JPH0156623B2 - - Google Patents

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JPH0156623B2
JPH0156623B2 JP57141998A JP14199882A JPH0156623B2 JP H0156623 B2 JPH0156623 B2 JP H0156623B2 JP 57141998 A JP57141998 A JP 57141998A JP 14199882 A JP14199882 A JP 14199882A JP H0156623 B2 JPH0156623 B2 JP H0156623B2
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rotor
magnetic
stator
axial
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JP57141998A
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JPS5843158A (ja
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Benedechi Aran
Roorii Ruku
Ruguran Furanshisu
Puboo Pieeru
Uese Berunaaru
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AEROSUPASHIARU SOC NASHONARU IND
Original Assignee
AEROSUPASHIARU SOC NASHONARU IND
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Publication date
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Publication of JPS5843158A publication Critical patent/JPS5843158A/ja
Publication of JPH0156623B2 publication Critical patent/JPH0156623B2/ja
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
    • 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
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Refuse Collection And Transfer (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中断することのない電源を得ること、
特にかかる電源を得るのにフライホイールを使用
することを含むものに関する。
磁気的に懸架させる慣性ホイールは米国特許第
3955858号および同第4211452号に記載されてい
る。
これらの米国特許は人工衛星の姿勢制御およ
び／または人工衛星のエネルギー蓄積に使用しう
るフライホイールに関する。
本発明は磁気的に懸架されたフライホイールを
地上で使用するものであつて、前記米国特許に記
載の構成のいくつかおよび地上で使用することに
関連する新規な構成を有する。
本発明の目的は少くとも6KWの入力と出力で
１キロワツト−時までの範囲の有効なエネルギー
を蓄積しうる容量を持たせることで、このエネル
ギーは装置の重量と寸法を大きくすることで大き
くすることができ、また本発明によれば前記入力
および出力もエネルギーと同様に大きくすること
ができる。
本発明はエネルギーを蓄積する装置、特に電動
機によつて回転駆動された時に運動エネルギーの
形でエネルギーを蓄積し、発電機を通してかかる
エネルギーを電気の形で放出する磁気的に懸架さ
れた回転子に関するものである。かくして、本発
明の装置は回転子部分と固定子部分とを含み、エ
ネルギーを電気の形で放出する時には回転子は減
速される。
常にそうとは限らないが、一般的には、回転子
は真空雰囲気中に維持され、このために固定子と
回転子を支持するハウジングは密封された真空包
囲体とすることができる。
更に、電動機、発電機および磁気的懸架装置は
一般に真空包囲体の外部に配置された電気回路に
組合わせて動作される。電気回路は真空包囲体内
に配置することもできる。
基本的には、本発明は中断しない電源として運
動エネルギーの形で蓄積するフライホイールを含
み、エネルギーは電気の形で導入、導出される。
フライホイールは受動放射方向心合わせ磁気リン
グによつて磁気的に支持され、この磁気リングは
心合わせとは別個の軸方向作動装置に組合わされ
る。軸方向作動装置は揚上論理を有するサーボル
ープによつて軸方向速度センサーから制御され
る。位置センサーは有しない。
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
第１図に示す如く、エネルギー蓄積素子である
回転子１０は次のように二つの異なる方法で支持
されうるスチールシリンダーを有する。
即ち、通常動作時には磁気懸架装置によつて磁
気的に支持され、装置の回転部分と非回転部分と
の間に機械的な接触はない。
装置の非動作時または何等かの理由により磁気
懸架装置が作動されない時には、回転子はボール
ベアリングからなるタツチダウンベアリングと接
触する。
スチール回転子には次の素子、即ち磁気懸架装
置の回転素子、電動機および発電機並びに電動機
の整流リング、およびタツチダウンベアリングの
回転部分が取付けられており、ハウジングには次
の素子、即ち磁気懸架装置の静止素子、前記電動
機および発電機の無鉄（ironless）コイル、前記
電動機の電子的整流のための信号を発生するセン
サー、必要に応じて設けられる温度および圧力監
視用の相補的センサー、および電力並びに監視信
号の入力および出力を提供するプラグが取付けら
れている。
真空包囲体は全体的に溶接（例えば電子ビーム
溶接、錫溶接等）によつて気密状態に密封されて
いる。真空包囲体にはまたいかなるガスの流入も
回避しつつこれを開放するのを許容する装置、真
空包囲体内の材料からの脱ガスおよびかかる材料
から出る蒸気等の残留ガスを吸収するゲツター装
置を設けることもできる。
第１図に示す本発明の実施例では、安全性を高
めるために床または地面の下に設置されるように
なされた真空包囲体内に電源が収容されている。
この実施例ではスチール回転子１０磁気的心合わ
せリング１２，１３が固定されている。他の磁石
リング１４，１５が回転子の磁気的心合わせリン
グにそれぞれ対向して固定子に固定されている。
固定子に対して回転子を心合わせするこれらのリ
ングは次の二つの機能、即ち固定子リングの磁気
軸線に対して回転子心合わせリングの磁気軸線が
変位した時に放射方向の回復力を提供する機能お
よび回転子リングと固定子リングとの間に適当な
間隙を維持するために回転子の重量に等しくうる
軸方向の力を提供する機能を有する。
放射方向の心合わせは回転子素子１６，１７お
よび固定子素子１８，１９を含む放射方向減衰装
置によつて完成される。
適当な間隙は軸方向に制御される力を生じるサ
ーボループによつて永久的に維持される。
磁気リングの吸引力が回転子質量に作用する重
力に等しい位置が平衡位置となるが、これ自身は
不安定である。従つて、回転子が平衡位置から変
位した時に回転子を平衡位置に戻すサーボループ
が必要となる。
必要な力は中心静止軸に固定された二つの電磁
石２１，２２によつて発生される。この二重電磁
石の磁気回路は回転子に固定された可動電機子
（可動アマチユア）２５，２５Ａ内の永久磁石リ
ング２３によつてバイアスされる。第２図に示す
磁気的バイアス回路により、作動コイル２１′，
２２′に同一の電流が流れ、電流の方向に応じて
可動電機子２５，２５Ａに作用する力の方向が一
方向または他方向に変わる。電流の大きさは回転
子の軸方向運動速度を測定するセンサー２７のコ
イルの信号によつて制御され、電流自身に比例し
た帰還信号に加えて各信号はサーボループにおい
て通常行なわれるように利得および位相が適合さ
れる。なお、２７′は位相回路である。
回転子がタツチダウンベアリングに乗つている
時の初期対接揚上動作のために、揚上論理２８が
動作に入る。その動作は次のとうりである。即
ち、第２図のサーボループは軸方向の速度信号が
ないため安定でなく、従つて軸方向サーボループ
がスイツチオンされると直ちに二重磁石内の電流
が自動的に一方向に増大する。このとき回転子は
最初タツチダウンベアリング上に乗つている。
電流の方向が正しければ電流が十分なレベルに
達したときに二重電磁石によつて発生される力に
より、磁気的心合わせリングの軸方向の力および
回転子の質量にかかる重力に打勝つて回転子が揚
上せしめられる。
この瞬間から回転子の軸方向の運動が生じるわ
けで、従つて軸方向の速度信号も発生され、サー
ボループは回転子の重量が磁気的心合わせリング
の吸引力により補償される平衡位置へ回転子を動
かす。二重電磁石内の電流は、大地のわずかな運
動および電子的増幅器の入力におけるノイズ電圧
の如き外乱を補償するのに必要な以上には流れな
い。この電流質は平均値では無視しうる程度であ
る。
二重電磁石に流れる電流の方向が最初間違つて
おれば、この電流は回転子をタツチダウンベアリ
ングに対してより強く押付ける力を発生し、回転
子の軸方向の運動を阻止する。電流はこれが正し
い方向にある時に揚上を生ぜしめる通常のレベル
以上に大きくなると、揚上論理の回路がこれを検
出し、二重電磁石内に逆方向の電流を流す。かく
して、電流の方向が最初から正しい状況と同じに
なる。
揚上論理を変更して次のように動作するように
することもできる。即ち、二重電磁石内の電流が
大きくなるとき、揚上動作を生じるべきであつ
た。電流レベルを検出する代りに、電流の増加速
度を良好に規定しておいて電流をある時間だけ増
大させ、それでも揚上が行なわれなければこの時
間の後に揚上論理が電流の方向を逆転させるので
ある。その他の動作については先に説明したのと
同様である。
放射方向の心合わせの基本的な構成が第３図に
示されている。回転子および固定子に設けられた
リングは互いに同様なものである。永久磁石のリ
ング１０１，１０２によつて磁界が形成され、こ
の磁界は固定子に組合わされたリング１０１の両
側に配置された近い固有抵抗の鉄または磁性スチ
ールクラウン１０３，１０４および回転子に対向
してリング１０２の両側にかつ磁束が集中する間
隙に対向して配置された固有抵抗の高いスチール
クラウン（コバルト鉄、無定形鉄等）１０５，１
０６を通る。
他の構成が第４図に示されている。磁束は回転
子の軸線と同じ方向に磁化された磁石リング１０
７，１０８，１０９，１１０から直接出来て、磁
石リングの間隙とは反対の端部に設けられた片１
１１，１１２によつて閉じられる。
第５図に示すように軸方向作動装置とも称され
る二重電磁石は二つの筒状の電機子１１３，１１
４を含み、これらの電機子内には銅ワイヤー１１
５，１１６が巻回されている。電機子１１３，１
１４はその巻回された銅ワイヤーと共に中心の静
止軸に取付けられている。そして極片１１７，１
１８が回転子に固定されている。永久磁石リング
１１９がこれらの間に配置され、放射方向に磁化
されている。磁石リングの磁束は環状磁石のＮ極
から出て二つの部分に分割される。即ち、磁束の
一部は上方の電機子１１３に入り、他の部分は下
方の電機子１１４に入る。間隙が等しい時には両
磁束も等しい。コイル１１５，１１６が適当に接
続されておれば、電流が両コイルに流れるときに
磁束は例えば間隙１２０，１２１において増大
し、他の二つの間隙１２２，１２３において減少
する。このようにして、可動電機子の極片１１
７，１１８と電機子１１３との間に生じる力はこ
の可動素子と固定電機子１１４との間に生じる力
より大きい。この結果生じる力が回転子の揚上動
作および固定子に対する回転子の本来不安定な平
衡位置の安定化に使用されるわけである。
第１図に概略的に示した軸方向速度センサー２
７が第６図に詳細に示されている。この実施例に
よれば、磁気回路は回転子部分に取付けられてお
り、回転子が軸方向に動くと固定子部分に取付け
られた二重コイルに起電力を発生する。
磁気回路は軸方向に磁化された磁石リング１２
４、極片１２５，１２６および間隙の他側におい
て磁路を閉じる電機子１２７からなる。間隙内に
おいて筒状支持体１２８に二つのコイル１２９，
１３０が設けられている。磁気回路が軸方向に動
くと両コイルに起電力が発生され、これらのコイ
ルはこれらの起電力が加算されうるように接続さ
れている。
軸方向サーボループは動作しており、回転子は
心合わせリングの磁気的力により、あるいは平衡
位置を規定するための間隙１２０，１２１が１２
２，１２３に等しくなければ軸方向作動装置内の
永久磁石による磁束による追加的な力との組合わ
せにより固定子に機械的に接触することなく支持
される。回転子は心合わせリング間の磁気作用に
より放射方向に心合わせされ、これらの回復力に
伴う減衰は不十分である。存在する減衰は回転子
が固定子に向かつて放射方向に動くときに磁界の
変動によつて生じるヒステリシス損と渦電流損と
によるものである。従つて、装置の動作回転速度
範囲によれば、これは全速度範囲内、特に異なる
周波数をよぎる時に生じる撹乱力により生じるこ
とのある回転子の放射方向の励振を回避するため
の追加的な減衰を生じるのに有効である。
第７図および第８図に示す減衰装置において
は、二つの環状の永久磁石１３１，１３２が示さ
れており、これらはその極片１３３，１３４，１
３５，１３６と共に回転子部分に固定されてい
る。これらの永久磁石は放射方向に分極されてお
り、四つのコイル１３７，１３８，１３９，１４
０の配置された間隙に磁束を通す。減衰装置の部
分に同心状の心合わせリングの軸線を中心として
回転子が回転する時、コイルは磁界の変動に曝ら
されず、従つて起電力を生じない。しかし放射方
向の振動が前記回転に重なるとコイルに起電力が
生じる。コイルを短絡すれば減衰作用を生じる電
流が誘起される。第９図に示すようにかかる減衰
作用はコイル１３７に誘起される起電力を増幅器
入力として使用することにより大きくすることが
できる。増幅器を使用しない場合には、前記コイ
ルは簡単な銅板で置き換えることができる。かく
して第１０図の実施例では、磁気回路の一部１４
１がコイルまたは銅板によつて固定子に固定され
ている。磁気回路の他の部分１４２は回転子に固
定されている。このような場合、減衰装置の磁気
回路は受動的な放射方向心合わせおよび／または
重量支持に貢献する。
減衰増幅器を使用しなければならない場合に
は、上方および下方の減衰装置の入力信号は回転
子が振動する間に回転子の放射方向の速度を検出
するセンサーから得ることができる。この場合、
１３７，１３８，１３９，１４０の如き全てのコ
イルに電流を供給することができる。特に運動セ
ンサーを使用することができ、時間に対するこの
パラメーターの導関数を取り出すことができる。
一般に、回転子の放射方向の変位運動の間固定
子部分に費やされるエネルギーを増加させること
によりすでに減衰を最適ならしめることができ
る。固定子の強磁性体のクラウンは純鉄（銅また
はアルミニウムの如き非磁性良導電体の中に埋設
されることがある）の如き固有抵抗の小さい材料
から形成するのが有利である。これとは反対に回
転子上に同様なクラウンは固有抵抗の大きい強磁
性体の積層体（鉄コバルト合金、無定形鉄、等）
からなり、絶縁材料内に埋設または固定されてそ
の支持体内に渦電流が生じえないようにする。
磁気懸架装置はタツチダウンベアリングを必要
とし、磁気懸架装置の能動回路が動作していない
時に回転子がこのタツチダウンベアリングの上に
乗る。この装置は適当な接触面を有するボールベ
アリングからなり、このボールベアリングを介し
て回転子が固定子と接触しうるものである。
回転子には、ブラシと固定子鉄とを有さず電子
的整流子を有する直流電動機が組合わされてい
る。その一例が第１１図に示されている。回転磁
界構造体は必要に応じて渦電流損を減少させるた
めに積層された二つの鉄リング１４３，１４４を
含む。これらのリングの一方または両方には順次
反対極性で配置された12個の磁石１４５が固定さ
れている。磁石の数は電動機の必要とする特性に
応じて選択される。
固定電機子は18個のコイル１４６を含み、各コ
イルは直径の小さい多ストランド絶縁導体からな
つて渦電流を回避するようになされていると共に
ガラス繊維で機械的に補強されたエポキシ樹脂内
に包まれる。コイルの数は磁石の数および／また
は入力電圧に応じて選定される。いくつかの整流
装置を使用することができる。即ち、ホトダイオ
ード／ホトトランジスター整流装置、ホール効果
セル整流装置、電磁センサー整流装置等である。
他の装置の使用を排除するわけではないが、本
発明の好ましい実施例においては光電装置を使用
する。例えば固定子部分に設けた光電発光ダイオ
ード２９の形の光源が永久的に集束された光束を
放出し、回転子に設けた窓を有するスリーブ３０
が前記光束をよぎり、これを固定子に設けたホト
トランジスター３１で検出する。光のパルスは、
コイルに対する磁石の相対位置に応じて異なるコ
イル中の電流をトリガーするのに使用される。光
源と光電センサーとの組合わせを二組設けて、い
かなる時にも、そして主として整流信号の開始と
終りにおいて、整流信号のレベルの不確実性を回
避するようになされる。
電動機は回転子の一端に設けられる。回転子の
他端には第１図に示すように電動機と同じ形式の
発電機が設けられる。発電機は交流電流を発生
し、これは必要なら整流される。特定の用途にお
いては、発電機は回転子の加速度をより大きくす
るために第二の電動機として使用される。
発電機が電動機と同じ電磁構造を有する場合、
同じ整流センサーで所望の結果を達成することが
できる。同様に、電動機を第二の発電機として使
用することができ、これらの動作条件により装置
は蓄積したエネルギーをより高い出力電力で導出
することができる。
蓄積されねばならないエネルギーレベルおよび
動作条件に応じて装置を真空中で高速で動作させ
ることができるが、小さい蓄積エネルギーで低速
で動作させることもできる。例えば、毎分12000
回転の主回転速度で20分間にわたり3KWの有効
な電力を発生するに十分なエネルギーを蓄積した
回転子は最大毎分3000回転で約１分15秒にわたつ
て3KWを発生することができる。これらの条件
下では、大気圧下の空気またはガス（例えばヘリ
ウム）中で動作させることができる。磁石および
コイルは選択された動作条件に適合せしめられ
る。
蓄積されなければならないエネルギーレベルお
よび動作条件に応じて慣性フライホイールの構成
を種々変更することができる。
1KWを20分間または同じエネルギーをより長
い時間にわたつて発生する装置に適用される通常
の構成は真空中での動作に対応する。従つて、電
磁装置および上述した副装置全体は真空包囲体内
に収容される。この装置はネツトワークのマイク
ロ中断のない電源を得るのにも使用することがで
き、この場合同じ電力を１分間発生できれば十分
であり、その場合この装置は保護ハウジングのみ
でかつこのハウジング内の気圧を大気圧として動
作させることができる。
真空が必要な場合には、内部に真空状態を確立
した後、この真空を維持するのにいくかつの方法
がある。第一の方法は真空包囲体を適当な溶接
（電子ビーム溶接、錫溶接等）で閉じることであ
る。装置の保守点検など何等かの目的で真空包囲
体を分解しうるようにしたものが第１２図に示さ
れている。真空包囲体１５０のカバー１５１には
二つの密封円形リング１５２，，１５３が設けら
れている。これらのリングの間の空間１５４は排
気され、蒸気圧の低いオイルで満たされる。ある
いは重合触媒を含むエポキシ樹脂の如き樹脂で蒸
気圧の低いものを使用することもできる。この場
合、真空包囲体の分解を許容するために、その表
面は樹脂が包囲体に強くくつつくのを防止する物
質で処理する。包囲体の壁を通しての電気的接続
は中心部のシールされた貫通導体へそして外周部
において真空包囲体へ溶接されたガラスの如き密
封接続体によつて行なうことができる。
本発明の装置の実際の一具体例においては、毎
分12000回転の速度で回転する370Kgのスチール回
転子を有する。実験の結果、この装置には
1KW／ｈの有効なエネルギーを蓄積することが
でき、これを3KWで20分間にわたり、またはよ
り低い電力で長時間にわたり、あるいは10KWま
での大きな電力でより短い時間にわたり放出しう
ることがわかつた。
同じ装置を本発明の精神の範囲内でより小さい
エネルギーの蓄積に使用しうること明らかであ
る。本発明の範囲内で同じ思想に基づいてより大
型のものも小型のものも作ることができる。ま
た、当業者において種々な変更をなしうるもので
あつて、例えば単一の電動発電機を使用したり、
心合わせリングの数、電動機の磁石やコイルの数
を異ならしめたりすることができる。
複合回転子も本発明の範囲に属するものであつ
て、これにより蓄積エネルギーを増大させること
ができる。かかる回転子は米国一部継続特許願第
229259号（1981年１月28日出願）、米国特許第
4263819号（1981年４月28日特許）、米国特許願第
153397号（1980年５月27日出願）およびフランス
国特許願第81 07465号（1981年４月14日出願）に
記載された形式にするのが好ましい。
上述した全ての構成の組合わせもまた本発明の
範囲に属する。
電動機が発電機としても作用するようにした実
施例が第１３図に示されている。ほとんどの素子
は第１図に示したものと同様である。
回転子の寸法に応じて種々な構成を採用するこ
とができる。例えば、回転子は上下の磁気リング
の間に配置することができ、あるいは下方ベアリ
ングの下に外側に配置することもできる。同様に
回転子も下方ベアリングの下方または上方ベアリ
ングの上方に配置することができる。スチール回
転子を使用する場合には、ガラス繊維、炭素繊維
またはポリマー繊維（これらは樹脂中に埋設する
ことができる）を使用するなどして回転子上に引
張り強度の大きい、低密度の複合材料の巻回体を
巻くかプリストレスすることにより、速度、従つ
てエネルギーを大きくすることができる。
全体構造は第１４図および第１４図Ａに示すよ
うに変更することもできる。
即ち、ハウジングの上部および下部を軸方向に
固定する固定軸のための通路を残すために回転子
の中心に穿孔する代りに、回転子２１０の中心部
も中実にしている。そして回転子に組合わされた
軸２０１を回転可能にし、その上部にボールベア
リング２０３に装着されたナツクル継手２０２を
担持している。装置が動作していない時、即ち軸
方向の磁気懸架装置に電流が供給されていない時
には、固定部分と回転部分との間の機械的な接触
はナツクル継手２０２のレベルで行なわれる。
回転子の磁気心合わせリング２１２，２１３は
回転子２１０−軸２１０の回転構造体に固定され
ており、磁気リング２１４，２１５は固定子に固
定されている。二重電磁石２２１，２２２も設け
られており、これは固定子に固定されていてその
磁気回路は回転軸２０１に固定された可動電機子
２２５，２２５Ａ内の永久磁石リング２２３によ
つてバイアスされている。
相補的な装置が下部に装着されている。これは
回転子が二つのボールベアリング、即ちナツクル
継手に相合わされた上方のベアリング２０３と下
方のベアリング２０４との間で回転するのを許容
し、そのレベルでの機械的な遊びは電磁石２０５
の作用により打消される。
かかる装置は地震の場合に回転子を心合わせし
た状態に保持する。更に、これは輸送の間に回転
子が固定子に対して動くのを回避する。
あるいは、軸が固定されている場合には回転子
に貫通孔を形成し、軸が回転しうる場合には軸は
回転子（この場合には中実となしうる）と共に回
転する。回転軸の延長部を回転子の外側に出して
おけばそれに組合わされる磁石装置または電磁装
置と協働するのに便利である。
しかし、回転子構造体を過剰に延ばさないため
に放射方向の減衰装置を上述した実施例と違つて
第１５図のように構成することができる。
即ち、磁石Ａによつてバイアスされた磁気回路
がスチール回転子２１０上の二つの間隙E1，E2
を通して閉じる。回転子が例えば臨界周波数を通
過する時に回転子が放射方向の偏倚運動を受ける
と間隙E1，E2が変化し、磁界の変動によりコイ
ルB1，B2中に起電力が生じる。かかる起電力は
増幅器の入力に与えられ、この増幅器は起電力に
比例する電流を磁気回路Ｄに送る。かくして、回
転子の放射方向の偏倚運動速度に対向した力を発
生することができる。この回転子の特性によれ
ば、この形式の装置を実質的に回転子の高さに中
間部、即ち重心のレベルに設けたり、回転子の両
端に設けたりすることができる。
放射方向の速度は例えば容量センサーまたは渦
電流センサー等の他の手段で検出することができ
る。
以上、本発明を特定の実施例について説明した
が、本発明の範囲内で種々変更できる。また、本
発明は装置のみならず、装置を作動させることに
よつて中断しない補助電源を得る方法をも提供す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の全体構造を概略的に示
す図、第２図は揚上論理を有するサーボループの
電気的接続図、第３図は放射方向の心合わせリン
グの基本的な構成を示す図、第４図は第３図の心
合わせリングの変形例を示す図、第５図は本発明
による装置の軸方向作動装置を示す図、第６図は
本発明による軸方向速度センサーを示す図、第７
図および第８図は本発明の装置で使用される減衰
副構造体を示す図、第９図は第７図および第８図
の減衰装置の起電力の増幅回路を示す図、第１０
図は磁気減衰装置の変形例を示す図、第１１図は
回転子の動作に組合わされた電動機（本発明の装
置に含まれる発電機と同様のもの）を示す図、第
１２図は本発明の装置を収容するのに使用しうる
真空包囲体の構成を示す図、第１３図は第１図の
装置の変形例の全体図、第１４図および第１４図
Ａは回転子を中実としこれに組合わされた軸を回
転可能にしたものの全体的な断面図、第１５図は
中実回転子の放射方向減衰装置を示す図であり、
図中１０は回転子、１２，１３，１４，１５，２
３，１１９は永久磁石リング、２１，２２，１１
５，１１６は電磁石コイル、２７は軸方向速度セ
ンサー、１８，１９は心合わせ部材、１６，１７
は永久磁石、２８は揚上論理、１２８は筒状の支
持体、１２９，１３０はコイルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ フライホイールを用いて中断することのない
    動力源として運動エネルギーの形でエネルギーを
    蓄積しその動力の入力および出力は電気の形で行
    われる装置であつて、包囲体内で固定子に対して
    磁気的に懸架された回転子１０、前記回転子１０
    の一部を構成するフライホイール、対向した永久
    磁石１６，１７とこれらの間を通る心合わせ部材
    １８，１９とを含み回転子１０の過剰な放射方向
    の偏倚運動を防止する減衰装置、電動機および発
    電機、前記固定子と回転子１０との間に設けられ
    て回転子が磁気的に懸架されていない時に回転子
    １０を支持するベアリング、および前記回転子１
    ０を磁気的に懸架して回転子を固定子に対して平
    衡位置に維持する装置を備え、更に 前記回転子１０上の同数の永久磁石リング１
    ２，１３に対向して前記固定子に設けられた永久
    磁石リング１４，１５からなる受動的放射方向磁
    気的心合せ装置； 電磁石と永久磁石リング２３，１１９とで形成
    された能動的軸方向磁気的心合せ装置； 軸方向速度センサー２７；および 前記能動的軸方向磁気的心合せ装置の前記電磁
    石のコイルを前記軸方向速度センサー２７のコイ
    ルに接続して前記回転子１０を前記ベアリング間
    に維持するサーボループ装置２７，２８，２１′，
    ２２′を具備してなるフライホイールを用いて中
    断することのない動力源として運動エネルギーの
    形でエネルギーを蓄積しその動力の入力および出
    力は電気の形で行われる装置において、 前記回転子１０は遠心力によつて補償されてい
    ない重力場に配置されており； 前記受動的放射方向磁気的心合せ装置の永久磁
    石リング１２，１３，１４，１５は前記回転子１
    ０に重力とは反対方向に恒久的な軸方向揚上力を
    及ぼすように配置され； 前記能動的軸方向磁気心合せ装置は二つの電磁
    石２１，２２；１１５，１１６と一つの永久磁石
    リング２３；１１９とから形成され、前記固定子
    に装着された二つの電磁石のコイル２１，２２；
    １１５，１６の間で前記永久磁石リング２３，１
    １９が前記回転子１０に装着されており； 前記回転子１０の軸方向速度センサー２７は前
    記回転子１０に取付けられた筒状の磁気回路１２
    ４，１２５，１２６，１２７を含みその空隙内に
    前記固定子に取付けられた二つのコイル１２９，
    １３０を有する筒状体１２８を配置し、前記磁気
    回路の軸方向運動が前記の両コイル中に互いに加
    算される起電力を発生するようにし、 前記サーボループ装置２７，２８，２１′，２
    ２′は、前記回転子１０がベアリングの一つに乗
    つているとき軸方向速度センサー２７の反応を基
    にして、そのベアリングから回転子１０を自由に
    する方向に前記サーボループ装置における電流を
    制御することが出来る揚上論理装置２８を含んで
    いる ことを特徴とする装置。 ２ 前記軸を固定し、前記回転子１０に貫通孔を
    形成し、前記の組合わされた磁石装置および電磁
    装置および装置１２，１３，１４，１５，２１，
    ２２，２３，１６，１７，１８，１９を前記貫通
    孔内に前記固定軸と回転子との間に配置した特許
    請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記軸２０１は回転可能でありかつ回転子２
    １０と共に回転し、前記回転子より外側の前記回
    転軸の延長部を磁気装置および電磁装置の回転素
    子２１２，２１３，２２３を受け入れるのに使用
    し、固定素子２１４，２１５，２２１，２２２は
    前記固定子に接続した特許請求の範囲第１項記載
    の装置。 ４ 前記回転軸２０１の上方延長部はベアリング
    ２０３に装着されたナツクル継手２０２を担持
    し、このナツクル継手は軸方向の懸架が行われて
    いない時に装置の固定部分との機械的接触を提供
    するようにした特許請求の範囲第３項記載の装
    置。 ５ 前記回転軸２０１の下方延長部にもう一つの
    ベアリング２０４を設け、このレベルの機械的な
    遊びをある動作条件下で電磁石２０５の作用によ
    り打消すようにした特許請求の範囲第３項または
    第４項に記載の装置。 ６ 前記の回転子軸構造体２１０を過剰に延ばさ
    ないために、特に放射方向の振動を減衰するため
    の装置Ａ，Ｄ，B1，B2に組合わされた電磁石装
    置を前記回転子の母線に沿つて外側に配置した特
    許請求の範囲第３項または第４項記載の装置。 ７ 放射方向の減衰装置を前記回転子の母線上の
    任意の位置に設け、この減衰装置は二つの間隙
    E1，E2を通して前記回転子上に閉じるバイアス
    された磁気回路Ａ，B1，B2を含み、前記間隙が
    変動すると磁界が変動するようにした特許請求の
    範囲第６項記載の装置。 ８ 前記電磁石コイル２１′，２２′，２１，２
    ２，１１５，１１６内の電流が所定のレベルに達
    した時に前記揚上論理２８が前記電流を反転させ
    るようにした特許請求の範囲第１項乃至第７項の
    いずれか一に記載の装置。 ９ 前記速度センサーが軸方向運動を検出するこ
    となく前記電磁コイル２１′，２２′，２１，２
    ２，１１５，１１６内の電流が所定の時間にわた
    つて増大したときに前記揚上論理２８は前記電流
    を反転させるようにした特許請求の範囲第１項乃
    至第７項のいずれか一に記載の装置。 １０ 前記軸方向速度センサーは前記回転子に取
    付けられ軸方向に磁化された磁石リング１２４を
    含み、この磁石リングは極片１２５，１２６，１
    ２７に組合わせ、前記固定子に接続されかつ前記
    極片の間の間隙内に配置されたコイル１２９，１
    ３０の両側に磁路を閉じるようにした特許請求の
    範囲第１項乃至第９項のいずれか一に記載の装
    置。 １１ 前記電動機および発電機は一つの電機子１
    ４６と一つのインダクター１４３，１４４，１４
    ５とを有する単一のユニツトに組込んだ特許請求
    の範囲第１項乃至第１０項のいずれか一つに記載
    の装置。 １２ 前記電動機および発電機は前記回転子およ
    び固定子の軸方向一端に設けられた電動機１４
    ６，１４３，１４４，１４５と前記回転子および
    固定子の軸方向他端に設けられた発電機１４３，
    １４４，１４５，１４６である特許請求の範囲第
    １項乃至第１０項のいずれか一つに記載の装置。 １３ 前記電動機および発電機は別個の電動機１
    ４６，１４３，１４４，１４５と別個の発電機１
    ４３，１４４，１４５，１４６であり、これら電
    動機と発電機は前記回転子の回転力を増大するた
    めに二つの電動機として作用し、また出力を増大
    させると共に出力時間を増大させるために二つの
    発電機として作用するように接続した特許請求の
    範囲第１項乃至第１０項のいずれか一つに記載の
    装置。 １４ 前記包囲体１５０は気密状に密封されてお
    り、有利には地面の下に延びている特許請求の範
    囲第１項乃至第１３項のいずれか一つに記載の装
    置。 １５ 前記包囲体１５０は気密状に密封されてお
    りかつ前記包囲体は少なくとも二つの部分１５１
    からなり、これら二つの部分の間に配置された一
    対の隔置した密封リング１５２，１５３と、これ
    らの密封リング間の空間１５４を満たす蒸気圧の
    低い材料とを含む特許請求の範囲第１項乃至第１
    ３項のいずれか一つに記載の装置。 １６ 前記の蒸気圧の低い材料がオイルである特
    許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７ 前記の蒸気圧の低い材料が樹脂である特許
    請求の範囲第１５項記載の装置。 １８ 前記の蒸気圧の低い材料に隣接する前記包
    囲体の面を、この面に前記樹脂が強力に付着する
    のを防止する材料で処理して前記包囲体の分解を
    許容するようにした特許請求の範囲第１７項記載
    の装置。 １９ 前記減衰装置が所定の時間作動される増幅
    器１３７，１３８または１３９，１４０を含む特
    許請求の範囲第１項記載の装置。 ２０ 前記回転子１０，２１０は複合材料で出来
    ている特許請求の範囲第１項記載の装置。
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