JPH11201146A - エネルギ貯蔵装置 - Google Patents

エネルギ貯蔵装置

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Publication number
JPH11201146A
JPH11201146A JP10002276A JP227698A JPH11201146A JP H11201146 A JPH11201146 A JP H11201146A JP 10002276 A JP10002276 A JP 10002276A JP 227698 A JP227698 A JP 227698A JP H11201146 A JPH11201146 A JP H11201146A
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JP
Japan
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housing
spherical
storage device
flywheel
energy storage
Prior art date
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Pending
Application number
JP10002276A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Yoneda
修 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP10002276A priority Critical patent/JPH11201146A/ja
Publication of JPH11201146A publication Critical patent/JPH11201146A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ安価な軸受構造でもってエネルギ貯
蔵装置の耐久性を高める。 【解決手段】 鉛直方向に延びる回転軸線K−K回りに
回転可能に支持されたフライホイール6をハウジング2
内に収容する。フライホイール6の回転軸部の上端10
aに形成されたオイル溜め内にハウジングの球状先端部
を受容せしめてこれら回転軸部の上端10aとハウジン
グ2間に上方球面スラスト軸受11を形成し、回転軸部
の下端10bの球状先端部をハウジングのオイル溜め内
に受容せしめてこれら回転軸部の下端10bとハウジン
グ2間に下方球面スラスト軸受12を形成する。回転軸
部の上端10aのオイル溜め内周面および回転軸部の下
端10b外周面にそれぞれ動圧発生用溝を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエネルギ貯蔵装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ほぼ鉛直方向に延びる回転軸
線回りに回転可能に支持された慣性質量体をハウジング
内に収容し、この慣性質量体を回転せしめてエネルギを
貯蔵するようにしたエネルギ貯蔵装置が知られている。
すなわち、例えばエネルギ貯蔵装置の電磁コイルに電流
を流して磁界を形成するとこの磁界と、慣性質量体に取
り付けられた永久磁石の磁界との相互作用により慣性質
量体が回転せしめられ、斯くして電気エネルギが運動エ
ネルギの形で貯蔵される。一方、電磁コイルを例えばモ
ータのような負荷に接続すると慣性質量体の運動エネル
ギが電気エネルギに変換されて出力される。
【0003】このようなエネルギ貯蔵装置の貯蔵容量を
大きくするためには慣性質量体を高速度で回転させる必
要がある。ところが慣性質量体を高速度で回転させると
慣性質量体の軸受に大きな応力が作用し、その結果エネ
ルギ貯蔵装置の耐久性を確保するのが困難となる。そこ
で、慣性質量体とハウジング内壁面間に超電導磁気軸受
を形成して慣性質量体をハウジングにより支持するよう
にしたエネルギ貯蔵装置が公知である(特開平7−21
7654号公報参照)。このエネルギ貯蔵装置では慣性
質量体とハウジング内壁面間に磁気軸受を形成すること
により慣性質量体を非接触に支持し、それによって慣性
質量体の軸受に大きな応力が作用するのを阻止するよう
にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超電導
磁石は液体窒素のような冷却装置を必要とし、その結果
上述のエネルギ貯蔵装置では軸受構成が複雑になると共
に高価になるという問題点がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明によれば、ほぼ鉛直方向に延びる回転軸線回り
に回転可能に支持された慣性質量体をハウジング内に収
容し、慣性質量体の回転軸部の上端に形成された半球状
凹部内にハウジングの球状部を受容せしめてこれら回転
軸部の上端とハウジング間に球面スラスト軸受を形成
し、回転軸部の下端に形成された球状部をハウジングの
半球状凹部内に受容せしめてこれら回転軸部の下端とハ
ウジング間に球面スラスト軸受を形成し、慣性質量体お
よびハウジングの凹部をそれぞれ作動流体により満た
し、慣性質量体の凹部内周面および球状部外周面にそれ
ぞれ動圧発生用溝を形成している。すなわち、慣性質量
体の回転速度が或る程度高くなるとハウジングの球状部
と回転軸部上端の凹部間、および回転軸部下端の球状部
とハウジングの凹部間に動圧が発生し、これらの動圧に
よる支持力により慣性質量体が確実に支持される。した
がって、簡単かつ安価な軸受構造でもって慣性質量体が
確実に支持される。
【0006】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、1はエネルギ
貯蔵装置、2は円筒状の内部空間2aを画定するハウジ
ング、3はハウジング2を例えば車両ボディに固定する
固定具、4はハウジング2の外壁に取り付けられた保護
壁、5はハウジング内部空間2a内の高真空を維持する
ゲッタ材をそれぞれ示す。
【0007】ハウジング内部空間2a内には、鉛直方向
に延びる回転軸線K−K回りに回転可能に支持されたフ
ライホイール6が収容される。このフライホイール6は
概ね逆カップ状をなしており、フライホイール6の内側
周面6aには永久磁石7が取り付けられる。永久磁石7
と対面してコイルホルダ8により支持された三相コイル
9が配置される。なお、コイルホルダ8はハウジング2
に固定されている。
【0008】回転軸線K−K上に位置するフライホイー
ル6には回転軸部10が形成される。回転軸部10の上
端10aとこれに対面するハウジング2間には上方球面
スラスト軸受11が形成されており、回転軸部10の下
端10bとこれに対面するハウジング2間には下方球面
スラスト軸受12が形成されており、したがってフライ
ホイール6はこれら一対の球面スラスト軸受11,12
を介してハウジング2により支持される。
【0009】すなわち、図1および図2(A)に示され
るように回転軸部10の上端10aの回転軸線K−K上
には半球状の凹部13が形成される。この凹部13内は
オイルで満たされており、したがって凹部13はオイル
溜めを形成する。一方、ハウジング2の上部内壁面から
凸部14が回転軸線K−K上を延びており、この凸部1
4の球状先端部14aがオイル溜め13内に受容され
る。このようにしてハウジング2と回転軸部10の上端
10a間に上方球面スラスト軸受11が形成される。
【0010】一方、図1および図3(A)に示されるよ
うに回転軸部10の下端10bには回転軸線K−K上を
下方に延びる凸部15が形成される。ハウジング2の回
転軸線K−K上にはオイルで満たされた半球状の凹部、
すなわちオイル溜め16が形成されており、凸部15の
球状先端部15aがオイル溜め16内に受容される。こ
のようにしてハウジング2と回転軸部10の下端10b
間に下方球面スラスト軸受12が形成される。
【0011】図2(A)および図2(B)に示されるよ
うに、オイル溜め13の内周面上には螺旋状に延びる複
数の動圧発生用溝17が形成される。これら溝17は下
方から見たときにオイル溜め13の中心部から周縁部に
向けて時計回りに延びており、したがってフライホイー
ル6の回転方向Rに対し逆方向に延びている。同様に、
図3(A)および図3(B)に示されるように、凸部1
5の先端部15aの外周面上には螺旋状に延びる複数の
動圧発生用溝18が形成される。これら溝18は下方か
ら見たときに先端部15aの中心部から周縁部に向けて
反時計回りに延びており、したがってフライホイール6
の回転方向Rに対し逆方向に延びている。
【0012】なお、ハウジング2、フライホイール6、
永久磁石7、および三相コイル9は回転軸線K−Kに関
し対称的に形成される。次に、図1のエネルギ貯蔵装置
1の作用について説明する。図示しない電気エネルギ源
から三相コイル9に電気エネルギが供給されるとこれら
三相コイル9により形成される磁界とフライホイール6
に取り付けられた永久磁石7の磁界との相互作用により
フライホイール6が回転軸線K−K回りに回転せしめら
れる。電気エネルギ源からの三相コイル9へのエネルギ
供給が停止された後もフライホイール6は回転し続け、
斯くして電気エネルギが運動エネルギの形でエネルギ貯
蔵装置1に貯蔵される。
【0013】フライホイール6の回転速度が低いときに
はハウジング2の先端部14aがフライホイール6の凹
部13内周面に当接しつつ、かつフライホイール6の先
端部15aがハウジング2の凹部16内周面に当接しつ
つフライホイール6は回転する。この場合、オイル溜め
13,16内のオイルは潤滑油として作用する。ところ
が、フライホイール6の回転速度が高くなると上方球面
スラスト軸受11ではオイル溜め13の溝17によりオ
イル溜め13内に動圧が発生せしめられ、この動圧によ
り先端部14aとオイル溜め13間に反発力すなわち支
持力が発生せしめられる。同様に、下方球面スラスト軸
受12でも先端部15aの溝18により発生せしめられ
る動圧により先端部15aとオイル溜め16間に反発力
すなわち支持力が発生せしめられる。その結果、上方球
面スラスト軸受11および下方球面スラスト軸受12に
おいてフライホイール6を安定して支持することがで
き、斯くしてエネルギ貯蔵装置1の耐久性を高めること
ができる。
【0014】この場合、各球面スラスト軸受11,12
に発生する反発力により各先端部14a,15aがそれ
ぞれ対応するオイル溜め13,16からわずかばかり離
間し、すなわちフライホイール6が非接触で支持され
る。その結果、エネルギ貯蔵装置1の耐久性をさらに高
めることができる。なお、このように各球面スラスト軸
受11,12に発生する動圧が大きくなってフライホイ
ール6がハウジング2から離間したときには各球面スラ
スト軸受11,12は動圧式流体軸受を構成しているこ
とになる。
【0015】フライホイール6の回転速度が高くなるに
つれて各球面スラスト軸受11,12で発生する動圧が
大きくなり、したがってフライホイール6の回転速度が
高くなるにつれてフライホイール6の支持力が大きくな
る。その結果、フライホイール6の回転速度が高いとき
にもフライホイール6を確実に支持することができ、斯
くしてエネルギ貯蔵装置1に貯蔵されうるエネルギ量を
多くすることができる。
【0016】一方、エネルギ貯蔵装置1に貯蔵されてい
るエネルギを出力すべきときには三相コイル9が例えば
電気モータのような負荷に電気的に接続される。その結
果、フライホイール6の運動エネルギが電気エネルギに
変換されて出力される。エネルギ貯蔵装置1からエネル
ギが出力されるにつれてフライホイール6の回転速度が
次第に低下し、全エネルギが出力されるとフライホイー
ル6の回転は停止する。
【0017】ところで、冒頭で述べたように例えば超電
導磁石を用いた磁気軸受を必要とする場合にはエネルギ
貯蔵装置1の構成が複雑になり、高価になる。また、こ
の場合フライホイール6の支持力を高めるためには超電
導磁石による磁力を高める必要があるが、超電導磁石に
よる磁力を高めると永久磁石7または三相コイル9によ
り形成される磁界が乱れて電気エネルギと運動エネルギ
間の変換効率が低下する恐れがある。さらに、この磁界
の乱れを低減すべく磁気軸受を永久磁石7および三相コ
イル9から遠ざけるとエネルギ貯蔵装置1を大型化せざ
るを得ない。
【0018】これに対して、本発明による実施態様では
フライホイール6の回転軸部10の上端10aおよび下
端10bに動圧発生用溝17,18を形成するだけでフ
ライホイール6を確実に支持することができ、したがっ
てエネルギ貯蔵装置1の耐久性を高めることができる。
言い換えると、簡単かつ安価な軸受構造をでもってエネ
ルギ貯蔵装置1の耐久性を高めることができる。また、
電気エネルギと運動エネルギ間の変換効率を低下させる
ことなくエネルギ貯蔵装置1を小型化することができ
る。
【0019】
【発明の効果】簡単かつ安価な軸受構造でもって慣性質
量体を確実に支持することができ、したがってエネルギ
貯蔵装置の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エネルギ貯蔵装置の縦断面図である。
【図2】(A)上方球面スラスト軸受の部分拡大断面図
と、(B)回転軸部の上端の上面図である。
【図3】(A)下方球面スラスト軸受の部分拡大断面図
と、(B)回転軸部の下端の下面図である。
【符号の説明】
1…エネルギ貯蔵装置 2…ハウジング 6…フライホイール 10…回転軸部 10a…回転軸部の上端 10b…回転軸部の下端 11,12…球面スラスト軸受 13…回転軸部の上端のオイル溜め 14a…ハウジングの球状先端部 15a…回転軸部の下端の球状先端部 16…ハウジングのオイル溜め 17,18…動圧発生用溝 K…回転軸線
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02J 15/00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ほぼ鉛直方向に延びる回転軸線回りに回
    転可能に支持された慣性質量体をハウジング内に収容
    し、慣性質量体の回転軸部の上端に形成された半球状凹
    部内にハウジングの球状部を受容せしめてこれら回転軸
    部の上端とハウジング間に球面スラスト軸受を形成し、
    回転軸部の下端に形成された球状部をハウジングの半球
    状凹部内に受容せしめてこれら回転軸部の下端とハウジ
    ング間に球面スラスト軸受を形成し、慣性質量体および
    ハウジングの凹部をそれぞれ作動流体により満たし、慣
    性質量体の凹部内周面および球状部外周面にそれぞれ動
    圧発生用溝を形成したエネルギ貯蔵装置。
JP10002276A 1998-01-08 1998-01-08 エネルギ貯蔵装置 Pending JPH11201146A (ja)

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JP10002276A JPH11201146A (ja) 1998-01-08 1998-01-08 エネルギ貯蔵装置

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JP10002276A JPH11201146A (ja) 1998-01-08 1998-01-08 エネルギ貯蔵装置

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JPH11201146A true JPH11201146A (ja) 1999-07-27

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ID=11524856

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JP10002276A Pending JPH11201146A (ja) 1998-01-08 1998-01-08 エネルギ貯蔵装置

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