surface of the rotating body due to the rotation, and the rotation loss due to the eddy current is large. On the other hand, in the above-mentioned power storage device (32), in each magnetic bearing (3) (4), all electromagnets
(8) (37) (9) radial magnetic poles (8b) (37b) (9b) have the same polarity and axial magnetic poles (8a) (37a) (9a) have the same opposite polarity. Therefore, the change in the magnetic flux around the rotor (2) facing the radial magnetic poles (8b) (37b) (9b) and the axial magnetic poles (8a) (37
a) The change in the magnetic flux around the rotating body (2) facing (9a) is also small, so that the eddy current generated on the surface of the rotating body (2) due to the rotation is small, and the rotation loss is small. Therefore, the power storage efficiency of the device (32) is increased.

【0049】図4は、上記の電力貯蔵装置(32)をハイブ
リッド型電気自動車に適用した実施形態を示している。
FIG. 4 shows an embodiment in which the above power storage device (32) is applied to a hybrid electric vehicle.

【0050】この場合、自動車には、上記と同様の車輪
用電動機(30)、インバータ(31)、電力貯蔵装置(32)、電
力制御装置(33)の他に、ガソリンエンジンなどのエンジ
ン(39)、およびエンジン(39)の回転により駆動される発
電機(40)が設けられている。
In this case, in the automobile, in addition to the same motor for wheel (30), inverter (31), power storage device (32), power control device (33) as in the above, an engine (39) such as a gasoline engine is used. ), And a generator (40) driven by rotation of the engine (39).

【0051】上記の自動車において、走行中は、エンジ
ン(39)が回転し、これにより発電機(40)が駆動され、発
生した電力が電力制御装置(33)に供給されて、蓄電池が
充電されるとともに、車輪駆動用電動機(30)や他の電気
機器が駆動される。そして、大きな電力を使用していな
いときには、電力制御装置(33)が電動機(5) を電動機と
して機能させ、発電機(40)からの余剰電力を電動機制御
装置(38)のインバータ(31)を介して電動機(38)に供給
し、回転体(2) を駆動させて電力を貯蔵する。また、停
車中などには、エンジン(39)を停止させておくことがで
きる。逆に、大きな電力が必要な時には、電力制御装置
(33)は電動機(5) を発電機として機能させ、電動機(5)
で発電された電力を電動機制御装置(38)のコンバータを
介して取出し、この電流と蓄電池により車両駆動用電動
機(30)などを駆動する。他は、前記実施形態と同様であ
る。
In the above automobile, while the vehicle is running, the engine (39) rotates to drive the generator (40) and the generated power is supplied to the power control device (33) to charge the storage battery. In addition, the wheel drive electric motor (30) and other electric devices are driven. When not using a large amount of electric power, the electric power control device (33) causes the electric motor (5) to function as an electric motor, and the surplus electric power from the generator (40) is supplied to the inverter (31) of the electric motor control device (38). The electric power is supplied to the electric motor (38) via the electric motor (38) to drive the rotating body (2) to store electric power. The engine (39) can be stopped while the vehicle is stopped. Conversely, when a large amount of power is needed, a power control device
(33) makes the electric motor (5) function as a generator, and the electric motor (5)
The electric power generated in (1) is taken out via the converter of the electric motor control device (38), and the electric current and the storage battery drive the electric motor (30) for driving the vehicle. Others are the same as the above-mentioned embodiment.

【0052】この実施形態の場合、余剰電流を電力貯蔵
装置(32)に貯蔵し、大きな電流が必要なときには電力貯
蔵装置(32)から電流を取出して使用することができるの
で、エンジン(39)を低出力のものにすることができる。
In the case of this embodiment, the surplus current can be stored in the power storage device (32), and when a large current is required, the current can be taken out from the power storage device (32) and used, so that the engine (39) Can be of low power.

【0053】上記実施形態では、各磁気軸受(3)(4)が回
転体(2) の周囲に円周方向に等間隔をおいて配置された
4個の電磁石(8)(37)(9)を備えているが、磁気軸受は回
転体の周囲に円周方向に等間隔をおいて配置された3個
の電磁石を備えたものであってもよい。その場合も、従
来の同種の磁気軸受装置に比べて、電磁石の数が2個減
少する。
In the above embodiment, each of the magnetic bearings (3) and (4) is arranged around the rotating body (2) at equal intervals in the circumferential direction, and four electromagnets (8) (37) (9) are arranged. ), The magnetic bearing may include three electromagnets arranged at equal intervals in the circumferential direction around the rotating body. Also in that case, the number of electromagnets is reduced by two as compared with the conventional magnetic bearing device of the same type.

【0054】磁気軸受装置(35)の構成は、上記実施形態
のものに限らず、適宜変更可能である。たとえば、磁気
軸受装置は、従来のように、2組のラジアル磁気軸受と
1組のアキシアル磁気軸受とを備えたものであってもよ
い。その場合、ラジアル磁気軸受の少なくとも1組を、
回転体(2) の位置制御機能の他に回転体(2) を回転駆動
する電動駆動機能を有するものにして、電動機(5) をな
くすこともできる。回転駆動機能を有する制御型ラジア
ル磁気軸受は、浮上回転モータあるいはベアリングレス
・モータなどとして知られている。
The structure of the magnetic bearing device (35) is not limited to that of the above-mentioned embodiment, but can be changed appropriately. For example, the magnetic bearing device may be provided with two sets of radial magnetic bearings and one set of axial magnetic bearings as in the conventional case. In that case, at least one set of radial magnetic bearings,
In addition to the position control function of the rotating body (2), it is possible to eliminate the electric motor (5) by having an electric drive function of rotationally driving the rotating body (2). Controlled radial magnetic bearings having a rotary drive function are known as levitation rotary motors or bearingless motors.

【0055】動圧軸受装置(15)の構成も、上記実施形態
のものに限らず、適宜変更可能である。たとえば、被支
持部材(19)および支持部材(20)の凹部(19a)(20a)の凹状
球面にスパイラル状のみぞが形成されてもよい。また、
各動圧軸受(16)(17)は、たとえば、凹状の円錐面と凸状
の円錐面とを有するスパイラルみぞ付円錐面動圧軸受な
どであってもよい。
The structure of the dynamic pressure bearing device (15) is not limited to that of the above-mentioned embodiment, but can be changed appropriately. For example, a spiral groove may be formed on the concave spherical surfaces of the concave portions (19a) (20a) of the supported member (19) and the supporting member (20). Also,
Each of the dynamic pressure bearings (16, 17) may be, for example, a conical surface dynamic bearing with a spiral groove having a concave conical surface and a convex conical surface.

【0056】電力貯蔵装置の他の部分の構成も、上記実
施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
The configuration of the other parts of the power storage device is not limited to that of the above embodiment, but can be changed as appropriate.

【0057】電気自動車の構成、電気自動車における電
力貯蔵装置の使用態様などは、上記実施形態のものに限
らず、適宜変更可能である。
The configuration of the electric vehicle, the usage mode of the electric power storage device in the electric vehicle, and the like are not limited to those in the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.

【0058】さらに、この発明は、電気自動車用以外の
電力貯蔵装置にも適用することができる。
Furthermore, the present invention can be applied to power storage devices other than those for electric vehicles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、この発明の実施形態を示す電気自動車
の主要部の電気ブロック図である。
FIG. 1 is an electric block diagram of a main part of an electric vehicle showing an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、フライホイール式電力貯蔵装置の概略
縦断面図である。
FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of a flywheel power storage device.

【図3】図3は、図2のIII −III 線に沿う拡大断面図
である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.

【図4】図4は、この発明の他の実施形態を示す電気自
動車の主要部の電気ブロック図である。である。
FIG. 4 is an electric block diagram of a main part of an electric vehicle showing another embodiment of the present invention. Is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) ハウジング(固定部分) (2) 回転体 (3)(4) 磁気軸受 (5) 発電兼用の永久磁石型同期電動機 (7) フライホイール (8)(9) X軸方向電磁石 (8a)(9a) 軸方向磁極 (8b)(9b) 径方向磁極 (15) 動圧軸受装置 (16)(17) 動圧軸受 (32) フライホイール式電力貯蔵装置 (35) 磁気軸受装置 (37) Y軸方向電磁石 (37a) 軸方向磁極 (37b) 径方向磁極 (1) Housing (fixed part) (2) Rotating body (3) (4) Magnetic bearing (5) Permanent magnet type synchronous motor for power generation (7) Flywheel (8) (9) X-axis direction electromagnet (8a) (9a) Axial magnetic pole (8b) (9b) Radial magnetic pole (15) Dynamic bearing device (16) (17) Hydrodynamic bearing (32) Flywheel power storage device (35) Magnetic bearing device (37) Y-axis direction electromagnet (37a) Axial magnetic pole (37b) Radial magnetic pole

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−67644(JP,A) 特開 昭57−20573(JP,A) 特開 昭61−274119(JP,A) 特開 平2−180312(JP,A) 特開 平2−221808(JP,A) 特開 平4−165119(JP,A) 特開 平5−106634(JP,A) 特開 平8−326530(JP,A) 特開 平9−121477(JP,A) 特開 平10−225017(JP,A) 実開 平6−23021(JP,U) 特表 平7−501197(JP,A) 高畑良一,上山拓知,樋笠博正,超電 導磁気軸受支持1kWh級電力貯蔵フラ イホイール回転体の概念設計,電気学会 論文誌D,1995年 9月,第115巻第9 号,第1198頁から第1199頁 樋笠博正,高畑良一,今泉寛,宮健 三,Y系高温超電導体を用いた磁気軸受 の構造と周波数応答関数,電気学会論文 誌D,1995年10月,第115巻第10号,第 1276頁から第1283頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 32/00 - 32/06 H02J 15/00 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-48-67644 (JP, A) JP-A-57-20573 (JP, A) JP-A-61-274119 (JP, A) JP-A-2-180312 (JP , A) JP 2-221808 (JP, A) JP 4-165119 (JP, A) JP 5-106634 (JP, A) JP 8-326530 (JP, A) JP 9-121477 (JP, A) JP 10-225017 (JP, A) Actual flat 6-23021 (JP, U) Special table 7-501197 (JP, A) Ryoichi Takahata, Takumi Ueyama, Hiromasa Higasa , Conceptual design of 1kWh class power storage flywheel rotating body supported by superconducting magnetic bearing, IEEJ Transactions D, September 1995, Vol. 115, No. 9, pp. 1198 to 1199 Hiromasa Higasa, Ryoichi Takahata , Hiroshi Imaizumi, Kenzo Miya, Structure and frequency response function of magnetic bearing using Y-system high temperature superconductor, Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan D, October 1995, Vol. 115, No. 10, pp. 1276 to 1283 (58) investigated Field (Int.Cl. 7, DB name) F16C 32/00 - 32/06 H02J 15/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】フライホイールを有する鉛直状の回転体
と、 前記回転体を回転させる発電兼用の電動機と、 前記回転体を固定部分に対して径方向および軸方向に非
接触支持して所定の運転位置に保持する上下2組の制御
型磁気軸受ならびにアキシアル変位センサおよびラジア
ル変位センサを有し変位センサの出力信号に基づいて上
記制御型磁気軸受の電磁石の制御電流を制御する制御型
磁気軸受装置と、 前記回転体が前記制御型磁気軸受により前記運転位置に
非接触支持されている状態では前記回転体に力を及ぼさ
ず、前記回転体が前記運転位置から変位したときにのみ
動圧軸受の隙間が減少して潤滑剤の動圧により回転体に
変位方向と逆向きの力を作用させる動圧軸受装置とを備
えていることを特徴とするフライホイール式電力貯蔵装
置。
1. A vertical rotating body having a flywheel, an electric motor that also serves as a power generator for rotating the rotating body, and a predetermined portion that is supported by the rotating body in a non-contact manner in a radial direction and an axial direction with respect to a fixed portion. Two sets of upper and lower control type magnetic bearings, axial displacement sensor and radius which are held in the operating position
It has a displacement sensor and is based on the output signal of the displacement sensor.
A control type magnetic bearing device for controlling a control current of an electromagnet of a control type magnetic bearing, and a force is not exerted on the rotating body in a state where the rotating body is supported in the operating position by the control type magnetic bearing in a non-contact manner. , Only when the rotating body is displaced from the operating position
A flywheel-type power storage device comprising: a dynamic pressure bearing device that reduces a gap of a dynamic pressure bearing and applies a force in a direction opposite to a displacement direction to a rotating body by a dynamic pressure of a lubricant .
【請求項2】前記動圧軸受装置が、前記回転体が前記運
転位置から上方に変位したときに前記回転体の上部に下
向きの力を作用させる上部動圧軸受と、前記回転体が前
記運転位置から下方に変位したときに前記回転体の下部
に上向きの力を作用させる下部動圧軸受とを備えている
ことを特徴とする請求項1のフライホイール式電力貯蔵
装置。
2. An upper dynamic bearing for applying a downward force to an upper portion of the rotating body when the rotating body is displaced upward from the operating position, and the rotating body is configured to perform the operation. The flywheel power storage device according to claim 1, further comprising: a lower dynamic pressure bearing that applies an upward force to a lower portion of the rotating body when displaced downward from the position.
【請求項3】前記上部動圧軸受が、前記回転体の上端と
前記固定部分との間に設けられたスパイラルみぞ付球面
動圧軸受であり、前記下部動圧軸受が、前記回転体の下
端と前記固定部分との間に設けられたスパイラルみぞ付
球面動圧軸受であることを特徴とする請求項2のフライ
ホイール式電力貯蔵装置。
3. The upper dynamic pressure bearing is a spherical dynamic pressure bearing with a spiral groove provided between the upper end of the rotary body and the fixed portion, and the lower dynamic pressure bearing is the lower end of the rotary body. The flywheel type electric power storage device according to claim 2, wherein the flywheel type electric power storage device is a spherical dynamic pressure bearing with a spiral groove provided between the fixed portion and the fixed portion.
【請求項4】前記各磁気軸受が前記回転体の周囲に配置
された3個または4個の電磁石を備え、前記各電磁石が
軸方向の2箇所から径方向の内側に突出した径方向磁極
および軸方向磁極を有し軸方向磁極が径方向磁極よりも
径方向内側に突出した形状のものであり、前記径方向磁
極が前記回転体の外周面に対向して前記回転体を径方向
に吸引し、前記軸方向磁極が前記回転体の軸方向を向く
面に対向して前記回転体を軸方向に吸引するようになさ
れていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
のフライホイール式電力貯蔵装置。
4. Each of the magnetic bearings comprises three or four electromagnets arranged around the rotating body, and each of the electromagnets has a radial magnetic pole projecting radially inward from two locations in the axial direction. than have a axial magnetic axial pole radial poles
The radial magnetic poles have a shape protruding inward in the radial direction , the radial magnetic poles face the outer peripheral surface of the rotating body to attract the rotating body in the radial direction, and the axial magnetic poles face the axial direction of the rotating body. The flywheel power storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotary body is adapted to be attracted in the axial direction so as to face the surface.
【請求項5】前記各磁気軸受において、前記全電磁石の
前記径方向磁極が同一の極性を有し、前記軸方向磁極が
これと逆の同一の極性を有することを特徴とする請求項
4のフライホイール式電力貯蔵装置。
5. In each of the magnetic bearings, the radial magnetic poles of the all electromagnet have the same polarity, and the axial magnetic poles have the same polarity opposite thereto. Flywheel power storage device.
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