JPS5925902B2 - フライホイ−ルエネルギ蓄勢装置 - Google Patents
フライホイ−ルエネルギ蓄勢装置Info
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- JPS5925902B2 JPS5925902B2 JP54126026A JP12602679A JPS5925902B2 JP S5925902 B2 JPS5925902 B2 JP S5925902B2 JP 54126026 A JP54126026 A JP 54126026A JP 12602679 A JP12602679 A JP 12602679A JP S5925902 B2 JPS5925902 B2 JP S5925902B2
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- JP
- Japan
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- flywheel
- electromagnet
- energy storage
- vibration
- storage device
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/30—Flywheels
- F16F15/315—Flywheels characterised by their supporting arrangement, e.g. mountings, cages, securing inertia member to shaft
- F16F15/3156—Arrangement of the bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/55—Flywheel systems
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電気エネルギをフライホイールの回転慣性エ
ネルギに変換して蓄勢しておき、必要なときに再びフラ
イホイールの回転慣性エネルギを電気エネルギに変換し
て放勢するフライホイールエネルギ蓄勢装置に関するも
のである。
ネルギに変換して蓄勢しておき、必要なときに再びフラ
イホイールの回転慣性エネルギを電気エネルギに変換し
て放勢するフライホイールエネルギ蓄勢装置に関するも
のである。
最近、フライホイールエネルギ蓄勢装置の蓄勢能力の向
上が計られているが、この蓄勢能力を高めるためには、
フライホイールの慣性モーメントを大きくするか、回転
角速度を高める必要が°ある。
上が計られているが、この蓄勢能力を高めるためには、
フライホイールの慣性モーメントを大きくするか、回転
角速度を高める必要が°ある。
この大きい慣性効果を得るためにはフライホイールの直
径を大きくすれば良いが、フライホイールの大形化に伴
ってその重量が極めて大きくなり、数巨トンに達するよ
うな場合もある。
径を大きくすれば良いが、フライホイールの大形化に伴
ってその重量が極めて大きくなり、数巨トンに達するよ
うな場合もある。
このようにフライホイールの重量が極めて大きい場合に
は、フライホイールの自重によって軸たわみが生じ、振
動が増大するとともに回転軸を支持する軸受での摩擦損
失が増大するという問題がある。
は、フライホイールの自重によって軸たわみが生じ、振
動が増大するとともに回転軸を支持する軸受での摩擦損
失が増大するという問題がある。
この問題に対しては、回転軸を立形として軸たわみを防
ぐとともに、フライホイールに対向して電磁石をケーシ
ングに配置し、フライホイールの重量の大部分を電磁石
による吸引力で負担して軸受へのスラスト負荷荷重を軽
減することによって軸受での摩擦損失の低減を行なって
いる。
ぐとともに、フライホイールに対向して電磁石をケーシ
ングに配置し、フライホイールの重量の大部分を電磁石
による吸引力で負担して軸受へのスラスト負荷荷重を軽
減することによって軸受での摩擦損失の低減を行なって
いる。
一方、蓄勢能力を高めるためにフライホイールは高速で
回転する必要があるが、この高速回転に伴ってフライホ
イールは温度変化、遠心力等によって軸方向に変形を生
じ、そのため、フライホイールと上記電磁石との間隙幅
が変化し、吸引力に変化が生じる。
回転する必要があるが、この高速回転に伴ってフライホ
イールは温度変化、遠心力等によって軸方向に変形を生
じ、そのため、フライホイールと上記電磁石との間隙幅
が変化し、吸引力に変化が生じる。
この吸引力の変化を制御するため、一般的には、電磁石
に荷重変換器を介してケーシングに設置されている。
に荷重変換器を介してケーシングに設置されている。
すなわち、上記荷重変換器によって電磁石の吸引力を検
出し、この吸引力信号によって電磁石への励磁電流を制
御し、フライホイールと電磁石との間隙幅りの変化にか
かわらず常に一定の吸引力を発生するように制御される
、いわゆる一定荷重制御方式がとられている。
出し、この吸引力信号によって電磁石への励磁電流を制
御し、フライホイールと電磁石との間隙幅りの変化にか
かわらず常に一定の吸引力を発生するように制御される
、いわゆる一定荷重制御方式がとられている。
しかしながら、以上のように構成された装置では、装置
の大容量化に伴って電磁石の質量も大きくなり、電磁石
の質量Ｍｍと荷重変換器のばね定数に１とから定まるス
ラスト方向の共振周波数ω、（ω１Ｆ！Ｖ（〕１百乃が
低下し、この共振周波数ω１が第１図ａの曲線Ａで示す
ように使用回転数範囲に入る結果となり、フライホイー
ルからの外乱によって、回転数が上記共振周波数の近傍
になると、電磁石がスラスト方向に激しく振動する。
の大容量化に伴って電磁石の質量も大きくなり、電磁石
の質量Ｍｍと荷重変換器のばね定数に１とから定まるス
ラスト方向の共振周波数ω、（ω１Ｆ！Ｖ（〕１百乃が
低下し、この共振周波数ω１が第１図ａの曲線Ａで示す
ように使用回転数範囲に入る結果となり、フライホイー
ルからの外乱によって、回転数が上記共振周波数の近傍
になると、電磁石がスラスト方向に激しく振動する。
なお図中ωｍａｘは使用回転数の最大値を示すものであ
る。
る。
また、フライホイールにおいても、その質量Ｍと軸受の
ばね定数にとで定まるスラスト方向の共振周波数ω２（
ω２≠Ｊマア側）が低下し、この共振周波数ω２が第１
図ａの曲線Ｂで示すように使用回転数範囲に入り、フラ
イホイールの定常的な外乱、あるいは地震等の突発的な
外乱によって、フライホイールのスラスト方向の振動が
励起される。
ばね定数にとで定まるスラスト方向の共振周波数ω２（
ω２≠Ｊマア側）が低下し、この共振周波数ω２が第１
図ａの曲線Ｂで示すように使用回転数範囲に入り、フラ
イホイールの定常的な外乱、あるいは地震等の突発的な
外乱によって、フライホイールのスラスト方向の振動が
励起される。
以上のような電磁石およびフライホイールの振動に対し
て、電磁石の吸引力を制御することが困難になり、各共
振周波数ω１．ω２近傍ではスラスト振動振幅がフライ
ホイールと電磁石との間隙幅り以上となりフライホイー
ルと電磁石との接触を引起し、装置の破損を招くことに
なる。
て、電磁石の吸引力を制御することが困難になり、各共
振周波数ω１．ω２近傍ではスラスト振動振幅がフライ
ホイールと電磁石との間隙幅り以上となりフライホイー
ルと電磁石との接触を引起し、装置の破損を招くことに
なる。
この発明は、以上のような従来装置の大容量化によって
生じる問題を解決するためになされたもので、フライホ
イールと電磁石との少なくとも一方のスラスト方向の振
動を制御することによって、上記問題を解決することを
目的とするものである。
生じる問題を解決するためになされたもので、フライホ
イールと電磁石との少なくとも一方のスラスト方向の振
動を制御することによって、上記問題を解決することを
目的とするものである。
以下、図面に従ってこの発明のフライホイールエネルギ
蓄勢装置を説明する。
蓄勢装置を説明する。
第２図はこの発明による装置の一実施例の概略的な構成
図である 図において、１は発電電動機で、この発電電動機１は回
転子１１、フレーム１２、固定子１３およびころがり軸
受１４，１５によって構成されている。
図である 図において、１は発電電動機で、この発電電動機１は回
転子１１、フレーム１２、固定子１３およびころがり軸
受１４，１５によって構成されている。
２はフライホイールで、このフライホイール２は回転軸
２０を有し、この回転軸２０の上下端に配設されたころ
がり軸受２１．２２を介して回転自在にケーシング２３
内に支承され収納されている。
２０を有し、この回転軸２０の上下端に配設されたころ
がり軸受２１．２２を介して回転自在にケーシング２３
内に支承され収納されている。
またフライホイール２の回転軸２０と発電電動機１の回
転子１１とはカップリング３によって連結されるように
構成されている。
転子１１とはカップリング３によって連結されるように
構成されている。
フライホイール２の回転軸２０の下端部には円板２４が
固着され、この円板２４には所定の間隙を介して相対向
するパッド２５が配設され、上記円板２４とパッド２５
との間隙には外部に設けられた給油ポンプ（図示せず）
から粘性油が供給される。
固着され、この円板２４には所定の間隙を介して相対向
するパッド２５が配設され、上記円板２４とパッド２５
との間隙には外部に設けられた給油ポンプ（図示せず）
から粘性油が供給される。
この円板２４、パッド２５および粘性油によって油ダン
パ４を構成している。
パ４を構成している。
５は電磁石で、この電磁石５はフライホイール２の上面
に所定の間隙をもって対向して設けられており、ドーナ
ツ板形状である。
に所定の間隙をもって対向して設けられており、ドーナ
ツ板形状である。
電磁石５内には同心状の励磁コイル５１が埋設されてい
る。
る。
電磁石５は複数個の荷重変換器６および複数個のダンパ
７によってケーシング２３に装着されている。
７によってケーシング２３に装着されている。
荷重変換器６とダンパ７とは互いに並列に配列されてい
る。
る。
電磁石５の吸引力は荷重変換器６によって検出され、こ
の荷重変換器６からの検出信号によって外部に設けられ
た制御系（図示せず）が動作し、電磁石５の励磁電流が
制御されるように構成されている。
の荷重変換器６からの検出信号によって外部に設けられ
た制御系（図示せず）が動作し、電磁石５の励磁電流が
制御されるように構成されている。
すなわち、電磁石５とフライホイール２との間隙幅の変
化にかかわらず、一定の吸引力を発生するように調整さ
れている。
化にかかわらず、一定の吸引力を発生するように調整さ
れている。
つぎに、上述のように構成されたフライホイールエネル
ギ蓄勢装置の動作を説明する。
ギ蓄勢装置の動作を説明する。
エネルギの蓄勢は発電電動機１を電動機として使用し、
フライホイール２を回転駆動させ、電気エネルギをフラ
イホイール２の回転慣性エネルギに変換する。
フライホイール２を回転駆動させ、電気エネルギをフラ
イホイール２の回転慣性エネルギに変換する。
そしてエネルギの取出しは発電電動機１を発電機として
動作させ、フライホイール２に蓄勢された回転慣性エネ
ルギを電気エネルギに変換して放勢するものである。
動作させ、フライホイール２に蓄勢された回転慣性エネ
ルギを電気エネルギに変換して放勢するものである。
以上のように構成すれば、電磁石５の質量Ｍｍと荷重変
換器６のばね定数に１とから定まる共振点ω１近傍での
電磁石５の振動振幅は荷重変換器６と並列に配設された
ダンパγ（たとえば、油ダツシユポット、粘弾性体等）
の振動速度に比例する減衰作用によって第１図すの曲線
Ｃに示すように極めて小さく抑制することができる。
換器６のばね定数に１とから定まる共振点ω１近傍での
電磁石５の振動振幅は荷重変換器６と並列に配設された
ダンパγ（たとえば、油ダツシユポット、粘弾性体等）
の振動速度に比例する減衰作用によって第１図すの曲線
Ｃに示すように極めて小さく抑制することができる。
一方、フライホイール２の質量Ｍと主にころがり軸受２
１，２２のばね定数にとから定まる共振周波数ω２近傍
でのフライホイール２のスラスト方向の振動振幅の増大
は、フライホイール２の回転軸２０の下部に設置された
油ダンパ４の円板２４とパッド２５間に充満された粘性
油の粘性せん断にもとづく流体力学的なスクイズ油膜作
用によって減衰効果が発揮され、第１図すの曲線りに示
すように抑制することができる。
１，２２のばね定数にとから定まる共振周波数ω２近傍
でのフライホイール２のスラスト方向の振動振幅の増大
は、フライホイール２の回転軸２０の下部に設置された
油ダンパ４の円板２４とパッド２５間に充満された粘性
油の粘性せん断にもとづく流体力学的なスクイズ油膜作
用によって減衰効果が発揮され、第１図すの曲線りに示
すように抑制することができる。
なお、以上の実施例においては、油ダンパ４としてパッ
ド２５を円板２４の下側に設けた場合を示したが、第３
図に示すように、円板２４の上側に相対向するようにパ
ッド２５を装着しても同様の効果を得ることができる。
ド２５を円板２４の下側に設けた場合を示したが、第３
図に示すように、円板２４の上側に相対向するようにパ
ッド２５を装着しても同様の効果を得ることができる。
さらに、実施例では、フライホイール２の回転軸２０の
下部に油ダンパ４を設けたものを示したが、例えば第４
図に示すように、油ダンパ４をフライホイール２よりも
上方に設ける等、特に回転軸２０の下部でなくとも同様
の効果を得ることができる。
下部に油ダンパ４を設けたものを示したが、例えば第４
図に示すように、油ダンパ４をフライホイール２よりも
上方に設ける等、特に回転軸２０の下部でなくとも同様
の効果を得ることができる。
さらにまた、以上の実施例では、フライホイール２のス
ラスト振動を抑制するダンパ４と電磁石５のスラスト振
動を抑制するダスパ７との両方を備えている場合を示し
たが、各ダンパの設置はそれぞれの共振角振動数ω１．
ω２と使用最高角回転数ωｍａｘとの大小関係によって
、ダンパの配設の必要性は異なり、いずれか一方だけを
設けた場合でも各々の共振点での振動振幅の重畳作用が
軽減されるため、振動振幅をフライホイールと電磁石と
の間隙幅り以下に抑えることが可能である。
ラスト振動を抑制するダンパ４と電磁石５のスラスト振
動を抑制するダスパ７との両方を備えている場合を示し
たが、各ダンパの設置はそれぞれの共振角振動数ω１．
ω２と使用最高角回転数ωｍａｘとの大小関係によって
、ダンパの配設の必要性は異なり、いずれか一方だけを
設けた場合でも各々の共振点での振動振幅の重畳作用が
軽減されるため、振動振幅をフライホイールと電磁石と
の間隙幅り以下に抑えることが可能である。
以上のように、この発明のフライホイールエネルギ蓄勢
装置では、フライホイールのスラスト振動を抑制するタ
ッパと電磁石のスラスト振動を抑制するダンパとの少な
くとも一方のダンパを設けることによって、フライホイ
ールおよび電磁石の共振点近傍でのスラスト方向の振動
振幅を小さく抑制することができ、フライホイールエネ
ルギ蓄勢装置の大容量化しても慕い安全性および信頼性
を得ることができる。
装置では、フライホイールのスラスト振動を抑制するタ
ッパと電磁石のスラスト振動を抑制するダンパとの少な
くとも一方のダンパを設けることによって、フライホイ
ールおよび電磁石の共振点近傍でのスラスト方向の振動
振幅を小さく抑制することができ、フライホイールエネ
ルギ蓄勢装置の大容量化しても慕い安全性および信頼性
を得ることができる。
さらに、軸受の摩擦損失を小さくし、軸受の寿命を向上
させることができる。
させることができる。
第１図は装置の回転数とスラスト方向の振動振幅の状態
を示す振動説明図で、図ａは従来装置の振動説明図、図
すはこの発明の一実施例の装置の振動説明図、第２図は
この発明の一実施例の概略的な構成を示す構造図、第３
図および第４図はこの発明の他の実施例を説明する構造
図である。 図において、２はフライホイール、２０は回転軸、２３
はケーシング、４はダンパ、５は電磁石、６は荷重変換
器、７はタッパである。 なお、図中同一符号は各々同−又は相当部分を示す。
を示す振動説明図で、図ａは従来装置の振動説明図、図
すはこの発明の一実施例の装置の振動説明図、第２図は
この発明の一実施例の概略的な構成を示す構造図、第３
図および第４図はこの発明の他の実施例を説明する構造
図である。 図において、２はフライホイール、２０は回転軸、２３
はケーシング、４はダンパ、５は電磁石、６は荷重変換
器、７はタッパである。 なお、図中同一符号は各々同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 立形の回転軸を有するフライホイールをケーシング
内に設け、上記フライホイールに対向して、上記フライ
ホイールを磁気的に吸引し上記フライホイールを支える
軸受に加わる荷重を軽減する電磁石を荷重変換器を介し
て上記ケーシングに装着し、上記荷重変換器に加わる荷
重に応じて上記電磁石の励磁を制御するようにし、且つ
、次のイ、口のダンパのうち少なくとも一方のダンパを
設けたことを特徴とするフライホイールエネルギ蓄勢装
置。 （イ）フライホイールの回転軸に設けられ上記フライホ
イールのスラスト振動を制御するダンパ（ロ）電磁石と
ケーシングとの間に設けられ上記電磁石の振動を制御す
るダンパ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54126026A JPS5925902B2 (ja) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | フライホイ−ルエネルギ蓄勢装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54126026A JPS5925902B2 (ja) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | フライホイ−ルエネルギ蓄勢装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5649440A JPS5649440A (en) | 1981-05-06 |
| JPS5925902B2 true JPS5925902B2 (ja) | 1984-06-22 |
Family
ID=14924852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54126026A Expired JPS5925902B2 (ja) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | フライホイ−ルエネルギ蓄勢装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925902B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07115098B2 (ja) * | 1991-06-06 | 1995-12-13 | 城南特機株式会社 | 走行プレス装置 |
| JPH07167216A (ja) * | 1993-10-15 | 1995-07-04 | Minnesota Mining & Mfg Co <3M> | 回転体の振動緩和装置 |
-
1979
- 1979-09-28 JP JP54126026A patent/JPS5925902B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5649440A (en) | 1981-05-06 |
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