JP3740582B2 - フライホイール - Google Patents
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
エネルギーの蓄積手段、特に電気自動車等の移動用エネルギー源としては、現在の電池やバッテリーではエネルギー密度が不充分の為、代替案の一つとして、新材料を使用した所謂「スーパーフライホイール」が提案されてきたが、若干の技術的問題点があって広くは実用に至っていない。
本発明は此等の問題を解決してエネルギー蓄積用新フライホイールを実用化し石油等の燃料に匹敵するエネルギー密度を有する無公害動力源を提供しようとするものである。 更に太陽電池の出力を昼間蓄積し夜間必要に応じて取り出す装置として、或は停電時用の緊急電源等々定置型としても広範な用途が見込まれる。
【０００２】
【従来の技術】
所謂「スーパーフライホイール」は高エネルギー密度を得る為、そのエネルギーの大部分を蓄積するリム部分をガラス繊維、炭素繊維等の（強度／密度）が金属より高い材料を円筒型に巻いた物（所謂フィラメントワインデイング、以下ワインデイングと言う）で形成し、超高速回転による遠心力に耐えさせている。
従来技術では上記のフィラメントワインデイングの巻き終わりを固定し、且つ全体の形状を保持する為にはエポキシ樹脂等のプラスチックを含浸凝固させ、所謂複合材として整型する必要がある。
然るに樹脂は上記の繊維よりも遥かに強度が低いため、遠心力等によって樹脂部分から層間剥離を起こし質量不釣合による振動を生じ、或は全体の破壊を招くため、繊維本来の強度を最大限まで生かせず、充分な高速回転従ってエネルギーを蓄積することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は樹脂等に依る整型を必要とせず、繊維単独でも遠心力、回転加減速力等々の外力によっても型崩れを起こさない、バランスのとれたフィラメントワインデイングの形状にあり、また繊維の「巻き終わり」の端を自然な形状で、遠心力の比較的低いリムの内周部に於て処理しようとするものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
図１に於いて、一定の長さに裁断したガラス繊維又は炭素繊維の束の両端末（３ａ），（３ｂ）を、夫々２個の巻芯（２ａ），（２ｂ）の表面上に固着し、互いに逆位相に巻き取ることに依り、フライホイールのリム部（１ａ），（１ｂ）を形成する。上記のワインディングを製作するには、図２に示す方法がある。即ち所定の長さの１本の繊維を半分の長さで折り返したものを供給筒（５）に準備し、その両端末（３ａ，ｂ）から夫々反対方向に回転する２個の巻芯（２ａ，ｂ）に内から外に向け、ガイド（４）で矢印方向に制御しつつ巻き重ねた後、繊維をガイド（４）から外して、両巻芯を結合すればよい。 尚巻芯及び繊維の両端部は比較的内周に近く遠心力の低い位置なので樹脂等に依る接着或は整型が可能である。
【０００５】
【作用】
上記のように構成されたフライホイールのリム部はワインデイングの両端末共、遠心力の比較的低い位置にあり、且つワインデイングの前半（ａ）と後半（ｂ）互いに対称的に配置されるため、高速回転による強大な遠心力の下でも、全体的に外方向に膨張はしても原形を保ち、質量不釣合による振動を起こさない。
従ってまた、樹脂等により全体を整型する必要がないので繊維自体の強度の限界まで回転数を上げることを可能とする。
【０００６】
【実施例】
図１ の実施例に於いて、フライホイールのリム部（１）を形成するワインデイング（１ａ，１ｂ）は巻芯（２ａ，ｂ）に繊維の両端末を固定され、巻芯（２ａ，ｂ）はウエブ（７）を介しハブ（８）に結合している。巻き芯及びウエブは繊維及び樹脂から成る複合材で形成され、ハブは金属製で電動発電機の回転子を兼ねてもよい。以上の部分は真空容器（９）中で回転する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明は上記の構成により従来の複合材フライホイールより高周速で回転しても型崩れ、振動、破壊等を起こさず、従って繊維自体の強度の限界迄回転数を上げることができる。フライホイールのエネルギーは周速の２乗に比例するから、従来のものより飛躍的に大きなエネルギーを蓄えることが可能となる。
また従来の複合材フライホイールは不測の事故等で破壊した場合、大きな破片となってに飛散するので蓄積された運動エネルギーは容器を突き破って周囲に大被害を及ぼす危険があるが、本発明の場合は仮に繊維の一部が破断してもワインデイング全体の回転半径が増大し真空容器の円筒状内面との摩擦により、比較的時間をかけて熱エネルギーに変換放散されるので危険が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフライホイールを電力蓄積機に使用した実施例の縦断面図である。
【図２】ワインデイング（１ａ，ｂ）の製造方法の１例を示す。
【符号の説明】
１ａ，ｂ リム部を構成するフイラメントワインデイング，
（１ａ 前半部，１ｂ 後半部）
２ａ，ｂ 巻芯
３ａ，ｂ ワインデイング繊維両端末
４ａ〜ｅ ガイド（矢印の様に移動して繊維を巻重ねる）
５ 供給筒
６ 回転筒
７ ウエブ
８ ハブ（兼 電動発電機回転子）
９ 真空容器
１０ 軸受
１１ 軸
１２ 電動発電機固定子
【産業上の利用分野】
エネルギーの蓄積手段、特に電気自動車等の移動用エネルギー源としては、現在の電池やバッテリーではエネルギー密度が不充分の為、代替案の一つとして、新材料を使用した所謂「スーパーフライホイール」が提案されてきたが、若干の技術的問題点があって広くは実用に至っていない。
本発明は此等の問題を解決してエネルギー蓄積用新フライホイールを実用化し石油等の燃料に匹敵するエネルギー密度を有する無公害動力源を提供しようとするものである。 更に太陽電池の出力を昼間蓄積し夜間必要に応じて取り出す装置として、或は停電時用の緊急電源等々定置型としても広範な用途が見込まれる。
【０００２】
【従来の技術】
所謂「スーパーフライホイール」は高エネルギー密度を得る為、そのエネルギーの大部分を蓄積するリム部分をガラス繊維、炭素繊維等の（強度／密度）が金属より高い材料を円筒型に巻いた物（所謂フィラメントワインデイング、以下ワインデイングと言う）で形成し、超高速回転による遠心力に耐えさせている。
従来技術では上記のフィラメントワインデイングの巻き終わりを固定し、且つ全体の形状を保持する為にはエポキシ樹脂等のプラスチックを含浸凝固させ、所謂複合材として整型する必要がある。
然るに樹脂は上記の繊維よりも遥かに強度が低いため、遠心力等によって樹脂部分から層間剥離を起こし質量不釣合による振動を生じ、或は全体の破壊を招くため、繊維本来の強度を最大限まで生かせず、充分な高速回転従ってエネルギーを蓄積することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は樹脂等に依る整型を必要とせず、繊維単独でも遠心力、回転加減速力等々の外力によっても型崩れを起こさない、バランスのとれたフィラメントワインデイングの形状にあり、また繊維の「巻き終わり」の端を自然な形状で、遠心力の比較的低いリムの内周部に於て処理しようとするものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
図１に於いて、一定の長さに裁断したガラス繊維又は炭素繊維の束の両端末（３ａ），（３ｂ）を、夫々２個の巻芯（２ａ），（２ｂ）の表面上に固着し、互いに逆位相に巻き取ることに依り、フライホイールのリム部（１ａ），（１ｂ）を形成する。上記のワインディングを製作するには、図２に示す方法がある。即ち所定の長さの１本の繊維を半分の長さで折り返したものを供給筒（５）に準備し、その両端末（３ａ，ｂ）から夫々反対方向に回転する２個の巻芯（２ａ，ｂ）に内から外に向け、ガイド（４）で矢印方向に制御しつつ巻き重ねた後、繊維をガイド（４）から外して、両巻芯を結合すればよい。 尚巻芯及び繊維の両端部は比較的内周に近く遠心力の低い位置なので樹脂等に依る接着或は整型が可能である。
【０００５】
【作用】
上記のように構成されたフライホイールのリム部はワインデイングの両端末共、遠心力の比較的低い位置にあり、且つワインデイングの前半（ａ）と後半（ｂ）互いに対称的に配置されるため、高速回転による強大な遠心力の下でも、全体的に外方向に膨張はしても原形を保ち、質量不釣合による振動を起こさない。
従ってまた、樹脂等により全体を整型する必要がないので繊維自体の強度の限界まで回転数を上げることを可能とする。
【０００６】
【実施例】
図１ の実施例に於いて、フライホイールのリム部（１）を形成するワインデイング（１ａ，１ｂ）は巻芯（２ａ，ｂ）に繊維の両端末を固定され、巻芯（２ａ，ｂ）はウエブ（７）を介しハブ（８）に結合している。巻き芯及びウエブは繊維及び樹脂から成る複合材で形成され、ハブは金属製で電動発電機の回転子を兼ねてもよい。以上の部分は真空容器（９）中で回転する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明は上記の構成により従来の複合材フライホイールより高周速で回転しても型崩れ、振動、破壊等を起こさず、従って繊維自体の強度の限界迄回転数を上げることができる。フライホイールのエネルギーは周速の２乗に比例するから、従来のものより飛躍的に大きなエネルギーを蓄えることが可能となる。
また従来の複合材フライホイールは不測の事故等で破壊した場合、大きな破片となってに飛散するので蓄積された運動エネルギーは容器を突き破って周囲に大被害を及ぼす危険があるが、本発明の場合は仮に繊維の一部が破断してもワインデイング全体の回転半径が増大し真空容器の円筒状内面との摩擦により、比較的時間をかけて熱エネルギーに変換放散されるので危険が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフライホイールを電力蓄積機に使用した実施例の縦断面図である。
【図２】ワインデイング（１ａ，ｂ）の製造方法の１例を示す。
【符号の説明】
１ａ，ｂ リム部を構成するフイラメントワインデイング，
（１ａ 前半部，１ｂ 後半部）
２ａ，ｂ 巻芯
３ａ，ｂ ワインデイング繊維両端末
４ａ〜ｅ ガイド（矢印の様に移動して繊維を巻重ねる）
５ 供給筒
６ 回転筒
７ ウエブ
８ ハブ（兼 電動発電機回転子）
９ 真空容器
１０ 軸受
１１ 軸
１２ 電動発電機固定子
Claims (1)
- 一定長に裁断したガラス繊維、又は炭素繊維の束、の両端末（３ａ），（３ｂ）を、夫々２個の巻芯（２ａ），（２ｂ）の表面上に固定し、互いに逆方向に巻き取ることに依り、リム部（１ａ）（１ｂ）を形成したフライホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34661495A JP3740582B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | フライホイール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34661495A JP3740582B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | フライホイール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09151995A JPH09151995A (ja) | 1997-06-10 |
| JP3740582B2 true JP3740582B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=18384632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34661495A Expired - Fee Related JP3740582B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | フライホイール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3740582B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753470C1 (ru) * | 2020-02-14 | 2021-08-17 | Зотов Алексей Вячеславович | Ленточный супермаховик |
-
1995
- 1995-12-01 JP JP34661495A patent/JP3740582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09151995A (ja) | 1997-06-10 |
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