JPH0217842A

JPH0217842A - フライホイール電源装置

Info

Publication number: JPH0217842A
Application number: JP16600888A
Authority: JP
Inventors: Katsuki Ide; 勝記井手
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1990-01-22

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、特にフライ
ホイールを支持するグループ軸受の冷却向上を行い、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。

（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、かつ小母も重く取扱
いが容易でないという欠点がある。

そこで、近年第２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により全体として密閉容器を形成し、内部
は風損を少なくするために真空になっている。

この密閉容器の内部には、エネルギーを回転エネルギー
として蓄積する回状に形成されたフライホイール５が収
納されている。このフライホイール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
力をにげるため各極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て支持され
る。この様な形状ではフライホイール重心に対してグル
ープ軸受位置が大幅に下位置となる。球面軸受台９は、
０リング１０および中心下部の一個の球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、高粘度で蒸気圧の低い潤滑油を使
用し、潤滑油は油面１２まで給油しておく。

フライホイール５上部のタッチダウン軸受軸８は、ころ
がり軸受１３に若干の隙間をもって回転するようになっ
ている。またフライホイール５の上部には、永久磁石１
４ａがあり、静止側にも永久磁石１１１ｂを対向して取
付け、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なっている。

一方、発電電動機の構成は、永久磁石６とこの永久磁石
６の位置に対向するように設けた固定子鉄心１５ａ１固
定子巻線１５ｂとから成る。固定子鉄心１５ａは、発電
電動機ブラケット３に固定されている。発電電動機ブラ
ケット３および下部軸受ブラケット４の底部には、放熱
をする冷却フィン１６゜１７が一体成形されている。

以上のように構成されているフライホイール電源装置は
、周期発電電動機として作用する。すなわら、通常時は
外部電源より固定子巻線１５ｂに電圧を印加すると、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覆る。外部電源の停電等に
よる以上時においては、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１５ｂから負荷に電力
を供給する発電機として作用する。

このように動機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冒として使
用される。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記の構成されたフライホイール電源装置にあ
っては、グループ軸受の位置が、フライホイール５の重
心よりはるかに下にあるため、フライホイールの保持が
不安定になり易い。そこで、第３図（ａ）に示すように
、グループ軸受位置よりフライホイール５の重心が高い
所にあって不安定の構造から、同図（１））に示すよう
にグループ軸受位置よりフライホイール５の重心を下げ
、より安定の構造に変更することが好ましい。

ところが、このような安定の構造にした場合、グループ
軸受位置は、固定子鉄心１５ａより上部に移動し、ざら
に冷却フィン１６．１７に対して大幅に離れ、グループ
軸受の冷却が極端に悪くなる。冷却が悪くなると、グル
ープ軸受の温度が上昇し、損傷に至り所望の回転性能が
得られなくなるという大きな欠点があった。

本発明は、従来技術の課題に鑑みてなされたもので、グ
ループ軸受が固定子鉄心より上部に位置し、放熱が極端
に悪くなる構造においても、グループ軸受の冷却を効率
よく行い、グループ軸受の損傷を防止し、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］（課題を解決するための手段）本発明は、円筒状のケーシングの両端開口部に上部軸受
ブラケットおよび発電電動機ブラケットを取付けて密閉
容器を形成し、この密閉容器の内部に突出するように設
けた発電電動機ブラケットの突出部に、グループ軸受を
介してフライホイールを回転自在に支持するフライホイ
ール電源装置においで、グループ軸受をフライホイール
の重心より上部に配設するとともに、発電電動機ブラケ
ットの突出部を貫通するヒートパイプを設け、このヒー
トパイプの受熱部をグループ軸受の接触面近傍に位置さ
せ、かつ放熱部を密閉容器の外部に位置させるようにし
たことを特徴とするものである。

（作　用）グループ軸受がフライホイールの重心位置より上部とな
るように配設されているので、安定した回転が可能とな
って回転性能を向上し、また、発電電動機ブラケットの
突出部を貫通して設けたヒートパイプの受熱部が、グル
ープ軸受の接触面近傍に位置しているので、グループ軸
受の接触面が効果的に冷却されて接触面の損傷等を防止
することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。

第１図において、円筒形をしたケーシング１には、上部
に上部軸受ブラケット２、下部に発電電動機ブラケット
２１が結合され、従来と同様に全体として密閉容器を形
成し、内部はｆｆｌ損より少なくリ−るため真空になっ
ている。

この密閉容器の内部には、エネルギーを回転エネルギー
として蓄積する回状に形成されたフライホイール２２が
グループ軸受２３で支持され収納されている。発電電動
機ブラケット２１は、中心部が大きく上方に突出して、
その中間部には固定子鉄心２４ａ１そして、その上部に
はグループ軸受２３の受皿２５を支持している。グルー
プ軸受２３の潤滑は、従来と同様の潤滑油を曲面２６ま
で給油しておくことにより行われる。ざらに、発電電動
機ブラケット２１の突部中心部には、ヒートパイプ２７
が固定されたヒートパイプ固定ネジ２８を挿入する。

このヒートパイプ２７は、吸熱側を受皿２５の内部に挿
入し、放熱側を発電電動機ブラケット２１の底部側の外
部に突出し、放熱フィン２９より放熱する構造になって
いる。

グループ軸受２３は、フライホイール２２の重心より上
部に位置し、釣鐘状にて安定保持されるが、何らかの外
力により撮れが生じることもあるので、それを止めるた
めに反発形永久［ｉ形の磁気軸受３０と、回転軸に対し
隙間を有するころがり軸受３１を保護のために設けてい
る。

グループ軸受２３の撮動は、Ｏリング３２および潤滑油
の減衰力で制振する。また、ヒートパイプ２７は、受皿
２５の内部に若干の隙間をもって挿入されているため、
ヒートパイプ２７にも振動が伝達される。

そこで、この制振と潤滑油のシールのためにＯリング３
３を設けている。

なお、発電電動機の構成は、従来と同様にフライホイー
ル２２の円筒部分の内周に設けた永久磁石６、この永久
磁石６に対向する固定子鉄心２４ａ、固定子巻線２４ｂ
とから構成される。

次に、以上のように構成された実施例の作用について説
明する。

グループ軸受２３の位置が、フライホイール２２の重心
位置より上部となるように構成されているので、フライ
ホイール２２が釣鐘形の支持となり、安定して回転でき
る。一方、グループ軸受２３が上部に配置されると、グ
ループ軸受２３の冷」１は悪くなるが、ヒートパイプ２
７が設けられているので、次のように効率的に冷却が行
われる。

ずなわら、ヒートパイプ２７の吸熱側は、受皿２５に対
し若干の隙間を有し、その隙間には潤滑油が介在し、グ
ループ軸受２３の熱を吸熱する。そして、密閉されたヒ
ートパイプ２７の管内では作動流体が相変化しながら循
環して熱を輸送し、外部に突出した放熱フィンより外部
に放熱される。

このにうに、ヒートパイプ２７を設けることにより、内
部の受皿２５の熱を効率よく外部に取り出して放熱する
ので、グループ軸受２３の温度を下げることができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、グループ軸受の位
置がフライホイールの重心位置より上部に設けられてい
るから、安定して回転できる。

方、グループ軸受が上部に配置されも、グループ軸受の
熱を直接ヒートパイプで外部に取り出すようにしている
ので、効率よく効果的にグループ軸受の冷却を行うこと
かできる。

したがって、撮動的に安定し、しかも、グループ軸受の
温度上背による軸受面の損傷を防止できるので、極めて
回転性能の高い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の縦断面図、第２図は従来の
フライホイール電源装置の縦断面図、第３図はグループ
軸受の位置とフライホイールの重心位置による安定性の
関係を示す説明図である。２７・・・ヒートパイプ２８・・・ヒートパイプ固定ネジ２９・・・放熱フィン３３・・・０リングト・・ケーシング２・・・上部軸受ブラケット２１・・・発電電動機ブラケット２２・・・フライホイール２３・・・グループ軸受２５−受器代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　゛第子丸　健第２第１図

Claims

【特許請求の範囲】

円筒状のケーシングの両端開口部に上部軸受ブラケット
および発電電動機ブラケットを取付けて密閉容器を形成
し、この密閉容器の内部に突出するように設けられた前
記発電電動機ブラケットの突出部に、グループ軸受を介
してフライホィールを回転自在に支持するフライホィー
ル電源装置において、前記グループ軸受を前記フライホ
ィールの重心より上部に配設すると共に、前記発電電動
機ブラケットの突出部を貫通するヒートパイプを設け、
このヒートパイプの受熱部を前記グループ軸受の接触面
近傍に位置させ、かつ放熱部を前記密閉容器の外部に位
置させるようにしたことを特徴とするフライホィール電
源装置。