JPS58214041A - フライホイ−ル装置 - 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】 本発明は、電気エネルギをフライホイールの回転慣性エ
ネルギに変換して放勢する発電電動機直結のフライホイ
ール装置に関する。

このようなフライホイール装置においてエネル♀の貯蔵
能力の向上する手段として、従来からフライホイール回
転軸回シの慣性モーメントを犬きくしたシ、あるいは、
フライホイールの運転角度を高くするなどの対策がとら
れている。したがって、エネルギ密度の大きいフライホ
イール装置を実現するため、あるいは、回転慣性エネル
ギをできるだけ有効に利用し、装置としての変換効率を
高めるためには竪形回転機構造として構成することが望
ましい。また、同転体の重量の大部分をたとえば電磁石
あるいは永久磁石で吸引し、支持軸受へのスラスト負荷
荷重の軽減をはかシ、支持軸受における摩擦トルクによ
るエネルギ損失の低減を行っている。さらに、前記支持
軸受としては、高速回転での軸受寿命あるいは軸受損失
などの問題から、ピボット軸受などが使用されることが
多いＯ 第１図は、このようなフライホイール装装置の既に提案
されているもの８４ＩＩｔ成の概略を示す断面図である
。

第１図において、容器（１）は、円筒形の本体（２）と
、この本体（２）の上下端の７ランジ（８）、（４）に
固着された上下の蓋体（５１、（６）とによシ外気から
封鎖した完全密封容器を構成しており、この完全密封容
器（１）内は高真空状態を維持している。前記下部の蓋
体（６）は、その中央部が容器（１）内に突出するよう
に段部（ア）を有しており、蓋体（６）の下面には凹部
（８）が形成されている。また、前記蓋体（６）の中央
部には中心孔（９）が穿設されている。そして、前記蓋
体（６）の凹部（８）には、前記中心孔（９）に対応す
る凹部（１１）の形成された支持体−が嵌着して容器（
１）内の真空状態を維持するようになっている。

前記完全密封容器（１）内にはフライホイール（１２）
が配設されており、このフライホイール（１２）は、フ
ライホイールｒ旧と一体形成された回転軸（１８１に支
持されている。この回転軸０３）の上端には磁気軸受（
１４）の回転子の保持フレーム（２））が突設されてお
ｐｌこの回転子（１５）との間隔りをおくように前記蓋
体（６）には磁気軸受（ロ）の固定子＜１７）が埋設さ
れている。これらの回転子０５）および固定子ａＶ）は
、たとえば永久磁石とされ、相互に吸引するようになっ
ているｏ　ｔた、前記回転軸αＢ）の下端にはピボット
０８）が垂設されておシ、このピボット（ホ）の下端部
は蓋体（６）の中心孔（９）を挿通して支持体−の凹部
（１１）内に臨んでいる。

前記ピボット（ホ）の下端は凹部α℃内において、たと
えば粘性係数の高い潤滑油を浸したダンパ箱（図示せず
）に支持された軸受体（ピボット軸受）ａｌｌにより受
けられている。

さらに、前記回転軸（１Ｂ）の下端には、小ｍ＠蓋を目
的とした偏平なフラットモータ（財）の回転子Ｉｌ＋が
突設されておシ、このフラットモータ（財）の固定子（
転）は、蓋体（６）に固定されている。この固定子（ロ
））が蓋体（６）に固定されていのは、発生した熱を蓋
体（６）を介して外部に放出し得るようにするためであ
る。

つぎに、前述した構成の作用について説明する。

エネルギの貯蔵は、発電電動機（社）によシフライホイ
ール（（支）を回転駆動させ、フライホイール（１２１
の回転慣性エネルギとして変換して行なう。このときピ
ボット軸受（至）に加わるスラスト荷重を軽減しピボッ
ト軸受（至）の摩擦損失を低減するために、フライホイ
ール（ロ）、保持フレーム■）などの回転体の大部分の
重量を磁気軸受（ロ）で吸引している。また、この磁気
軸受（１４）は前記回転体を安定的に回転させるための
非接触軸受の働きもしている０この磁気軸受０４）によ
る吸引力の調整は、たとえば回転子（ロ）および固定子
０乃の間隙りを変化させることにより可能となる。さら
にまた、回転子（至））および固定子ＣｔＶ＞の磁石の
種類拳形状・寸法などによっても前記吸引力を調整する
ことができる。

ところで、フライホイール（２）の単位重量当りのエネ
ルギ密度ＩＷは、 σａ 〜＝　Ｋ　Ｘ　−（１） ρ で表示できる。ここで、Ｋは形状係数で、フライホイー
ル（増の形状によって定まる値であり、σ０は許容応力
、ρは比重量である。すなわち、比強度（σａ／ρ）の
大きい材料をフライホイール（２）の材質に選ぶことが
、エネ・ルギ密Ｅ１ｗを大きくすることになる０たとえ
ば、フライホイール（１２１の材質としては、複合材料
（ケブラ、カーボン）、あるいは金属材料であれはマル
エージング鋼などケ選択することになる０ しかし、既提案の構造においては、回転体（（２）。

０３）、μｓ）、（至）、（財）、休ｌ）が一体に形成
されているために、たとえば、フライホイール（（支）
の材質として、マルエージング鋼などを使用した場合、
製作コストが非常に高くなる。また、組立であるいは取
扱い上においても、不利な面がでてくる。

本発明は、前述した既提案のものにおける欠点を除去し
、安価に製造でき、しかも組立てを簡単に行なえるフラ
イホイール装置を提供することを目的としてなされたも
ので、フライホイールとともに回転する、回転体を構成
する部材を少なくとも２つに分割形成した上でボルトに
より結合したものである。

以下、本発明を図面に示す実施例にょシ説明する。なお
、前述した既提案のものと同一の構成については、図面
中に同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２図は本発明の実施例を示すものであり、フライホイ
ール（増に一体の回転軸ＱＢ）と、保持フレームα６）
、発電電動ｍ（社）の回転子（２１）およびピボット槃
〕はそれぞれはめ合い公差にょ多結合され、さらに、回
転軸０俤と保持フレームα６）はボルト（転））により
、また回転軸θＢ）と回転子（２１）はポル）Ｈ４，Ｈ
によりそれぞれ締着されている。

このような構成によれば、フライホイール（１２１、保
持フレーム０６）、回転子（２１）などの要素部品ごと
に適した材質を選択することが可能となる。また、第６
図は、第２図のフライホイール装置において、保持フレ
ーム０６）および回転子（２１１をフライホイール（嘗
の回転軸０８）に固定するだめのボルト（転））、（２
）今、−の位置を定めたものである。

フライホイール０２＞の遠心力による力の流れ（力Ｎ）
を考えてみると、たとえば実線（Ａ）〜（Ｆ）で示すよ
うに、フライホイール０匂の中央付近で、力線か回転軸
Ｏｓ）　０＋ｔｌに入り込む状態にある。またフライホ
イール（抑の中央部は、遠心力による応力が最もきびし
くなるところであり、ポル１１２ａ１．（２４４，（２
）うの穴が存在すれば応力集中により、さらに遠心力に
よる応力がきびしくなる。

これにより、フライホイール（２）の回転数ωを低くす
る必要がでてくる。

したがって、フライホイール（１２）の回転軸０３）に
取り付けられる保持フレームα（Ｉ）および回転子＠１
１のボルドー１．Ｎ、ｋｉの深さを、少なくともフライ
ホイール０６）の外周の厚みＨの範囲内より除外し、さ
らにボルト榊）、（財）、−の先端と７ライホイールα
６）との間隔ａと、回転軸０鶴の半径すとの間にａ≧ｂ
なる関係を充足せしめるようにすることが望址しい。

このような取付は状態にすることによシ、（１）式で示
したエネルギ密度！、の高いフライホイール装置を提供
できる。

また、各要素部品は、はめ合いでなく、焼きばめなどに
より締結し、後に、ボルトで固定してもよい。

以上説明したように、本発明に係るフライホイール装置
は、フライホイールとともに回転する、回転体を構成す
る部材を少なくとも２つに分割形　　　′成した上でボ
ルトにより結合したので、既提案のものよりも低価格で
、組立てやすいという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１■ｌは既提案のフライホイール装置を示す断面図、
第２図は本発明に係るフライホイール装置の実施例を示
す断面図、第６図は第２図の要部の拡大図である。 （１）・・客器　　　　　（２））１１０フライホイー
ル（１８）・・回転軸　　　　α６）・・保持フレーム
（Ｉ８）−・ピボット　　　体１）・・回転子−）・・
ボルト 代理人　葛　野　信　− 第１Ｅ １４ 第２Ｅ ４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発電電動機の回転子とフライホイールを回転軸に
   より接続し、この回転軸を上下の軸受により支持するよ
   うにしたフライホイール装置において、前記フライホイ
   ールとともに回転する同転体を構成する部材を少なくと
   も２つに分割形成した上でボルトにより結合したことを
   特徴とするフライホイール装置。
2. （２）前記ボルトをフライホイールの上面および下面ま
   で到達しないようにした特許請求の範囲第１項記載のフ
   ライホイール装置〇