JPH0199462A - フライホイール電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はフライホイール電源装置に係り、特に冷却の向
上を行い、安定性良く回転できるようにしたフライホイ
ール電源装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、電源の停電事故を補償するために停電補償付き定
電圧定周波数電源装置（ＣＶＣＦ装置）が公知である。

これは、通常時外部電源から入力する交流電力をコンバ
ータで直流に変換した後インバータで定電圧定周波数の
交流に変換してコンピュータ等の負荷に供給するととも
に、上記外部電源によってバッテリを充電しておく。停
電した場合、バッテリの放電出力を負荷に供給して補償
するものである。

しかし、これによればバッテリの保守に工数を要し、ま
た、バッテリの外部寸法が大きく、重量も重くなり取扱
いが容易でないという欠点がある。

そこで近年第３図に示すフライホイール電源装置が提案
されている。同図において１は円筒形をしたケーシング
で上部に上部軸受ブラケット２゜下部には発電電動機ブ
ラケット３．そして下部軸受を内蔵する下部軸受ブラケ
ット４により密閉容器となっており、内部は風損を少な
くするために真空になっている。

密閉容器の中にはエネルギーを回転エネルギーとして蓄
積するフライホイール５が何回形状に収納されている。

フライホイール５の円筒部分の内周には複数極のマグネ
ットから構成され、しかもフープ応力をにげるため容積
のマグネットを上下方向に沿って分割した永久磁石６が
埋設され、発電電動機の励磁となっている。

上記フライホイール５の上下中心からグループ軸受軸７
およびタッチダウン軸受軸８が突出している。グループ
軸受軸７の先端は球状であり、球面軸受台９で支持され
る。球面軸受台９はＯリング１０および中心部へ一個の
球１１により下部軸受ブラケット４に弾性的に支持され
ている。このグループ軸受の潤滑は高粘度の蒸気圧の低
い潤滑油を使用し、オイルレベル■まで給油しておく。

フライホイール５の上部のタッチダウン軸受軸８はころ
がり軸受１２に若干のすきまをもって回転している。さ
らにフライホイール５の上部には、永久磁石１３ａがあ
り静止側にも永久磁石１３ｂを対向して取付は反発型の
磁気軸受を構成し、フライホイール５が安定して回転す
るようにしている。

発電電動機の構成は永久磁石６の位置に対向するように
設けた固定子鉄心１４ａ、固定子巻線１４ｂとから成る
。固定子鉄心１４ａは発１ｔｓａ機ブラケット３に固定
されている。発電電動機ブラケット３および下部軸受は
ブラケット４の底部には放熱をする冷却フィン１５．１
６が一体成形されている。

フライホイール電源装置は上記のように構成されて、周
期発電電動機として作用する。すなわち通常時は外部電
源より固定子巻線１４ｂに電圧を印加されると、電動機
として作用し、フライホイール５が高速で回転すること
によりエネルギーを蓄積する６外部電源の停電等異常時
においてはフライホイール５に蓄積された回転エネルギ
ーにより固定子巻線１４ｂから負荷に電力を供給する発
電機として作用する。

このように同期発電電動機として作用するフライホイー
ル電源装置はコンピュータ等の停電補償装置として使用
される。

（発明が解決しようとする問題点） このように構成されたフライホイール電源装置にあって
は、発電電動機の励磁方式が永久磁石形であるため常に
励磁され、固定子鉄心１４ａには常に鉄心損失を発生し
ている。また、軸受損失等機械損量だけ常に電動機運転
する必要があり、これにも電動機損失を発生する。鉄心
損失は非常に大きく固定子鉄心ならびにその近辺の温度
は冷却フィン１５．１６があるにもかかわらず高くなる
傾向にある。

その結果、球面軸受台９の温度は、グループ軸受の損失
および鉄心損失熱の潜入を受けて非常に高くなり、グル
ープ軸受を損傷して寿命を短くし、十分な回転性能を期
待できない場合があるという問題点を有している。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
、発電電動機の損失熱の放熱構造体と軸受部分を離なす
ことにより、グループ軸受の損傷を防止し、かつフライ
ホイールの回転性能を高めたフライホイール電源装置を
提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明はフライホイールの上部に発電電動機。

下部にグループ軸受を設は発電電動機の鉄心損失を代表
する発生熱は上部外面に設けた冷却フィンより、グルー
プ軸受の発生熱は下部面に設けた冷却フィンより完全分
離して放熱する構造にしたものである。

（作用） グループ軸受に発電電動機の損失熱が伝わらず。

グループ軸受の温度が低く一定に保たれる。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図に基づき説明する。

円筒形をしたケーシング２１の上部には発電電動機ブラ
ケット２２．下部には下部軸受ブラケット２３があり、
内部は真空容器２４となっている。この真空容器２４の
内部にはフライホイール２５が凹の形状に収納されてい
る。フライホイール２５の円筒部分の内周には複数極の
永久磁石２６が埋設されている。

上記フライホイール２５の上下中心よりグループ軸受２
７．およびタッチダウン軸受２８が突出している。グル
ープ軸受および球面軸受台２９は従来と同一である１球
面軸受台２９は下部軸受ブラケット２３の中央部に突出
した軸受箱３０に納められ、軸受箱３０にはグループ軸
受で発生した熱を外部に放熱する冷却フィン３１が一体
成形されている。タッチダウン軸受はタッチダウン軸受
軸２８と、その上部軸に若干のすきまもったころがり軸
受３２で構成されている。

さらにフライホイール２５の中央部には円筒形状の永久
磁石３３ａ、それに対向して静止側に円筒形状の永久磁
石３３ｂが取付き、反発型の磁気軸受を構成している。

発電電動機の構成は永久磁石２６の位置に対向するよう
に設けた固定子鉄心３４ａと固定子巻線３４ｂとから成
る。固定子鉄心３４ａは発電機ブラケット２２の中央部
から例日形状で突出した固定子ステー３５に圧入固定さ
れている。固定子で発生した熱は固定子鉄心３４ａ、固
定子ステー３５９発電電動機ブラケット２２に伝達し発
電電動機ブラケット２２に一体成形した冷却フィン３６
により外部に放熱される。

次に実施例の作用について第２図を、用いて説明する。

第３図に示す従来構造の場合、グループ軸受の温度は発
電電動機の発生熱の影響を受は高目となり、特に、発電
時においては瞬間的に温度が上がり軸受の損傷の場合が
あった。一方策１図に示す本実施例の構造の場合１発電
電動機の大きな損失は上部の発電電動機ブラケット側か
ら放熱し、グループ軸受の発生熱は下部の軸受箱のフィ
ンより放熱して、完全に熱伝達・放熱経路を分離できる
ので第２図に示すようにグループ軸受の温度は、はとん
ど回転速度の影響しか受けなくなる。つまりグループ軸
受としては温度的に低く、また、大きな温度変化がなく
、安定したフライホイールの回転性能を得ることができ
る。

さらに冷却効果を高めるために、従来はフィン部に多量
の風を強制通風していたが１本実施例の場合、上部フィ
ンの発電電動機用の冷却は自然冷却で可能となり、下部
のグループ軸受の冷却フィンのみ強制通風で冷却するよ
うにしたので風量が少なくて済むようになった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によるフライホイール電源
装置によれば、フライホイールを凹形状にして、その上
部に発電電動機、下部にグループ軸受を構成し、熱伝達
・放熱構造をおのおの独自に設けたことにより、グルー
プ軸受の温度を低くしかも、発電電動機の発生熱の影響
を全く受けないため温度が一定となり、グループ軸受の
損傷が全くなく、安定したフライホイール電源装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフライホイール電源装
置の縦断面図、第２図は第１図に示した実施例の効果を
説明するために用いた説明図、第３図は従来技術による
フライホイール電源装置の縦断面図である。 ２１・・・ケーシング　２２・・・発電電動機ブラケッ
ト２３・・・下部軸受ブラケット　　２４・・・真空容
器２５・・・フライホイール　　２６・・・永久磁石２
７・・・グループ軸受軸 ２８・・・タッチダウン軸受軸　　２９・・・球面軸受
台３０・・・軸受箱　　　　　３１・・・冷却フィン３
２・・・ころがり軸受　　３３ａ・・・永久磁石３３ｂ
・・・永久磁石　　　３４ａ・・・固定子鉄心３４ｂ・
・・固定子巻線　　３５・・・固定子ステー３６・・・
冷却フィン 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フライホィールを凹形状にして、その上部に発電電動機
   、下部にケーブル軸受を構成し、静止側の熱伝達・放熱
   構造をおのおのケーシングの上部と下部に分けて独自に
   設けたことを特徴とするフライホィール電源装置。