JPS58123346A - フライホイ−ル発電機 - Google Patents
フライホイ−ル発電機Info
- Publication number
- JPS58123346A JPS58123346A JP57003590A JP359082A JPS58123346A JP S58123346 A JPS58123346 A JP S58123346A JP 57003590 A JP57003590 A JP 57003590A JP 359082 A JP359082 A JP 359082A JP S58123346 A JPS58123346 A JP S58123346A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flywheel
- container
- grooves
- prescribed
- vacuum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電力系統における余剰電力をフライホイール
によるｍ械エネルギー蓄積装置に蓄積し、ピーク負荷時
にこのエネルギーを発電機で電気エネルギーに変換し、
周波数変換装置を介して電力系統に送り込み、そのバッ
クアップを行なうための７ライホイ一ル発電機に関する
ものである。
によるｍ械エネルギー蓄積装置に蓄積し、ピーク負荷時
にこのエネルギーを発電機で電気エネルギーに変換し、
周波数変換装置を介して電力系統に送り込み、そのバッ
クアップを行なうための７ライホイ一ル発電機に関する
ものである。
従来この柚の装置として一般に知られているものを第１
図に示す。第１図において（１）はフライホイール、（
２）は回転軸、（８）はこの回転軸を支承するラジアル
軸受、（４１はスラスト軸受である。（６）はフライホ
イール（１）を収容する耐圧容器であり、内部の真空を
維持するために排気ポンプ（６）、および排気管（７）
を備えると共に、前記容器（５）の内部と外部の気圧差
によって、前記容器（５）と、前記回転＃ｌ （２１と
の間の隙間を通じて、外部の空気が前記容器（６）の内
部に侵入することを防ぐ目的で、軸シール（８）を備え
ている。また、前記フライホイール（１）の全自重が前
記スラスト軸受（４）に印加されることを避けるために
、前記フライホイール（１）の上部に磁気軸受（９）を
備えている。そして前記回転軸（２）には、軸継手αす
を介し、固定脚（６）によって支承される同期電動発電
機（以後ＭＧと記す）（ロ）が（２）結さねている。
図に示す。第１図において（１）はフライホイール、（
２）は回転軸、（８）はこの回転軸を支承するラジアル
軸受、（４１はスラスト軸受である。（６）はフライホ
イール（１）を収容する耐圧容器であり、内部の真空を
維持するために排気ポンプ（６）、および排気管（７）
を備えると共に、前記容器（５）の内部と外部の気圧差
によって、前記容器（５）と、前記回転＃ｌ （２１と
の間の隙間を通じて、外部の空気が前記容器（６）の内
部に侵入することを防ぐ目的で、軸シール（８）を備え
ている。また、前記フライホイール（１）の全自重が前
記スラスト軸受（４）に印加されることを避けるために
、前記フライホイール（１）の上部に磁気軸受（９）を
備えている。そして前記回転軸（２）には、軸継手αす
を介し、固定脚（６）によって支承される同期電動発電
機（以後ＭＧと記す）（ロ）が（２）結さねている。
上記（２）から（ｌυまでの各要素か、第２図における
フライホイール電動発電機（ロ）を構成している。第２
図において（ｔ２ａ）は、前記電動発電機（ロ）の励磁
巻線、（１２に＋）は励磁制御装置、（６）は交流電力
系統、α８）はこの電力系統と前記電動発電機（ロ）の
間で電力の変換を行なう周波数変換装置である。
フライホイール電動発電機（ロ）を構成している。第２
図において（ｔ２ａ）は、前記電動発電機（ロ）の励磁
巻線、（１２に＋）は励磁制御装置、（６）は交流電力
系統、α８）はこの電力系統と前記電動発電機（ロ）の
間で電力の変換を行なう周波数変換装置である。
以下に動作について説明する。第８図にＭＧの動作特性
曲線を示す。図中横軸に回転数、粉細に盲１機予電圧、
１Ｍ、接子電流、トルク、出力を示している。また第４
図には、ＭＧの運転スケジュールを示す。これから明ら
かなように、ＭＧを電動運転するときには、２つの異な
った運転モードが利用される。１つは起重・時、したが
って回転数が零からＮ＋ｒｐｆｎまでの範囲内にあると
きで、この領域でＭＧは定トルク運転を行なう。換ｉす
ると、出力、ＩＪＩ子電圧電圧波数に比例して増加する
一方、１Ｍ、接子電流、ＭＧの端子力率は周波数に無関
係に、それぞれの定格値を一定に保つような制御を受け
ながら加速される。もう１つの運転モードは、エネルギ
ー蓄積時、したがって同転数がｋｉＩｒｐＨからＮ寓ｒ
ｐｍの範囲内にあるときで、この領域ではＭＧは定出力
連転を行なう。換言すると、ＩＩＥ−子電圧、電機子電
流、は周波数の平方根に、それぞれ比例および反比例し
、トルクは周波数に反比例する一方、出力と端子力率は
周波数に無関係に、そわぞねの定格値を一定に保つよう
に制御を受ける。特に、後者のような制御を行なうこと
は、ＭＧを周波数変換器から見ると、転流リアクタンス
が一定になるという意味をもっている。
曲線を示す。図中横軸に回転数、粉細に盲１機予電圧、
１Ｍ、接子電流、トルク、出力を示している。また第４
図には、ＭＧの運転スケジュールを示す。これから明ら
かなように、ＭＧを電動運転するときには、２つの異な
った運転モードが利用される。１つは起重・時、したが
って回転数が零からＮ＋ｒｐｆｎまでの範囲内にあると
きで、この領域でＭＧは定トルク運転を行なう。換ｉす
ると、出力、ＩＪＩ子電圧電圧波数に比例して増加する
一方、１Ｍ、接子電流、ＭＧの端子力率は周波数に無関
係に、それぞれの定格値を一定に保つような制御を受け
ながら加速される。もう１つの運転モードは、エネルギ
ー蓄積時、したがって同転数がｋｉＩｒｐＨからＮ寓ｒ
ｐｍの範囲内にあるときで、この領域ではＭＧは定出力
連転を行なう。換言すると、ＩＩＥ−子電圧、電機子電
流、は周波数の平方根に、それぞれ比例および反比例し
、トルクは周波数に反比例する一方、出力と端子力率は
周波数に無関係に、そわぞねの定格値を一定に保つよう
に制御を受ける。特に、後者のような制御を行なうこと
は、ＭＧを周波数変換器から見ると、転流リアクタンス
が一定になるという意味をもっている。
こねに対して、ＭＧを発電運転する場合には、動作モー
ドは１種類、即ち定出力連転のみが利用される。これを
第４図の運転スケジュールに則して説明すると以下のよ
うになる。
ドは１種類、即ち定出力連転のみが利用される。これを
第４図の運転スケジュールに則して説明すると以下のよ
うになる。
起動時にはＭＧを定トルク電動運転を行ない、フライホ
イールを回転数が零からＮ＋ｒｐｆｆｌに達するまで、
したがって時刻Ｔ１に達するまで加速する。
イールを回転数が零からＮ＋ｒｐｆｆｌに達するまで、
したがって時刻Ｔ１に達するまで加速する。
回転数がＮ、ｒｐｍに達すると制御モードに切り拒えら
れて、ＭＧは定出力電動運転を行ない、フライホイール
に対する機械エネルギーの畜類を開始する。時刻Ｔｓに
おいて回転数かＮｓｒｐｍに達すると周波数変換器を介
したＭＧへの電力系統からの給電は停止され、フライホ
イールは慣性により空転する。その後、時刻Ｔｓになっ
て電力系統が、ピーク負葡時を迎えると、ＭＧに励磁か
与えられ発電機動作を開始する。この際フライホイール
が機械エネルギーを放出するにしたがって、回転数は低
下して行くため発電機の端子電圧および周波数はそれに
応じて減少して行く。したがって周波数変換器では、こ
の回転数と共に変動する交流を整流し、直流に変換した
後、逆変換動作を行ない定周波定電圧の交流に変換して
、電力系統への給電を行なう。こうして時刻Ｔ４になっ
て、回転数がＮ＋ ｒｐｍまで低下すると、電力系統へ
の給電は停止され、フライホイールは電力系統の余剰電
力が利用できる時刻Ｔａになるまで空転を続ける。この
ようにしてスケジュール１行程を終了する。
れて、ＭＧは定出力電動運転を行ない、フライホイール
に対する機械エネルギーの畜類を開始する。時刻Ｔｓに
おいて回転数かＮｓｒｐｍに達すると周波数変換器を介
したＭＧへの電力系統からの給電は停止され、フライホ
イールは慣性により空転する。その後、時刻Ｔｓになっ
て電力系統が、ピーク負葡時を迎えると、ＭＧに励磁か
与えられ発電機動作を開始する。この際フライホイール
が機械エネルギーを放出するにしたがって、回転数は低
下して行くため発電機の端子電圧および周波数はそれに
応じて減少して行く。したがって周波数変換器では、こ
の回転数と共に変動する交流を整流し、直流に変換した
後、逆変換動作を行ない定周波定電圧の交流に変換して
、電力系統への給電を行なう。こうして時刻Ｔ４になっ
て、回転数がＮ＋ ｒｐｍまで低下すると、電力系統へ
の給電は停止され、フライホイールは電力系統の余剰電
力が利用できる時刻Ｔａになるまで空転を続ける。この
ようにしてスケジュール１行程を終了する。
このようなＭＧでは、真空容益中に収容されているのは
フライホイールだけなので、空転時にＭＧの回転子が発
生するＪｉｌＪか大きいことと、使用する軸受の個数が
多いため、それによる軸受損失が大きいことなどのため
に、エネルギー蓄積装置としての変換効率が小さくなる
欠点に加えて、全体の軸長が長くなるため、軸糸の危険
伸度か低くなり、動作回転数範囲内にそれが入り込むｎ
」能性が大きいという欠点もある。
フライホイールだけなので、空転時にＭＧの回転子が発
生するＪｉｌＪか大きいことと、使用する軸受の個数が
多いため、それによる軸受損失が大きいことなどのため
に、エネルギー蓄積装置としての変換効率が小さくなる
欠点に加えて、全体の軸長が長くなるため、軸糸の危険
伸度か低くなり、動作回転数範囲内にそれが入り込むｎ
」能性が大きいという欠点もある。
本発明は上述の欠点を解消することを目的としてなされ
たもので、強磁性体であるフライホイールの外周部側面
に、所定の深さと間隔とをもつ溝を切り、フライホイー
ル自体を公知の訴導子形同転子として利用し、且つその
外周部に積層鉄心と電機子巻線および界磁巻線を装備す
ることによって、フライホイールとＭＧとを一体化した
ことを特徴とする。
たもので、強磁性体であるフライホイールの外周部側面
に、所定の深さと間隔とをもつ溝を切り、フライホイー
ル自体を公知の訴導子形同転子として利用し、且つその
外周部に積層鉄心と電機子巻線および界磁巻線を装備す
ることによって、フライホイールとＭＧとを一体化した
ことを特徴とする。
以下この発明の一実施例を、図について説明する。第５
図において（１５） Ｇ；Ｉ強磁性体からなり、外周部
側面に、所定の深さと幅とピッチをもつ向をもたせたフ
ライホイール、（＋６）は真空容品（４）に固足された
積層鉄心で、その内径は前記フライホイールに）外径に
対して所定の空隙長をもつように配置されている。そし
て口１ｊ記鉄心（１６）には界磁巻ｌ１Ｍ（１２ａ ）
と電機予巻ＩｆＭ（ロ）とが装備されている。また、前
記空隙部分には、キャン（至）が挿入さねてぃて、電機
子鉄心（１６）、電機子巻線（ｌηおよび界磁巻ｍ（１
２ａ）が、大気圧下におかれるようになっている。なお
第６図及び第７図に、フライホイール（Ｌ５）の外周部
の溝部分を示す。
図において（１５） Ｇ；Ｉ強磁性体からなり、外周部
側面に、所定の深さと幅とピッチをもつ向をもたせたフ
ライホイール、（＋６）は真空容品（４）に固足された
積層鉄心で、その内径は前記フライホイールに）外径に
対して所定の空隙長をもつように配置されている。そし
て口１ｊ記鉄心（１６）には界磁巻ｌ１Ｍ（１２ａ ）
と電機予巻ＩｆＭ（ロ）とが装備されている。また、前
記空隙部分には、キャン（至）が挿入さねてぃて、電機
子鉄心（１６）、電機子巻線（ｌηおよび界磁巻ｍ（１
２ａ）が、大気圧下におかれるようになっている。なお
第６図及び第７図に、フライホイール（Ｌ５）の外周部
の溝部分を示す。
コ（Ｄ Ｍ Ｇの回転子構造および励磁の原理について
は、誘導十形同期機として公知のものであり、その他の
構成は第１図と同様であるから説明を省略する。
は、誘導十形同期機として公知のものであり、その他の
構成は第１図と同様であるから説明を省略する。
上述のように、ＭＧの回転子は真空中で回転することに
なるため、空転時の風損は大幅に減少すると共に、軸受
の個数、したがって軸受損失も減少し、更に軸長が短く
て済むために危険速度を上昇するので、性能を向上させ
ることができる。また、界磁巻線が固定子側に備えらね
ているため、回転子に発生する損失は溝の表面近傍で星
じる渦電流損失だけとなり、熱伝導によ、り軸端へ取り
出すことも口Ｊ能である。
なるため、空転時の風損は大幅に減少すると共に、軸受
の個数、したがって軸受損失も減少し、更に軸長が短く
て済むために危険速度を上昇するので、性能を向上させ
ることができる。また、界磁巻線が固定子側に備えらね
ているため、回転子に発生する損失は溝の表面近傍で星
じる渦電流損失だけとなり、熱伝導によ、り軸端へ取り
出すことも口Ｊ能である。
また、固定子は前記キャンによって真空部分から絶縁さ
ねているため、冷却に関しては強制空冷等の従来の冷却
法で十分である。
ねているため、冷却に関しては強制空冷等の従来の冷却
法で十分である。
なお、もしＭＧの導体の断面積か十分に大きく、中空導
体形式による直接冷却法が採用できるなら、上記実施例
に於けるようなキャンは不必要となる。
体形式による直接冷却法が採用できるなら、上記実施例
に於けるようなキャンは不必要となる。
上述のように、この発明によりは、風損、軸受損を小さ
くできると共に、危険速度も上昇し、重輩、寸法共に手
さくできるという極めて有利なフライホイールエネルギ
ー蓄積装置を得ることかできる。
くできると共に、危険速度も上昇し、重輩、寸法共に手
さくできるという極めて有利なフライホイールエネルギ
ー蓄積装置を得ることかできる。
第１図は従来のフライホイール発ｉｔ機を示す縦断面図
、第２図はフライホイールＭＧの結線を示す単線図、第
８図はフライホイールＭ（）の動作特性曲線、第４図は
フライ水イール発１１１ｆｆｉの運転スケジュール、第
５図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第６図及び第
７図は第４図の７ライホイ一ル回転子の溝の詳細ｉを示
す平面図及び断面図である。 図中、（２）は回転軸、（Ｓ）はラジアル軸受、（４Ｉ
はスラスト軸受、（６）は耐圧容器、（６）は排気ポン
プ、（マ）は排気管、（８）は軸シール、（ｇｌは８気
軸受、（財）＆１ＭＧ 、 （１２ａ）は界磁巻線、（
１２ｂ）は励磁制御装置、（１６ｉ） Ｇｔ溝付フライ
ホイール、に）は電機子鉄心、（ロ）は電機子巻線であ
る。 なお、図中同一符号は同一または相当する部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第３図 第４図
、第２図はフライホイールＭＧの結線を示す単線図、第
８図はフライホイールＭ（）の動作特性曲線、第４図は
フライ水イール発１１１ｆｆｉの運転スケジュール、第
５図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第６図及び第
７図は第４図の７ライホイ一ル回転子の溝の詳細ｉを示
す平面図及び断面図である。 図中、（２）は回転軸、（Ｓ）はラジアル軸受、（４Ｉ
はスラスト軸受、（６）は耐圧容器、（６）は排気ポン
プ、（マ）は排気管、（８）は軸シール、（ｇｌは８気
軸受、（財）＆１ＭＧ 、 （１２ａ）は界磁巻線、（
１２ｂ）は励磁制御装置、（１６ｉ） Ｇｔ溝付フライ
ホイール、に）は電機子鉄心、（ロ）は電機子巻線であ
る。 なお、図中同一符号は同一または相当する部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 強磁性体からなるフライホイール、このフライホイール
の回転軸、上記フライホイールを収容し、排気管を介し
て排気ポンプに接続された耐圧容器、この耐圧容器内に
おいて上記フライホイール回転軸を支承する軸受、及び
この軸受部の気密を保持する軸シールを備えたものにお
いて、上記フライホイール外周部側面に溝を設けると共
に、上記フライホイール外周部側面に対して向い合った
上記容器の内周部に積層鉄心を設け、この積層鉄心中に
電機子巻線と励磁巻線とを装備しフライホイールと回転
電機とを一体化したことを特徴とするフライホイール発
電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003590A JPS58123346A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | フライホイ−ル発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003590A JPS58123346A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | フライホイ−ル発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123346A true JPS58123346A (ja) | 1983-07-22 |
Family
ID=11561673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57003590A Pending JPS58123346A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | フライホイ−ル発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123346A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995027326A1 (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-12 | United Technologies Corporation | Adjustable airgap motor/generator for flywheel system |
| KR100398342B1 (ko) * | 2001-09-21 | 2003-09-19 | 현대자동차주식회사 | 차량용 교류 발전기 |
| WO2015156667A1 (en) * | 2014-04-07 | 2015-10-15 | S4 Energy B.V. | A flywheel system |
-
1982
- 1982-01-12 JP JP57003590A patent/JPS58123346A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995027326A1 (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-12 | United Technologies Corporation | Adjustable airgap motor/generator for flywheel system |
| KR100398342B1 (ko) * | 2001-09-21 | 2003-09-19 | 현대자동차주식회사 | 차량용 교류 발전기 |
| WO2015156667A1 (en) * | 2014-04-07 | 2015-10-15 | S4 Energy B.V. | A flywheel system |
| NL2012577A (en) * | 2014-04-07 | 2016-01-18 | S4 Energy B V | A flywheel system. |
| US10907701B2 (en) | 2014-04-07 | 2021-02-02 | S4 Energy B.V. | Flywheel system |
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