JPH05344664A - エネルギー貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易システムで容易に、しかも効率的に交流
電気エネルギーを貯蔵し、貯蔵されたエネルギーを再び
交流電気エネルギーに再変換する。 【構成】 周辺に短絡環７および複数個の並設された
Ｎ、Ｓ、…のマグネット８をそれぞれ周設したロータ２
を基台に支承してステータ４の内周に設け、ステータ
は、ロータの短絡環に対向して周設されロータを回転さ
せて回転運動エネルギーとして貯蔵するための交流電力
が印加される入力電機子９と、ロータのマグネットに対
向して周設されロータに貯蔵された回転運動エネルギー
を交流電力として取り出す出力電機子１０とから成る。 【効果】 交流電気エネルギーを貯蔵し、貯蔵されたエ
ネルギーを再び交流電気エネルギーとして効率良く取り
出すことができ、しかも設計の自由度が大きいため、大
電力用や小電力用の用途に合わせた貯蔵装置を比較的簡
単に提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー貯蔵装置に
関し、特に、交流電気エネルギーを回転運動エネルギー
として貯蔵し、貯蔵された回転運動エネルギーを交流電
気エネルギーとして取り出すのに好適なエネルギー貯蔵
装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来から、機械エネルギーをフライホィ
ールに貯蔵し、必要なときに、機械エネルギーとして再
度取り出す機械エネルギー貯蔵装置が知られている（特
公昭６２−４３０５２号公報）。一方、直流電気エネル
ギーを化学エネルギーとして貯蔵し、貯蔵された化学エ
ネルギーを直流電気エネルギーとして取り出すものとし
て蓄電池が広く知られている。

【０００３】また、交流電気エネルギーを位置エネルギ
ーに変換して貯蔵し、必要に応じて交流電気エネルギー
として取り出すものとして、ダムを利用した揚水式発電
システムが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭６２−４３０５２号公報記載の貯蔵装置および蓄電
池は、交流電気エネルギーを貯蔵および再変換するもの
ではない。一方、揚水式発電システムは、交流電気エネ
ルギーを貯蔵および再変換することができるが、ダムを
利用することから多額の建設費用と広大な土地が必要で
あり、しかも大電力の貯蔵・発電システムであって、必
要に応じた電力量の貯蔵システムとして柔軟性が乏し
く、加えて近年では建設場所にも限りがあり、実質的に
開発困難な状況にあるという不都合があった。

【０００５】

【目的】本発明は叙上の点に鑑みなされたもので、その
目的は、簡易システムで容易に、しかも効率的に交流電
気エネルギーを貯蔵し、貯蔵されたエネルギーを再び交
流電気エネルギーに再変換可能なエネルギー貯蔵装置を
提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のエネルギー貯蔵装置は、周辺に短絡環およ
び複数個の並設されたＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…のマグネット
をそれぞれ周設したロータを基台に支承してステータの
内周に設け、ステータは、ロータの短絡環に対向して周
設されロータを回転させて回転運動エネルギーとして貯
蔵するための交流電力が印加される入力電機子と、ロー
タのマグネットに対向して周設されロータに貯蔵された
回転運動エネルギーを交流電力として取り出す出力電機
子とから成るものである。

【０００７】

【作用】このエネルギー貯蔵装置によれば、ステータの
入力電機子に交流を印加して通電すれば、短絡環に渦電
流が流れる。入力電機子の通電動作が順次繰り返されて
誘導モータが構成されるためロータが回転され、交流電
気エネルギーは回転運動エネルギーとして貯蔵される。

【０００８】貯蔵エネルギーを交流電気エネルギーとし
て引出す場合には、ロータが回転しているため、ロータ
のＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…に並設されたマグネットにより磁
界が交番的に変化し、この交番磁界がステータの出力電
機子のコイルを交叉し、コイルには誘導電流が発生し、
交流が出力される。このようにして貯蔵された回転運動
エネルギーを再び交流電気エネルギーとして取り出すこ
とができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明のエネルギー貯蔵装置を適用し
た実施例につき図面を参照して説明する。図１〜図３に
おいて、このエネルギー貯蔵装置は、ステンレス製の基
台１にはロータ２がベアリング３により支承されてステ
ータ４の内周に設けられている。別法として、ロータ２
は、このような機械的なベアリング３を用いず、超伝導
による磁気浮上方式で基台１に支承して回転摩擦を軽減
することができる。

【００１０】ロータ２は、アルミニューム合金製のフラ
イホイール５を回転円板とし、周辺に鉄、ニッケルなど
比透磁率の大きい磁性材料製で無電解ニッケルメッキを
施した磁性リング６が全周に亘って周設され、さらにそ
の周辺下部に銅板製の短絡環７と、その上部にサマリウ
ムコバルト製のＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…と互い違いに並設さ
れた複数個のマグネット８とがそれぞれ全周に亘って周
設されている（図４〜図７）。

【００１１】複数個の並設されたＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…の
マグネット８はロータ２の磁性リング６上に所定開角で
周設され、各マグネット８は逆平行四辺形状に形成され
ている（図４、図６）。ステータ４は、ロータ２の短絡
環７に対向して周設されロータ２を回転させて回転運動
エネルギーとして貯蔵するための交流電力が印加される
入力電機子９と、ロータ２のマグネット８に対向して周
設されロータ２に貯蔵された回転運動エネルギーを交流
電力として取り出す出力電機子１０とから成る。したが
って、短絡環７と、マグネット８とがロータ２の軸線方
向下部、上部においてロータ２の外周に設けられている
ことに対応して、入力電機子９は出力電機子１０に対し
てロータ２の軸線方向に偏倚して配設されている。この
ため、同量のエネルギーを貯蔵する場合に、装置を比較
的小さな寸法にする必要がなくなり、製造が容易にな
る。

【００１２】ステータ４の入力電機子９は、ステータ４
の周開角Ｘの領域において基台１にステンレス製のスペ
ーサ１１を介して設けられ、スペーサ１１には入力電機
子９の鉄、ニッケルなど比透磁率の大きい磁性材料製で
無電解ニッケルメッキを施したヨーク１２が固定され、
そのコアー１３にはコイル１４が巻回されている。コア
ー１３には平行四辺形状のポールピース１５（図３〜図
５）が形成されている。この平行四辺形状のポールピー
ス１５は、ロータ２の短絡環７に対向して配設されてい
る。なお、入力電機子９は、カバー２１で覆われてい
る。

【００１３】ステータ４の出力電機子１０は、ステータ
４の周開角Ｙの領域において基台１にステンレス製のス
ペーサ１６を介して設けられ、スペーサ１６には出力電
機子１０の鉄、ニッケルなど比透磁率の大きい磁性材料
製で無電解ニッケルメッキを施したヨーク１７が固定さ
れ、そのコアー１８にはコイル１９が巻回されている。
コアー１８には平行四辺形状のポールピース２０（図
３、図６〜図７）が形成されている。この平行四辺形状
のポールピース２０は、ロータ２の逆平行四辺形状のマ
グネット８に対向して配設されている。ステータ４の出
力電機子１０における隣接する電機子相互の開角は、ロ
ータ２のマグネット８における隣接するマグネット相互
の開角と等角である。なお、出力電機子１０は、カバー
２２で覆われている。

【００１４】ステータ４の入力電機子９は、電機子３個
を１組として３相交流Ｕ、Ｖ、Ｗ（図８）が印加されて
３相誘導モータが構成されるように結線されている。入
力電機子９に流れる３相交流の電流は、３相交流の位相
によるスイッチングにより図３〜図４に示すように→
→とずれて通電される。また、ステータ４の出力電
機子１０も、電機子３個を１組として３相交流が出力さ
れるように結線されている。

【００１５】このように構成されたエネルギー貯蔵装置
において、電力需要の少ない夜間においてステータ４の
入力電機子９のコイル１４に３相交流Ｕ、Ｖ、Ｗを印加
すれば、電機子３個を１組として入力電機子９のコイル
１４に流れる３相交流の電流は、３相交流の位相による
スイッチングにより図３〜図４に示すように→→
とずれて通電される。その回転原理について説明する
と、コイル１４のが通電されてポールピース１５に磁
界を発生すると、短絡環７に渦電流が流れる。なお、短
絡環７は銅板製であるため渦電流が流れ易い。このコイ
ル１４の磁界と反発する方向で磁界が発生する。次に、
３相交流の位相によるスイッチングによりコイル１４の
が通電されて磁界を発生すると、コイル１４ので通
電で発生した短絡環７の磁界を吸引し、ロータ２が回転
させられる。同様に、３相交流の位相によるスイッチン
グによりコイル１４のが通電されて磁界を発生する
と、コイル１４ので通電で発生した短絡環７の磁界を
吸引し、ロータ２が回転させられる。この動作が繰り返
されて３相誘導モータが構成されるためロータ２が回転
され、交流電気エネルギーは回転運動エネルギーとして
貯蔵される。なお、この場合、対向して配設されている
ロータ２におけるマグネット８は逆平行四辺形状に、ス
テータ４における出力電機子１０のコアー１８のポール
ピース２０は平行四辺形状に形成されているので、マグ
ネット８と出力電機子１０のコアー１８のポールピース
２０とは平行四辺形の斜辺の角度により漸進的に対向し
て通過するから、ロータ２の回転に対して逆トルクとし
て作用する吸引力、反発力を緩和する効果を呈する。

【００１６】電力需要の多い昼間において、貯蔵された
回転運動エネルギーは交流電気エネルギーとして次のよ
うに取り出される。ロータ２が回転しているため、ロー
タ２のＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…に並設されたマグネット８に
より磁界が交番的に変化し、この交番磁界がポールピー
ス２０を介してステータ４の出力電機子１０のコイル１
９を交叉し、コイル１９には電機子３個を１組として誘
導電流が発生し、３相交流Ｕ、Ｖ、Ｗが出力される。な
お、マグネット８から発生する磁束は、比透磁率の大き
な磁性リング６によりマグネット８の並設されたＮ極か
らＳ極へ流れが良好に行われる。このようにして貯蔵さ
れた回転運動エネルギーを再び交流電気エネルギーとし
て効率良く取り出すことができる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のエネルギー貯蔵装置によれば、周辺に短絡環および
複数個の並設されたＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…のマグネットを
それぞれ周設したロータを基台に支承してステータの内
周に設け、ステータは、ロータの短絡環に対向して周設
されロータを回転させて回転運動エネルギーとして貯蔵
するための交流電力が印加される入力電機子と、ロータ
のマグネットに対向して周設されロータに貯蔵された回
転運動エネルギーを交流電力として取り出す出力電機子
とから構成したことにより、交流電気エネルギーを回転
運動エネルギーとして貯蔵し、貯蔵された回転運動エネ
ルギーを再び交流電気エネルギーとして効率良く取り出
すことができ、しかも設計の自由度が大きいため、大電
力用や小電力用の用途に合わせたエネルギー貯蔵装置を
比較的簡単に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエネルギー貯蔵装置の平面図。

【図２】図１におけるエネルギー貯蔵装置のＡ一Ａ’矢
視断面図。

【図３】図１におけるエネルギー貯蔵装置を一部破断し
た平面図。

【図４】エネルギー貯蔵装置における入力電機子とロー
タの部分展開説明図。

【図５】エネルギー貯蔵装置における入力電機子とロー
タの対応を示す部分断面図。

【図６】エネルギー貯蔵装置における出力電機子とロー
タの部分展開説明図。

【図７】エネルギー貯蔵装置における出力電機子とロー
タの対応を示す部分断面図。

【図８】エネルギー貯蔵装置における入力電機子、出力
電機子の３相接続関係を示す説明図。

【符号の説明】

１……基台 ２……ロータ ４……ステータ ７……短絡環 ８……マグネット ９……入力電機子 １０……出力電機子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周辺に短絡環および複数個の並設された
   Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…のマグネットをそれぞれ周設したロ
   ータを基台に支承してステータの内周に設け、前記ステ
   ータは、前記ロータの前記短絡環に対向して周設され前
   記ロータを回転させて回転運動エネルギーとして貯蔵す
   るための交流電力が印加される入力電機子と、前記ロー
   タの前記マグネットに対向して周設され前記ロータに貯
   蔵された回転運動エネルギーを交流電力として取り出す
   出力電機子とから成ることを特徴とするエネルギー貯蔵
   装置。