KR20130081205A

KR20130081205A - 변속 드라이브를 갖는 플라이휠 시스템

Info

Publication number: KR20130081205A
Application number: KR1020127026164A
Authority: KR
Inventors: 프레드릭 이. 모건; 크리스토퍼 브이. 바론
Original assignee: 프레드릭 이. 모건; 크리스토퍼 브이. 바론
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2013-07-16
Also published as: CN102906976A; EP2539992A2; WO2011112448A2; US20110290051A1; WO2011112448A3; BR112012022572A2

Abstract

회전가능한 플라이휠에 연결하는 회전가능한 제 1 구동 판을 가질 수 있는 플라이휠 시스템용 변속 드라이브에 관한 것이다. 제 1 구동 판은 회전축을 중심으로 위치될 수 있고, 회전축에 대해 일반적으로 측방향으로, 교차하며 또는 횡방향으로 놓이는 구동 면을 가질 수 있다. 회전가능한 제 1 구동 휠은 제 1 구동 판의 구동 면과 맞물림하며 구동 면에 의해 구동되는 외주를 가질 수 있다. 발전기는 제 1 구동 휠에 회전가능하게 연결될 수 있다. 제 1 액추에이터는 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 제 1 구동 판 상의 반경 방향 구동 면 장소(location)에 대한 제 1 구동 휠의 위치(position)를 제어할 수 있다.

Description

변속 드라이브를 갖는 플라이휠 시스템 {FLYWHEEL SYSTEM WITH A VARIABLE SPEED DRIVE}

본 출원은 2010년 3월 8일자로 출원된 미국 가특허출원 제 61/311,627 호를 우선권 주장한다. 상기 출원의 전체 교시들은 참조로서 본원에 내재된다.

발전용으로 사용되는 플라이휠 시스템들은 발전을 위해 발전기를 구동시키는 회전가능한 플라이휠을 포함할 수 있다. 오랜 시간 사용하는 동안, 플라이휠의 회전 속도는 감소한다. 일부 상황들에서, 예컨대 발전기가 교류(AC) 발전기라면, 이는 문제가 될 수 있다.

본 발명은, 소망한다면, 발전기를 일정한 회전 속도로 구동할 수 있는 변속 드라이브를 갖는 플라이휠 시스템을 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 변속 드라이브는 회전가능한 플라이휠에 연결하기 위한 회전가능한 제 1 구동 판을 가질 수 있다. 제 1 구동 판은 회전축을 중심으로 위치되고 회전축에 대해 일반적으로 측방향으로, 교차하여 또는 횡방향으로 놓이는 구동 면을 가질 수 있다. 회전가능한 제 1 구동 휠은 제 1 구동 판의 구동 면과 맞물림하며 그리고 구동 면에 의해 구동되는 외주를 가질 수 있다. 발전기는 제 1 구동 휠에 회전가능하게 연결될 수 있다. 제 1 액추에이터는 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 제 1 구동 판 상의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 1 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다.

특별한 실시예들에서, 제어 시스템은, 제 1 구동 판의 회전 속도를 변화시킴으로써 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해서 제 1 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다. 제 1 구동 휠은 제 1 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 1 액추에이터는 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다. 모터와 같은 회전가능한 동력원이 포함될 수 있다. 회전가능한 제 2 구동 휠이 회전가능한 동력원에 연결될 수 있다. 회전 가능한 제 2 구동 판이 회전가능한 플라이휠에 연결될 수 있다. 제 2 구동 판은 회전축을 중심으로 위치되며 회전축에 대해 일반적으로 측방향으로, 교차하여 또는 횡방향으로 놓이는 구동 면을 가질 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 판, 그리고 이에 따라 회전 가능한 플라이휠을 회전가능하게 구동하기 위해서 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 가질 수 있다. 제 2 액추에이터는 제 2 구동 판, 그리고 이에 따라 플라이휠을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 제 2 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어할 수 있다. 제어 시스템은, 제 2 구동 판을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 제 2 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 2 액추에이터는 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다.

본 발명은, 또한, 수평의 플라이휠 샤프트 상에 장착되며 그리고 회전축을 중심으로 회전될 수 있는 회전가능한 플라이휠을 포함하는 플라이휠 시스템을 제공할 수 있다. 발전기 드라이브 조립체는, 플라이휠에 의해 구동될 수 있다. 발전기 드라이브 조립체는, 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착되는 제 1 구동 판을 포함할 수 있고, 회전축에 대해 일반적으로 측방향으로, 교차하여 또는 횡방향으로 놓이는 구동 면을 가질 수 있다. 회전가능한 제 1 구동 휠은 제 1 구동 판의 구동 면과 맞물림하며 그리고 그에 의해 구동되는 외주를 가질 수 있다. 발전기는 제 1 구동 휠에 회전가능하게 연결될 수 있다. 제 1 액추에이터는 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 제 1 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 장소에 대한 제 1 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다.

특별한 실시예들에서, 제어 시스템은 제 1 구동 판의 회전 속도를 변화시킴으로써 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해 상기 제 1 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다. 제 1 구동 휠은 제 1 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 1 액추에이터는 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다. 플라이휠 시스템은 플라이휠을 소망하는 속도로 구동하는 드라이브 조립체를 포함할 수 있다. 드라이브 조립체는 모터와 같은 회전가능한 동력원을 포함할 수 있다. 회전가능한 제 2 구동 휠은 회전가능한 동력원에 연결될 수 있다. 회전가능한 제 2 구동 판은 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착될 수 있고, 회전축에 대해 일반적으로 측방향으로, 교차하여, 또는 횡방향으로 놓이는 구동 면을 가질 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 판 및 플라이휠을 회전가능하게 구동하기 위해 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 가질 수 있다. 제 2 액추에이터는 제 2 구동 판 및 플라이휠을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 제 2 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어할 수 있다. 제어 시스템은 제 2 구동 판 및 플라이휠을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 제 2 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 2 액추에이터는 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다. 제 1 및 제 2 구동 판들은 플라이휠의 마주하는 측면들 상에 위치될 수 있고, 플라이휠로부터 이격될 수 있다. 제 1 및 제 2 구동 판들의 구동 면들은, 제 1 및 제 2 구동 휠들이 일반적으로 플라이휠 샤프트에 대한 마주하는 축 방향들에서 제 1 및 제 2 구동 판들에 힘을 부과할 수 있도록 플라이휠에 대해 바깥쪽으로 마주할 수 있다. 엔클로져(enclosure)가 플라이휠을 둘러쌀 수 있다. 제 1 및 제 2 구동 판들은 엔클로져 외부에 위치될 수 있다.

본 발명은, 또한, 회전축에 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전가능한 제 1 구동 판을 회전축을 중심으로 위치되는 회전가능한 플라이휠에 연결하는 단계를 포함하는 플라이휠 시스템용 변속 드라이브를 갖는 발전기를 구동하는 방법을 제공할 수 있다. 제 1 구동 휠의 외주는 제 1 구동 휠을 구동시키기 위해서 제 1 구동 판의 구동 면과 맞물림할 수 있다. 발전기는 제 1 구동 휠에 회전가능하게 연결될 수 있다. 제 1 액추에이터는 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 1 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다.

특별한 실시예들에서, 제 1 구동 휠의 위치는 제 1 구동 판의 회전 속도를 변화시킴으로써 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 제 1 구동 휠은 제 1 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 1 액추에이터는 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다. 모터와 같은 회전가능한 동력원이 제공될 수 있다. 회전가능한 제 2 구동 휠이 회전가능한 동력원에 연결될 수 있다. 회전가능한 제 2 구동 판은, 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 가지며 회전축을 중심으로 위치되는 회전가능한 플라이휠에 연결될 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 판 그리고 이에 따라 회전가능한 플라이휠을 회전 가능하게 구동하기 위해 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 가질 수 있다. 제 2 액추에이터는 제 2 구동 판 및 플라이휠을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 제 2 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 장소에 대한 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어할 수 있다. 제 2 구동 휠의 위치는 제 2 구동 판을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 2 액추에이터는 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다.

본 발명은, 또한, 회전가능한 플라이휠을, 수평의 플라이휠 샤프트 상에 장착하며 그리고 회전축을 중심으로 플라이휠을 회전시키는 단계를 포함하는 플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법을 제공할 수 있다. 발전기 드라이브 조립체는, 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전가능한 제 1 구동 판을, 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착함으로써 플라이 휠에 의해 구동될 수 있다. 회전가능한 제 1 구동 휠의 외주는 제 1 구동 휠을 구동시키기 위해 제 1 구동 판의 구동 면과 맞물릴 수 있다. 발전기는 제 1 구동 휠에 회전가능하게 연결될 수 있다. 제 1 액추에이터는, 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해서 제 1 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 1 구동 휠의 위치를 제어할 수 있다.

특별한 실시예들에서, 제 1 구동 휠의 위치는, 제 1 구동 판 및 플라이휠들의 회전 속도를 변화시킴으로써 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 제 1 구동 휠은, 제 1 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 1 액추에이터는 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다. 플라이휠은 드라이브 조립체에 의해 소망하는 속도로 구동될 수 있다. 모터와 같은 회전가능한 동력원이 제공될 수 있다. 회전가능한 제 2 구동 휠이 회전가능한 동력원에 연결될 수 있다. 회전가능한 제 2 구동 판은 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 가질 수 있고 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착될 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 판 및 플라이휠을 회전가능하게 구동하기 위해서 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 가질 수 있다. 제 2 액추에이터는, 제 2 구동 판 및 플라이휠을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 제 2 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어할 수 있다. 제 2 구동 휠의 위치는 제 2 구동 판 및 플라이휠을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 제 2 구동 휠은 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 제 2 액추에이터는 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어할 수 있다. 제 1 및 제 2 구동 판들은, 플라이휠로부터 이격되게 플라이휠의 마주하는 측면들 상에 위치될 수 있다. 제 1 및 제 2 구동 휠들이 일반적으로 마주하는 축 방향들로 제 1 및 제 2 구동 판들에 힘을 부과하도록 제 1 및 제 2 구동 판들의 구동 면들이 플라이휠에 대해 바깥쪽으로 지향시킬 수 있다. 엔클로져가 플라이휠을 둘러싸며, 제 1 및 제 2 구동 판들은 엔클로져 외부에 위치될 수 있다.

위의 설명은 동일한 도면 부호가 상이한 도면들 전반에 걸쳐 동일한 구성 요소들을 지칭하는 첨부 도면들에 도시된 바와 같은, 본 발명의 예시적 실시예들에 대한 이후의 더욱 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 도면들은 항상 축척대로 도시된 것이 아니며, 대신에 본 발명의 실시예들을 예시할 때 강조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 플라이휠 시스템의 일 실시예에 대한 사시도이며,
도 2 및 도 3은 모터 구동 조립체의 일 실시예에 대한 사시도이며,
도 4는 반대쪽에서 본, 도 1의 플라이휠 시스템에 대한 사시도이며,
도 5 및 도 6은 발전기 구동 조립체의 일 실시예에 대한 사시도이며,
도 6a는 제어 시스템의 일 실시예에 대한 개략도이며,
도 7은 본 발명의 플라이휠 시스템의 다른 실시예에 대한 사시도이며,
도 8은 도 7의 플라이휠 시스템의 평면도이며,
도 9는 도 8의 플라이휠 시스템의 단면도이며,
도 10은 모터 구동 조립체의 다른 실시예에 대한 사시도이며,
도 11은 도 10의 모터 구동 조립체에 대한 단부도이며,
도 12는 도 11의 모터 구동 조립체에 대한 단면도이며,
도 13은 발전기 구동 조립체의 다른 실시예에 대한 사시도이며,
도 14는 도 13의 발전기 구동 조립체에 대한 단부도이며,
도 15는 도 14의 발전기 구동체에 대한 단면도이며,
도 16은 구동 휠의 다른 실시예에 대한 사시도이며,
도 17은 도 16의 구동 휠에 대한 정면도이며,
도 18은 구동 판의 일 실시예에 대한 후면 사시도이며,
도 19는 도 18의 구동 판에 대한 후면도이며,
도 20은 구동 휠의 다른 실시예에 대한 단면도이며,
도 21은 도 20의 구동 휠의 확대부를 도시하는 도면이며,
도 22는 구동 휠의 다른 실시예에 대한 단면도이며,
도 23은 구동 휠의 다른 실시예의 일부분에 대한 확대 단면도이며,
도 24는 구동 휠의 또 다른 실시예에 대한 단면도이며,
도 25는 구동 조립체의 다른 실시예의 일부분에 대한 평면도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 일 실시예에서 본 발명은 모터 구동 조립체(16)에 회전가능하게 연결되는 플라이휠(12)(윈도우를 통해 본 플라이휠 엔클로져 또는 하우징(20) 내측에 보이는 부분들), 및 지지 또는 장착 프레임 또는 스탠드(34) 상의 발전기 구동 조립체(18)를 갖는 플라이휠 시스템(25)을 제공할 수 있다. 엔클로져(20) 내의 환경은 진공 상태 하에 있을 수 있거나 저밀도 가스를 가질 수 있다. 모터 구동 조립체(16)는 플라이휠(12)을 축(A)을 중심으로 소망하는 회전 속도까지 될 수 있게 하며, 그리고 플라이휠(12)을 구동시키는 속도를 조절하도록 조절될 수 있다. 발전기 구동 조립체(18)는 플라이휠(12)이 회전하는 속도와 무관하게, 1800 RPM과 같은 소망하는 또는 일정한 속도로 발전기(10a)를 구동시키도록 조절될 수 있다. 플라이휠(12)은 모터 구동 조립체(16)에 의해 1000 RPM 초과, 예를 들어 일부 실시예들에서는, 3000 RPM 내지 6000 RPM 범위로, 그리고 일부 실시예들에서는, 약 10,000 RPM 이하로 회전될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 모터 구동 조립체(16)는 모터(10)를 포함할 수 있다. 모터(10)는 AC 또는 DC 모터일 수 있으며, 소망하는 속도, 예를 들어 3600 RPM 이하로 회전될 수 있다. 다른 실시예들에서, 회전 속도는 변화될 수 있다. 모터 구동 라운드형(round)의 회전가능한 부재 또는 휠(2)은 회전가능한 구동 샤프트(24), 및 축(B)을 중심으로 하는 볼 스핀들 샤프트(3)일 수 있는 구동 휠 샤프트에 의해 모터(10)에 회전가능하게 연결될 수 있다. 구동 휠(2)의 림 또는 외부 둘레 또는 외주(26)는 라운드형의 회전가능한 모터 구동 부재 또는 판(11)을 구름식 접촉 방식으로 맞물림하는 구동 면을 가질 수 있다. 외주(26)는 구동 면(28)과 접촉하는 좁은 각도의 리지 또는 크라운(76)을 가질 수 있다. 구동 면(28)은 구동 판(11) 및 플라이휠(12)의 회전 축(A)에 대해, 일반적으로 측방향으로, 교차하여 또는 횡방향으로 그리고 법선 방향으로 또는 수직하게 신장되고 위치되거나 놓일 수 있다. 구동 판(11)은 공통의 회전축(A)을 중심으로 한 회전을 위해 플라이휠 샤프트(14) 상의 플라이휠(12)에 연결될 수 있다. 축(A)은 모터(10)의 샤프트(24), 샤프트(3) 및 축(B)에 대해 교차하여, 횡방향으로, 90 °또는 수직하게 위치될 수 있다. 구동 판(11)의 평탄면 상에서의 구동 휠(2)의 림의 구름식 맞물림에 의해 샤프트(14)의 회전축(A)을 중심으로 구동 판(11)과 샤프트(14)를 회전시킴으로써, 또한 플라이휠(12)을 회전시킨다. 이러한 구성은 횡단, 90 °, 수직, 또는 직각 전달을 형성할 수 있다. 플라이휠(12)은 프레임(34)에 고정되는 베어링 받침대들 또는 마운트들(32)(도 4) 상에, 유체역학적 베어링들과 같은 베어링들(30) 또는 자기 또는 볼 베어링들과 같은 다른 적합한 베어링들에 의해 지지되고 수평 축(A)을 따라 놓이는 샤프트(14)에 대해 직각으로 위치될 수 있다. 모터(10)의 샤프트(24)는 볼 스플라인 샤트트(3)에 연결될 수 있고, 이들 샤프트 모두는 축(B) 상에 수평방향으로 위치될 수 있다. 구동 휠(2)의 수평 또는 선형 위치(예를 들면, 구동 휠(2)과 모터(10) 사이의 거리)는 화살표에 의해 나타내는 바와 같이, 축(B)을 따라 구동 휠 샤프트 또는 볼 스플라인 샤프트(3)를 따라 선형으로 또는 길이방향으로, 그리고 구동 판(11)에 대해 측방향으로 또는 반경 방향으로, 구동 휠(2)을 병진 운동, 이동 또는 슬라이딩할 수 있는 선형 액추에이터(4)에 의해 조정될 수 있다. 구동 휠(2)은 구동 휠 샤프트 또는 볼 스플라인 샤프트(3)에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에, 또한 구동 휠(2)이 구동 휠 샤프트 또는 볼 스플라인 샤프트(3) 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다.

구동 휠(2)의 선형 위치를 이동시킴으로써 구동 면(28) 또는 구동 판(11)의 중앙 및 축(A)에 대한 구동 판(11) 상의 구동 휠(2)의 반경 방향 접촉 위치가 변화하여, 구동 휠(2)이 구동 판(11) 및 이에 따라 플라이휠(12)을 구동하는 회전 속도 및 구동비를 변경한다. 결과적으로, 구동 판(11) 및 플라이휠(12)을 더 느리게 구동하기 위해, 구동 휠(2)은 구동 판(11)의 외부 림 근처 및 중앙 및 축(A)으로부터 이격하여 구동 판(11)을 접촉하기 위해 반경 방향으로 조정될 수 있다. 구동 판(11) 및 플라이휠(12)을 더 빠르게 구동하기 위해, 구동 휠(2)은 구동 판(11)의 중앙 및 축(A)에 대해 더 근접하게 구동 판(11)을 접촉하기 위해 반경 방향으로 조정될 수 있다. 모터(10) 및 선형 액추에이터(4)는 제어 시스템(60)(도 6a)에 연결될 수 있으며, 이 제어 시스템은 제어기(64), 센서들(62) 및 플라이 휠(12)의 소망하는 속도를 얻기 위해 구동 판(11)에 대해 구동 휠(2)의 반경 방향 위치를 조정하기 위해 사용되는 전자 기기(electronics)를 가질 수 있다. 센서들(62)은 플라이휠(12), 샤프트(14), 구동 판(11), 구동 휠(2), 선형 액추에이터(4), 및 모터(10)의 모두 또는 일부와 관련된 다양한 위치 센서들 및 회전 속도 센서들을 포함할 수 있다. 모터 구동 조립체(16)는 피봇 허브(8)를 가지는 피봇 프레임(7)과 같은, 가동 또는 위치설정가능한 프레임에 장착될 수 있으며, 피봇 허브는 구동 판(11)과의 수평방향 또는 측방향 압력 맞물림 또는 견인(traction)시에 구동 휠(2)을 위치설정하도록 또는 맞물림 해제를 위해 유압 또는 공압 실린더와 같은 액추에이터가 피봇 프레임(7)을 이동 또는 피봇하는 것을 허용한다.

도 3을 참조하면, 선형 액추에이터(4)는 선형 액추에이터(4)에 의해 선형으로 작동되거나 이동될 때 구동 휠(2)의 선형 운동을 안내하는 안내 샤프트(5)를 미끄러짐 가능하게 안내하기 위한 선형 베어링 하우징 또는 조립체(6)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 선형 액추에이터는 왕복운동하는 액추에이터 로드 또는 베어링 하우징 리테이너(9) 또는 안내 샤프트(5)를 이동시키기 위한 다른 적합한 가동의 작동 부재를 가질 수 있거나, 안내 샤프트들(5) 중 하나일 수 있다. 베어링 하우징 리테이너(9)는 베어링 하우징 커플러(1)에 고정될 수 있고, 안내 샤프트들(5)을 위한 장착면으로서 작용할 수 있다. 베어링 하우징 커플러(1)는 회전하지 않는 선형 액추에이터(4)에 의해 볼 스플라인 샤프트(3)를 따라 수평방향으로 또는 선형으로 병진운동하는 것을 포함하면서, 구동 휠(2)이 구동 휠 샤프트 또는 볼 스플라인 샤프트(3)에 의해 회전하는 것을 허용하는 베어링을 수용한다. 볼 스플라인 샤프트(3)는 피봇 프레임(7)에 장착되고 구동 휠(2)의 마주하는 측면들 상에 서로로부터 이격되는 베어링들(48)을 가지는 2 개의 브래킷들(23)에 의해 회전가능하게 지지될 수 있다. 선형 액추에이터(4) 및 선형 베어링 하우징(6)은 말단 브래킷(23)에 장착될 수 있고, 나타낸 바와 같이 축(B)으로부터 약간 오프셋될 수 있다. 피봇 프레임(7)은 구동 휠(2)을 위한 공차를 제공하기 위한 개구(27)를 가질 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 발전기 구동 조립체(18)는 모터 구동 조립체(16)로부터 플라이휠(12)의 마주하는 축방향 측면 상에 위치될 수 있고 모터 구동 조립체(16)의 구조와 유사한 구조를 가질 수 있다. 발전기 구동 조립체(18)는 회전하는 라운드형(round) 발전기 구동 부재 또는 구동 판(11a)을 포함할 수 있고, 라운드형 발전기 구동 부재 또는 플레이트는 샤프트(14)에 장착되고 이에 따라 플라이휠(12)의 회전에 의해 샤프트(14)의 축을 중심으로 그리고 공통 회전 축선(A)을 중심으로 구동된다. 발전기 구동 라운드형의 회전가능한 부재 또는 휠(2a)은 축(C)을 중심으로 구동 샤프트(36) 및 볼 스플라인 샤프트(3a)일 수 있는 구동 휠 샤프트에 의해 발전기(10a)에 회전가능하게 장착될 수 있으며, 그리고 화살표들에 의해 나타내는 바와 같이, 볼 스플라인 샤프트(3a) 및 축(C)을 따라 선형으로 또는 길이방향으로 그리고 구동 플레이트(11a)에 대해 측방향으로 또는 반경 방향으로 병진운동, 이동 또는 슬라이딩될 수 있다. 구동 휠(2a)은 볼 스플라인 샤프트(3a)에 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 볼 스플라인 샤프트(3a) 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 된다. 축(C)은 수평방향으로 배향될 수 있고 축(A)에 대해 직각으로 또는 수직하게 교차, 횡단할 수 있으며, 축(B)에 대해 평행할 수 있다. 구동 휠(2a)의 외부 림, 외부 둘레 또는 외주(26)는 구름식 접촉되는 구동 판(11a)의 구동 면(28)과 맞물리는 구동 면을 가질 수 있다. 외주(26)는 구동 면과 접촉하는 좁은 환형상 릿지 또는 크라운(crown; 76)을 가질 수 있다. 구동 면(28)은 구동 판(11a) 및 플라이휠(12)의 회전 축(A)에 대해, 일반적으로 측방향으로, 교차하여 또는 횡방향으로 그리고 법선 방향으로 또는 수직하게 신장되거나, 위치되거나 또는 놓일 수 있는 구동 판(11a)의 편평하거나 평평한 표면일 수 있다. 결과적으로, 발전기 구동 조립체(18)는 또한 횡방향 또는 직각 전달을 가질 수 있고, 축(A)을 중심으로 플라이휠(12) 및 구동 플레이트(11a)의 회전은 축(C)을 중심으로 구동 휠(2a)을 회전하도록 그리고 전기를 발생하도록 발전기(10a)를 터닝하도록 구동 휠(2a)을 구동 또는 구를 수 있다.

구동 플레이트(11a)의 중앙, 발전기(10a), 구동 면(28) 또는 축(A)에 대한 구동 휠(2a)의 수평 또는 선형 위치는, 발전기(10a)의 구동비 및 구동 속도를 제어하기 위해 구동 판(11a)의 구동 면(28) 정면(face) 상의 상이한 반경 방향 위치와 맞물리도록 선형 액추에이터(4a)에 의해 자동적으로 조정될 수 있어 발전기(10a)가 플라이휠(12)이 회전하는 속도와 무관하게, 1800 RPM과 같은, 일정한 소망하는 속도로 연속적으로 회전될 수 있다. 예를 들면, 플라이휠(12)의 회전 속도가 변화되고 시간에 걸쳐 감소됨에 따라, 선형 액추에이터(4a)는 발전기(10a)의 동일한 소망하는 속도, 예를 들어 1800 RPM을 유지하도록 구동 판(11a)의 중앙 및 축선(A)에 근접하게 구동 휠(2a)을 자동적으로 반경 방향으로 이동시킬 수 있다. 플라이휠(12)의 속도가 변화 및 증가한다면, 구동 휠(2a)은 축(A)으로부터 이격하여 구동 판(11a) 상의 외부 반경 방향 위치로 이동할 수 있다. 예를 들면 발전기가 AC 발전기일 때, 발전기(10a)를 일정한 속도로 회전하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 1800 RPM은 60 Hz 출력 주파수에 대해 적합할 수 있고, 1500 RPM은 50 Hz에 대해 적합할 수 있다. 다른 실시예들에서, 발전기는 DC 발전기일 수 있다. 선형 액추에이터(4a) 및 발전기(10a)는 소망하는 속도를 유지하기 위해 자동 조정을 가능하게 하는 전자 기기 및 센서들(62)을 가질 수 있는 제어 시스템(60)에 연결될 수 있다. 센서들(62)은 플라이휠(12), 샤프트(14), 구동 플레이트(11a), 구동 휠(2a), 선형 액추에이터(4a) 및 발전기(10a) 중 일부 또는 모두와 관련된 다양한 위치 센서 및 회전 속도 센서들을 포함할 수 있다. 선형 액추에이터(4a)는 선형 액추에이터(4)와 유사할 수 있다. 구동 휠(2a)은 또한 유압 또는 공압 실린더와 같은, 액추에이터에 의해, 가동 또는 위치설정가능한 피봇 프레임(7a) 및 피봇 허브(8a)에 의해 구동 판(11a)과의 수평 또는 측방향 압력 맞물림 또는 견인으로 또는 맞물림 해제를 위해 이동 또는 위치될 수 있으며 예를 들면 피봇될 수 있다.

도 6을 참조하면, 선형 액추에이터(4a)는 선형 액추에이터(4a)에 의해 선형으로 작동되거나 이동될 때 구동 휠(2a)의 선형 이동을 안내하는 안내 샤프트들(5a)을 미끄러짐 가능하게 안내하기 위한 선형 베어링 하우징 또는 조립체(6a)를 가질 수 있다. 베어링 하우징 리테이너(9a)는 베어링 하우징 커플러(1a)에 고정될 수 있고 안내 샤프트(5a)를 위한 장착면으로서 작용한다. 베어링 하우징 커플러(1a)는, 회전하지 않는 선형 액추에이터(4a)에 의해 볼 스플라인 샤프트(3a)를 따라 수평으로 또는 선형으로 병진운동하는 것을 포함하면서, 구동 휠(2a)이 구동 휠 샤프트 또는 볼 스플라인 샤프트(3a)에 의해 회전하는 것을 허용하는 베어링들을 포함한다. 볼 스플라인 샤프트(3a)는 피봇 프레임(7a)에 장착되고 구동 휠(2a)의 마주하는 측면들 상에 서로로부터 이격되는 베어링들(48)을 갖는 2 개의 브래킷들(23a)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 선형 액추에이터(4a) 및 선형 베어링 하우징(6)은 말단 브래킷(23a)에 장착될 수 있고, 나타낸 바와 같이 축(C)으로부터 약간 오프셋될 수 있다. 피봇 프레임(7a)은 구동 휠(2a)을 위한 공차를 제공하기 위한 개구(27a)를 가질 수 있다.

모터 구동 조립체(16)는 플라이휠(12)이 소망하는 속도까지 될 수 있게 하고 그 후 맞물림 해제하며, 플라이휠(12)이 자유롭게 회전하는 것을 허용한다. 발전기 구동 조립체(18)는 플라이휠(12)에 의해 구동되어 발전할 수 있도록 소망하는 시간에 맞물릴 수 있다. 모터 구동 조립체(16)는 플라이휠(12)이 소망하는 회전 속도까지 다시될 수 있게 하기 위해 플라이휠(12)과 주기적으로 재맞물림될 수 있고, 이는 발전 이전, 발전중 또는 발전 이후일 수 있다. 모터 구동 조립체(16)와 발전기 구동 조립체(18) 양자가 동시에 맞물림되는 경우가 있을 수 있다. 모터 구동 조립체(16), 모터(10), 발전기 구동 조립체(18) 및/또는 발전기(10a)는 일부 실시예들에서 클러치들을 포함할 수 있다. 이는 구동 휠들(2 및/또는 2a)이 구동 판들(11 및 11a)과 맞물린 채로 남아있는 것을 허용할 수 있다. 모터(10), 발전기(10a), 플라이휠(12), 구동 판들(11, 11a) 및 구동 휠들(2, 2a)의 회전 방향은 원하는대로 선택될 수 있다. 구동 휠들(2 및 2a)이 구동 판들(11 및 11a)과 접촉하는, 축(A)의 측면은 회전 방향들을 결정하기 위해 선택될 수 있다.

도 7 ~ 도 19를 참조하면, 다른 실시예에서, 모터 구동 조립체(16)의 모터(10)는 직경이 약 120 인치, 폭이 48 인치, 그리고 약 85,000 파운드인, 플라이휠(12)을 구동시키는 500 HP 모터일 수 있다. 플라이휠(12)의 크기와 중량은 변경될 수 있는 것으로 이해된다. 플라이휠(12)은 플라이휠 샤프트(14) 상에 장착되거나 또는 구조될 수 있고, 예컨대 수지들 및 접착제들과 함께 결합되는 금속성 와이어들을 포함할 수 있는, 복합재 재료들로 성형될 수 있다. 플라이휠(12)의 일부 실시예들은, 그 내용들이 본원에 그 전체가 인용됨으로써 참조되는, 2010 년 4 월 8 일에 공개된, 공보 번호 US 2010/0083790 에 설명된 것과 유사한 구성을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 플라이휠(12)은 금속 또는 다른 적절한 재료들 또는 방법들로 성형될 수 있다. 플라이휠 샤프트(14)의 직경은, 나타낸 것과 같이 2 개의 스텝들에 의해서와 같이, 단부들에서 줄어들 수 있거나, 대안적으로는 일정한 직경을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 모터(10) 및 플라이휠(12)의 크기 뿐만 아니라 형상 및/또는 구성은 변경될 수 있다. 리테이닝(retaining) 안내 브래킷들(33)은 피봇 프레임들(7 및 7a) 중 하나 또는 양단부들의 상부 표면을 이동 가능하게 포획(capturing) 또는 포집(trapping)하기 위해, 피봇 프레임들(7 및 7a)이 측방향으로 또는 수평으로 피봇, 병진운동, 슬라이드 또는 이동하지만 상방으로는 피봇, 병진운동, 슬라이드 또는 이동하지 않는 것을 허용하고 안내하기 위해 프레임(34)의 상부 표면에 장착될 수 있다.

모터(10)에 의해 구동되는 구동 휠(2)의 실시예들(도 16 및 17)은, 알루미늄, 강 또는 주철과 같은 금속, 또는 복합재들로 성형될 수 있다. 일 실시예에서, 구동 휠(2)은 약 32 인치의 외부 베이스 직경을 가질 수 있고 구동 판(11)과의 접촉 및 마모의 목적들을 위해 외주(26) 상에 재료(38)의 외부층을 가질 수 있으며, 이는 약 1/2 인치 두께일 수 있고 약 33 인치의 전체 외부 직경을 초래한다. 재료(38)의 외부층은 중합 재료, 고무, 우레탄, 강, 경화된 강과 같은 금속들 또는 카바이드, 세라믹을 포함하는 적절한 재료로 성형될 수 있고, 마찰 또는 경화 코팅들 등을 포함할 수 있다. 구동 휠(2)은 볼 스플라인 샤프트(3)에 장착하기 위한 장착 구멍들(43) 내에 나사들 또는 볼트들에 의한 스플라인 너트(50)에 대한 고정을 위해 중앙 허브(40)를 가질 수 있고, 중량 감소를 위해 일련의 구멍들(42)을 가질 수 있다. 동일한 또는 유사한 구동 휠은 발전기 구동 조립체(18)를 위한 구동 휠(2a)로서 사용될 수 있고, 동일한 크기일 수 있거나 또는 요구된다면 또는 소망한다면 상이한 크기들일 수 있다. 사용되는 스플라인 너트(50) 및 볼 스플라인 샤프트(3)는 정상적으로는 상업적으로 이용가능한 유형일 수 있고, 회전 토오크 전달을 제공하면서 볼 스플라인 샤프트(3)를 따라 구동 휠(2)의 선형 또는 길이방향 운동을 허용할 수 있다. 베어링 하우징 커플러(1)에 의해 수용되는 베어링들(52)은 회전 가능한 구동 휠(2)과 선형 액추에이터(4)의 비회전 안내 로드들(5) 사이에 회전 연결을 제공하기 위해 넥(41) 위에 끼움장착될 수 있다. 또한, 발전기 구동 조립체(18)에서, 베어링들(52)은 베어링 하우징 커플러(1a)에 의해 수용되고 구동 휠(2a)에 대해 넥(41) 위에 끼움장착될 수 있다. 이전에 언급된 것과 같이, 모터 구동 조립체(16)와 발전기 구동 조립체(18)의 실시예들에서, 선형 액추에이터들(4 또는 4a)에 의해 이동된 안내 샤프트들(5 또는 5a)은 베어링 하우징 리테이너들(9 또는 9a)에 고정될 수 있다. 베어링 하우징 리테이너들(9 또는 9a)은 비회전 베어링 하우징 커플러들(1 또는 1a)에 고정되는 판을 포함할 수 있다. 베어링들(52)은 비회전 선형 액추에이터들(4 또는 4a)에 의해 연결되어 선형으로 이동되면서, 구동 휠들(2 또는 2a)이 회전하는 것을 허용하게 하기 위해, 비회전 베어링 하우징 커플러들(1 또는 1a)과 회전하는 넥(41) 사이에 끼움장착될 수 있다.

모터 구동 조립체(16)의 구동 판(11)의 실시예들(도 18 및 도 19)은 알루미늄, 강 또는 주철과 같은 금속, 또는 복합재들로 성형될 수 있고, 마찰, 경화된, 또는 내마모 코팅들로 피복된 또는 텍스쳐 가공(textured)될 수 있는 원형의 편평하거나 또는 평평한 구동 면(28)을 가질 수 있다. 구동 판(11)은, 편평한 구동 면 정면을 유지하기 위해, 뿐만 아니라 강도 및 강성을 위해 반경 방향으로 신장할 수 있는, 구동 면(28)으로부터 마주하는 측면 상에 리브들(44)을 가질 수 있다. 리브들(44)은 회전하는 동안 냉각을 또한 제공할 수 있다. 구동 판(11)은 플라이휠 샤프트(14)에 장착하기 위해 중앙 허브(46)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 구동 판(11)은 33 인치의 직경을 갖는 구동 휠(2)을 맞물림하기 위해 약 66 인치의 반경 방향의 시작 지점 외부 접촉 직경을 갖는 약 72 인치의 외부 직경을 가질 수 있다. 이는 0 RPM 에서 1.98 : 1(약 2 : 1)의 구동 판을 갖는 구동 휠의 시작 구동비를 형성할 수 있고, 10,000 RPM 에서 약 0.36 : 1 의 구동 판의 중심 근처에서의 최종 또는 최대 비를 형성할 수 있는데, 이 비는 이들 사이에서 변경될 수 있다. 동일한 또는 유사한 구동 판은 발전기 구동 조립체(18)를 위한 구동 판(11a)으로서 사용될 수 있고, 동일한 크기일 수 있거나 또는 요구된다면 또는 소망한다면 상이한 크기들일 수 있다.

구동 휠(2)과 구동 판(11) 사이의 구동비는, 모터(10)가 플라이휠(12)을 0 RPM 으로부터 소망하는 속도까지, 예컨대 일부 실시예들에서 3000 RPM ~ 6000 RPM 사이, 그리고 다른 실시예들에서 약 10,000 RPM 까지 구동시키는 것을 허용하기 위해, 구동 판 직경 또는 반경에 대한 구동 휠(2)의 위치를 변화시킴으로써 높고 낮은 비들 사이에서 변경될 수 있다. 플라이휠(12)의 회전을 최초로 시작하기 위해, 구동 휠(2)은 반경 방향의 시작 지점 외부 접촉 직경에 위치될 수 있고, 소망하는 속도를 얻을 때까지, 플라이휠(12)의 속도가 증가함에 따라 구동 판(11)의 중심 및 축(A)을 향하여 내측으로 점진적으로 이동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 구동 판(11) 및 구동 휠(2)의 크기들은 다른 비들을 얻기 위해 원하는 대로 변할 수 있다.

도 12는, 구동 판(11)에 대하여 구동 휠(2)의 반경 방향의 위치를 조정하기 위해 선형 액추에이터(4)에 의해 작동될 때 구동 휠(2)을 병진운동시킬 수 있는, 액추에이터 안내 샤프트들(5), 베어링 하우징 커플러(1), 그리고 볼 스플라인 샤프트(3)상의 구동 휠(2)의 세부 사항을 나타내기 위해 모터 구동 조립체(16)의 볼 스플라인 샤프트(3) 및 구동 휠(2)을 통과하는 횡단면을 나타낸다. 베어링 하우징 커플러(1)는 회전 구동 휠(2)과 선형으로 또는 수평으로 이동하는 비회전 액추에이터 안내 샤프트들(5) 사이에 인터페이스를 제공할 수 있다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 발전기 구동 조립체(18)의 실시예들은 모터 구동 조립체(16)를 위한 구동 판(11)과 동일한 직경 및 구조를 갖는 구동 판(11a)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 발전기 구동 조립체(18)의 구동 휠(2a)은 외주 상에 마모 및 접촉의 목적을 위한 약 1/2 인치의 재료(38)의 외부층을 갖는 약 41 인치의 외부 베이스 직경을 가질 수 있고, 이는 약 42 인치의 전체 외부 직경을 초래할 수 있다. 구동 휠(2a)은 모터 구동 휠(2)을 위한 이전에 설명된 것과 같은 재료들로 성형될 수 있다. 약 42 인치 직경을 갖는 구동 휠(2a)을 갖는 약 66 인치의 반경 방향의 시작 지점 외부 접촉 직경과 약 72 인치의 외부 직경을 갖는 구동 판(11a)에 대하여, 구동 휠(2a)과 구동 판(11a)을 갖는 시작 비가 0 RPM 에서 1.584 : 1(약 1.5 : 1) 일 수 있고, 10,000 RPM 에서 약 0.18 : 1 의 최종 또는 최대 비일 수 있으며, 이 비는 이들 사이에서 변경된다. 발전기 구동 조립체(18) 내의 구동 휠(2a)과 구동 판(11a) 사이의 비는 플라이휠(12)의 회전 속도의 변경들에도 불구하고 소망하는 또는 일정한 속도로 발전기(10a)를 구동시키기 위해, 구동 면(28), 축(A), 그리고 구동 판(11a)의 직경 또는 반경에 대한 구동 휠(2a)의 위치를 변화시킴으로써 높고 낮은 비들 사이에서 변할 수 있다. 발전기(10a)의 회전을 최초로 시작하기 위해, 구동 휠(2a)은 반경 방향의 시작 지점 외부 접촉 직경에 위치될 수 있고 소망하는 발전기(10a)의 속도를 얻을 때까지 구동 판(11a)의 중심 및 축(A)을 향하여 내측으로 점진적으로 이동될 수 있다. 발전기(10a)가 구동되는 속도는 발전기의 유형에 따라, 예컨대, DC, AC, 60 ㎐ 또는 50 ㎐ 일 수 있다. 일부 실시예들에서, 구동 휠(2a)과 구동 판(11a)의 크기들은 다른 비들을 얻기 위해 변할 수 있다.

도 15는, 모터 구동 조립체(16)와 유사한 방식으로, 구동 판(11a)에 대한 구동 휠(2a)의 반경 방향의 위치를 조정하기 위해 선형 액추에이터(4a)에 의해 작동될 때 구동 휠(2a)을 병진운동시키는 엑츄에이터 구동 샤프트들(5a), 베어링 하우징 커플러(1a), 및 볼 스플라인 샤프트(3a) 상의 구동 휠(2a)의 세부사항을 나타내기 위해 발전기 구동 조립체(18)의 볼 스플라인 샤프트(3a) 및 구동 휠(2a)을 통과하는 횡단면을 나타낸다.

일부 실시예들에서, 도 1 및 도 7 ~ 도 9를 참조하면, 플라이휠 시스템(25)의 구성 요소들은 프레임(34) 상에 장착될 수 있다. 구동 판들(11 및 11a)은 플라이휠 샤프트(14)의 마주하는 축방향 단부들에 위치될 수 있고, 플라이휠(12)을 둘러싸는 엔클로져(20) 외측에 놓일 수 있다. 베어링들(30)은 또한 엔클로져(20) 외측에 놓일 수 있다. 그 결과, 구동 휠들(2 및 2a)과 구동 판들(11 및 11a) 사이의 마모, 또는 베어링들(30)에 의해 발생되는 입자들은 플라이휠(12)을 둘러싸는 엔클로져(20) 내의 환경을 오염시키지 않는다. 게다가, 구동 판들(11 및 11a)의 대체가 플라이휠(12)을 수리 및 대체하는 것보다 일반적으로 비용이 덜 든다는 관점에서 구동 판들(11 및 11a)에서 마모되고 플라이휠(12) 자체에서는 마모되지 않는다.

플라이휠(12)로부터 멀리 있는 구동 판들(11 및 11a)을 큰 또는 상당한 에어 갭을 두고 위치시킴으로써(예컨대, 도 9는 일 실시예에서 플라이휠(12)로부터 멀리 있는 하나의 플라이휠 폭에 대한 구동 판들(11 및 11a)을 나타냄), 플라이휠(12)은 구동 판들(11 및 11a)로부터 실질적으로 단열될 수 있다. 플라이휠(12)이 수지들 및 접착제들에 의한 복합재 구조를 갖는 실시예들에서, 상승된 온도들은 수지들 및 접착제들의 강도를 위태롭게 할 수 있고 이는 플라이휠(12)에 해로울 수 있다. 구동 휠들(2 및 2a)과 구동 판들(11 및 11a)의 구름식 맞물림에 의해 발생되는 마찰열은 구동 판들(11 및 11a)의 가열을 야기할 수 있다. 플라이휠(12)로부터 멀리 있도록 구동 판들(11 및 11a)을 위치시키고 플라이휠(12)로부터 구동 판들(11 및 11a)을 실질적으로 단열시키는 것은 플라이휠(12)의 가열을 줄이는데 도움을 줄 수 있다. 구동 판들(11 및 11a) 옆에 베어링들(30)을 위치시킴으로써, 베어링들(30)에서 발생되는 열을 플라이휠(12)로부터 또한 실질적으로 단열시킬 수 있다. 게다가, 엔클로져(20) 내에 플라이휠(12)을 위치시킴으로써 또한 추가의 단열을 제공할 수 있다. 플라이휠 샤프트(14)가 구동 판들(11 및 11a), 및 베어링들(30)로부터 플라이휠(12)에 다소의 열전도를 시킬 수 있을지라도, 플라이휠(12)로부터 상당한 거리만큼 떨어져서 플라이휠 샤프트(14)의 축방향 단부들 상에 구동 판들(11 및 11a) 및 베어링들(30)을 위치시킴으로써 전도되는 열량을 제한하는 것을 도울 수 있는데, 이는 열이 플라이휠 샤프트(14)를 따라 상당한 길이를 이동해야만 하며 외부 환경에 노출된 샤프트(14)의 부분들 상과 같은, 경로를 따라 냉각될 수 있기 때문이다.

일부 실시예들에서 구동 판들(11 및 11a)의 구동 면(28)은 편평해야 할 필요는 없으며, 곡선이거나, 경사지거나 또는 원뿔형일 수 있다. 이러한 상황들에서, 구동 조립체들(16 및 18) 및/또는 구동 휠들(2 및 2a)은 이러한 형상들을 수용하거나 또는 고려하여야 한다. 플라이휠 샤프트(14)를 지지하는 베어링들(30)은 엔클로져(20) 외측에 위치될 수 있고, 받침대들 또는 지지부들(32) 상에 있을 수 있다. 소망한다면, 엔클로져(20)는 엔클로져(20) 내의 소망하는 환경을 유지하기 위해 플라이휠 샤프트(14) 주위를 밀봉하기 위해 시일들(19)을 가질 수 있다. 플라이휠(12)이 수평으로 위치된 플라이휠 샤프트(14)를 중심으로 회전할 때, 구동 판들(11 및 11a) 상의 구동 휠들(2 및 2a)의 힘들은 플라이휠(12)을 향하여 축(A) 상의 샤프트(14)의 길이방향 축의 방향으로 플라이휠 샤프트(14) 상에 측방향의 추력들을 부과할 수 있고, 베어링들(30)에 의해 지지되는 플라이휠(12)의 전체 중량에 더해지지 않는다. 2 개의 구동 휠들(2 및 2a)이 2 개의 구동 판들(11 및 11a)과 동시적으로 접촉할 때의 상황들에서, 구동 판들(11 및 11a)에 대항하는 구동 휠들(2 및 2a)의 힘은 마주하는 축선 방향들에 있을 수 있고 일반적으로는 서로 상쇄될 수 있다. 구동 판들(11 및 11a)의 크기 또는 직경은 플라이휠(12)의 직경보다 더 작을 수 있다.

명백한 것과 같이, 발전기(10a) 및 모터(10)의 크기 및 유형은 변경될 수 있다. 일부 실시예들에서, 모터(10)는 생략될 수 있고 플라이휠(12)은, 예컨대 물 또는 바람에 의해 동력이 공급될 수 있는, 기계적으로 회전가능한 동력원에 의해 속도를 내게 될 수 있다. 또한, 발전기(10a)는 모터/발전기일 수 있다. 선형 액추에이터들(4 및 4a)은 상업적으로 입수 가능한 것들일 수 있고, 서보 또는 스텝퍼 모터에 의해 구동될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 공압식, 유압식, 전자기력들 또는 선형 모터에 의해 구동될 수 있거나, 또는 다른 적절한 장치들 또는 기구들일 수 있다. 일부 실시예들에서 프레임들(7 및 7a)은 피봇팅(pivoting) 대신 맞물림 위치 내외로 선형으로 병진운동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 볼 스플라인 샤프트들(3 및 3a)은 생략될 수 있으며, 모터(10) 및 발전기(10a)는, 구동 판들(11 및 11a)에 대한 구동 휠들(2 및 2a)의 반경 방향의 위치들을 변경시키기 위해, 조립체로서 이들 각각의 구동 휠(2 및 2a)과 함께 이동될 수 있다. 플라이휠(12), 구동 판들(11 및 11a) 및 구동 휠들(2 및 2a)은 다른 배향들로 그리고 다른 축들을 따라 위치될 수 있고, 상이한 방향들로 또는 축들로 이동되거나 회전될 수 있다. 게다가, 모터 구동 및 발전기 구동 조립체들(16 및 18)은 플라이휠(12)에 대해 동일한 측면 상에 위치될 수 있고, 일부 실시예들에서, 예컨대, 구동 판의 마주하는 측면들 상에서 단일 구동 판을 공유할 수 있다.

도 20 및 도 21을 참조하면, 구동 휠(70)은 구동 휠들(2 및 2a)을 위해 사용될 수 있는 구동 휠의 다른 실시예이다. 외부 직경들은 이전에 설명된 것들과 유사할 수 있다. 중앙 허브(40)는 축(D)을 따라 신장하는 구멍 또는 보어(78)를 가질 수 있으며, 이들은 스플라인 너트(50)를 고정하기 위한 내부 리테이닝 링 그루브들(82) 및 키웨이(keyway)(80)를 갖는다. 중앙 허브(40)로부터 반경 방향으로 외측으로 뻗어있는 휠 부분(72)은 재료(38)의 외부층 위에 놓이거나, 위치되거나, 도포되거나, 적층되거나 또는 접합(bond)될 수 있는 베이스 직경(74)을 가질 수 있다. 재료(38)의 외부층은 휠 부분(72)의 중심선(E)에 또는 중심에 중심맞춤된 환형상 크라운(76)을 가질 수 있고, 축(D) 또는 수평으로부터 각도(θ)로 기울어지는 경사 측면들(76a)을 가질 수 있다. 도 21은 3°의 각도(θ)로 기울어지는 환형상 크라운(76)의 측면들(76a)을 나타내지만, 더 큰 각도들이, 일부 실시예들에서 최대 15°와 같은 그보다 더 큰 각도들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서 재료(38)의 외부층은 적층된 우레탄일 수 있고, 이는 90 쇼어(shore) A 듀로미터 우레탄일 수 있다. 다른 실시예들에서, 구동 휠(2)을 위해 이전에 설명된 것과 같은 다른 적절한 재료들이 사용될 수 있다. 금속들과 같은 일부 재료들이 재료(38)를 위해 사용될 때, 소망한다면, 휠 부분(72)은 그 위에 통합되는 재료(38)로 성형될 수 있다.

도 22를 참조하면, 구동 휠(85)은 구동 휠들(2 및 2a)을 위해 사용될 수 있는 구동 휠의 다른 실시예이다. 구동 휠(85)은 휠 부분(72)의 구멍들(42)이 생략될 수 있다는 점에서 구동 휠(70)과 상이할 수 있다. 재료(38)의 외부층은, 우레탄제인 경우, 약 1800 lb/in² 을 견딜수 있는 우레탄으로 성형될 수 있다.

도 23을 참조하면, 일부 구동 휠 실시예들에서, 휠 부분(72)의 베이스 직경(74)은 재료(38)의 외부층의 좁아지는 환형상 림 또는 에지 부분(86)과 맞물리는 환형상 그루브(88)를 가질 수 있다. 환형상 크라운(76)은, 예컨대 약 1/8 인치 반경의 반경을 가질 수 있다. 크라운(76)의 측면들(76a)은 약 30°만큼 클 수 있는 각도(θ)로 기울어질 수 있다.

도 24를 참조하면, 구동 휠(90)은 구동 휠들(2 및 2a)을 위해 사용될 수 있는 구동 휠의 다른 실시예이다. 구동 휠(90)은 재료(38)의 외부층과 휠 부분(72)이 더 두껍고 더 넓을 수 있고, 재료(38)의 외부층의 바닥부가 베이스 직경(74) 내의 환형상 그루브(88)와 맞물릴 수 있다는 점에서 구동 휠(85)과 상이할 수 있다. 크라운(76)은 약 45°의 각도(θ)로 기울어질 수 있는 경사 측면들(76a), 그리고 중앙의 편평한 부분을 가질 수 있다. 넥(41)을 향하는 휠 부분(72)의 측면은 그 위에 성형되는 환형의 릴리프(relief)부(92)를 가질 수 있다. 재료(38)의 외부층은 우레탄제인 경우, 약 2500 lb/in² 를 견딜 수 있는 우레탄으로 성형될 수 있다.

일부 실시예들에서, 설명된 구동 휠들의 다양한 특징들이 조합되거나 또는 생략될 수 있다. 게다가, 치수들은 당면한 상황에 따라 변할 수 있다. 일부 실시예들에서 재료(38)의 외부층은 자전거 타이어의 방식과 같은, 반경을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 재료(38)의 외부층은 구동 휠(동일한 재료로 만들어진 구동 휠)과 또는 구동 휠 내에 일체적으로 성형될 수 있다. 게다가, 크라운(76)은 점 접촉을 위해 매우 좁은 접촉 가장자리를 갖도록 만들어질 수 있다.

도 25를 참조하면, 구동 조립체(100)는 모터 구동 조립체(16) 및/또는 발전기 구동 조립체(18)를 위해 사용될 수 있는 구동 조립체의 다른 실시예이다. 구동 휠(2 또는 2a)은, 구름식 접촉시 구동 판(11 또는 11a)의 구동 면(28)과의 맞물림을 위해 일반적으로 절두원추형 형상의 휠을 형성하는, 외부 림, 외부 둘레 또는 외주(26) 상에 맞물림 또는 접촉 표면(112), 비스듬한 또는 경사진 드라이브를 가질 수 있다. 경사진 접촉 표면(112)은, 예컨대 회전 축(B 또는 C)에 대하여 약 30°일 수 있지만, 더 크거나 또는 더 작은 각도들, 예컨대 45 도 또는 15 도일 수 있다. 구동 휠(2 또는 2a)은 구동 휠 조립체(102)의 일부분일 수 있고, 2 개의 장착부들(106) 사이에서 회전 가능하게 지지될 수 있고, 장착 판 또는 베이스(102a) 상에 고정될 수 있는, 회전 가능한 샤프트(104)에 축(B 또는 C)을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 구동 휠(2 또는 2a)은 샤프트(104)에 대하여 회전식으로 그리고 선형으로 고정될 수 있다. 모터(10) 또는 발전기(10a)의 구동 샤프트(24 또는 36)는, 예컨대 풀리 또는 기어 변속기인 변속기(108)에 의해 샤프트(104)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 변속기(108)는 다른 구성들 및/또는 배향들을 가질 수 있거나, 또는 생략될 수 있고, 모터(10) 또는 발전기(10a)의 샤프트(24 또는 36)는 축(B 또는 C)을 따라 샤프트(104)에 결합될 수 있다. 구동 휠 조립체(102) 및 이에 따라 구동 휠(2 또는 2a)은 선형 액추에이터(4 또는 4a)에 고정될 수 있고 화살표들의 방향들로(축(A)에 수직일 수 있음) 선형 액추에이터(4 또는 4a)에 의해, 구동 판(11 또는 11a)의 구동 면(28)에 나란하거나 또는 이를 따라 그리고 축(A)에 대하여 측방향으로 또는 횡방향으로 병진운동될 수 있다. 선형 액추에이터(4 또는 4a)는 장착부 또는 베이스(110)에 장착될 수 있다. 구동 판(11 또는 11a)에 대한 구동 휠(2 또는 2a)의 이동은 구동비들 그리고 회전 속도들을 변경시킬 수 있다. 구동 휠(2 또는 2a)의 비스듬한 또는 경사진 접촉 표면(112)은 구름식 맞물림에서 구동 판(11 또는 11a)의 구동 면(28)과 접촉할 수 있고, 구동 휠(2 또는 2a)의 회전 축(B 또는 C)은 구동 면(28)의 평면에 대하여 횡방향이고 또는 예각이고, 구동 판(11 또는 11a)과 함께 횡방향 전달을 형성한다. 축(B 또는 C)은 또한 축(A)에 대하여 또는 횡방향인 예각이거나 또는 직각이 아닐 수 있다. 나타낸 실시예에서, 구동 휠들(2 또는 2a)의 접촉 표면(112)의 내측으로 경사진 측면들은 구동 판(11 또는 11a)의 외부 주변의 방향으로 향할 수 있다. 구름식 접촉에서 구동 판(11 또는 11a)의 편평한 또는 평평한 구동 면(28)과 맞물림하는 비스듬한 접촉 표면(112)을 갖는 구동 휠(2 또는 2a)의 절두원추형 형상은 바람직한 마모 특성을 제공할 수 있다. 구동 휠(2 또는 2a)은 재료들로 성형될 수 있고 이전에 설명된 것과 같이 재료(38)의 외부층을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 구동 휠(2 또는 2a)은 캔틸레버형 방식으로 말단 장착부(106)를 넘어서 축선방향으로 위치될 수 있고, 구동 휠(2 또는 2a)의 접촉 표면(112)은 마주하는 방향으로 경사질 수 있으며, 그리고/또는 축(A)의 마주하는 측면 상에서 구동 면(28)과 맞물릴 수 있다.

본 발명은 그의 예시의 실시예들을 참조하여 특별히 나타내어지고 설명되었지만, 당업자들에게는 형태 및 세부 사항에서의 다양한 변경들이 첨부된 청구항들에 의해 포함되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 실시예들에서 이루어질 수 있는 것이 이해될 것이다.

예컨대, 나타낸 설명된 다양한 특징들은 생략되거나 조합될 수 있다. 게다가, 구성 요소들의 치수들 및 크기들은 변할 수 있는 것이 이해된다.

Claims

회전축을 중심으로 위치되며 상기 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 가지며 회전가능한 플라이휠에 연결하기 위한 회전가능한 제 1 구동 판;
상기 회전가능한 제 1 구동 판의 상기 구동 면과 맞물림하며 그리고 상기 구동 면에 의해 구동되는 외주를 갖는 회전가능한 제 1 구동 휠;
상기 제 1 구동 휠에 회전가능하게 연결되는 발전기; 및
상기 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 상기 제 1 구동 판 상의 반경 방향 구동 면 장소(location)에 대한 상기 제 1 구동 휠의 위치(position)를 제어하는 제 1 액추에이터를 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구동 판의 회전 속도를 변화시킴으로써 상기 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해서 상기 제 1 구동 휠의 위치를 제어하는 제어 시스템을 더 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구동 휠은 제 1 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금될 수 있는 동시에 또한 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되며, 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브.
제 1 항에 있어서,
회전가능한 동력원(power source);
상기 회전가능한 동력원에 연결되는 회전가능한 제 2 구동 휠;
상기 회전축을 중심으로 위치되며 상기 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 가지며 회전가능한 플라이휠에 연결하기 위한 회전가능한 제 2 구동 판으로서, 상기 제 2 구동 휠은 상기 제 2 구동 판을 회전가능하게 구동하는 상기 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 갖는, 회전가능한 제 2 구동 판; 및
상기 제 2 구동 판을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 상기 제 2 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 상기 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어하는 제 2 액추에이터를 더 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 구동 판을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 상기 제 2 구동 휠의 위치를 제어하는 제어 시스템을 더 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 구동 휠은 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되며, 상기 제 2 액추에이터는 상기 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브.
수평의 플라이휠 샤프트 상에 장착되며 그리고 회전축을 중심으로 회전될 수 있는 회전가능한 플라이휠; 및
상기 플라이휠에 의해 구동되는 발전기 드라이브 조립체를 포함하며, 상기 발전기 드라이브 조립체는,
상기 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착되며 그리고 상기 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전가능한 제 1 구동 판;
상기 제 1 구동 판의 상기 구동 면과 맞물림하며 그리고 그에 의해 구동되는 외주를 갖는 회전가능한 제 1 구동 휠;
상기 제 1 구동 휠에 회전가능하게 연결되는 발전기; 및
상기 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 상기 제 1 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 1 구동 휠의 위치를 제어하는 제 1 액추에이터를 갖는
플라이휠 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 구동 판의 회전 속도를 변화시킴으로써 상기 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해 상기 제 1 구동 휠의 위치를 제어하는 제어 시스템을 더 포함하는
플라이휠 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 구동 휠은 제 1 구동 휠 샤프트에 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되며, 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어하는
플라이휠 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 플라이휠을 소망하는 속도로 구동하는 드라이브 조립체를 더 포함하고, 상기 드라이브 조립체는,
회전가능한 동력원;
상기 회전가능한 동력원에 연결되는 회전가능한 제 2 구동 휠;
상기 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착되며 그리고 상기 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전가능한 제 2 구동 판으로서, 상기 제 2 구동 휠은 상기 제 2 구동 판 및 플라이휠을 회전가능하게 구동하기 위해 상기 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 갖는, 회전가능한 제 2 구동 판; 및
상기 제 2 구동 판 및 플라이휠을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 상기 제 2 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 상기 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어하는 제 2 액추에이터를 갖는
플라이휠 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 제 2 구동 판 및 플라이휠을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 상기 제 2 구동 휠의 위치를 제어하는 제어 시스템을 더 포함하는
플라이휠 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 제 2 구동 휠은 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금되는 동시에 또한 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되며, 상기 제 2 액추에이터는 상기 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어하는
플라이휠 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 구동 판들은 상기 플라이휠의 마주하는 측면들 상에 위치되고, 상기 플라이휠로부터 이격되는
플라이휠 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 구동 판들의 구동 면들은, 상기 제 1 및 제 2 구동 휠들이 일반적으로 마주하는 축 방향들에서 상기 제 1 및 제 2 구동 판들에 힘을 부과하도록 상기 플라이휠에 대해 바깥쪽으로 지향하는
플라이휠 시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 플라이휠을 둘러싸는 엔클로져를 더 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 구동 판들은 상기 엔클로져 외부에 위치되는
플라이휠 시스템.
회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전축을 중심으로 위치되는 회전가능한 플라이휠에 회전가능한 제 1 구동 판을 연결하는 단계;
상기 제 1 구동 휠을 구동시키기 위해서 상기 회전가능한 제 1 구동 판의 상기 구동 면과 회전가능한 제 1 구동 휠의 외주를 맞물림하는 단계;
상기 제 1 구동 휠에 발전기를 회전가능하게 연결하는 단계; 및
제 1 액추에이터에 의해, 상기 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 상기 제 1 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 1 구동 휠의 위치를 제어하는 단계를 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브를 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 구동 판의 회전 속도를 변화시킴으로써 상기 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해 제어 시스템에 의해 상기 제 1 구동 휠의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브를 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 구동 휠을 상기 제 1 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금하는 동시에 또한 상기 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어하는,
플라이휠 시스템용 변속 드라이브를 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 16 항에 있어서,
회전가능한 동력원을 제공하는 단계;
상기 회전가능한 동력원에 회전가능한 제 2 구동 휠을 연결하는 단계;
상기 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전가능한 제 2 구동 판을 상기 회전축을 중심으로 위치되는 회전가능한 플라이휠에 연결하는 단계로서, 상기 제 2 구동 휠은 상기 제 2 구동 판을 회전 가능하게 구동하기 위해 상기 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 갖는, 제 2 구동 판을 연결하는 단계; 및
제 2 액추에이터에 의해, 상기 제 2 구동 판 및 플라이휠을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 상기 제 2 구동 판상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브를 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 제 2 구동 판을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 제어 시스템에 의해 상기 제 2 구동 휠의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템용 변속 드라이브를 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 제 2 구동 휠을 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금하는 동시에 또한 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 액추에이터는 상기 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어하는,
플라이휠 시스템용 변속 드라이브를 갖는 발전기를 구동하는 방법.
회전가능한 플라이휠을, 수평의 플라이휠 샤프트 상에 장착하며 그리고 회전축을 중심으로 회전시키는 단계; 및
상기 플라이휠을 갖는 발전기 드라이브 조립체를 구동하는 단계를 포함하며,
상기 발전기 드라이브 조립체를 구동하는 단계는,
상기 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전가능한 제 1 구동 판을 상기 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착하는 단계;
상기 제 1 구동 휠을 구동시키기 위해 상기 제 1 구동 판의 구동 면과 상기 회전가능한 제 1 구동 휠의 외주를 맞물림하는 단계;
상기 제 1 구동 휠에 발전기를 회전가능하게 연결하는 단계; 및
제 1 액추에이터에 의해, 상기 발전기의 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해서 상기 제 1 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 제 1 구동 휠의 위치를 제어하는 단계에 의해 구동되는
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 제 1 구동 판의 회전 속도를 변화시킴으로써 상기 발전기의 일정한 회전 속도를 제공하기 위해 제어 시스템에 의해 상기 제 1 구동 휠의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 제 1 구동 휠을 제 1 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금하는 동시에 또한 제 1 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 액추에이터는 상기 제 1 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 1 구동 휠의 선형 위치를 제어하는,
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 22 항에 있어서,
회전가능한 동력원을 제공하는 단계;
상기 회전가능한 동력원에 회전가능한 제 2 구동 휠을 연결하는 단계;
상기 회전축에 대해 일반적으로 교차하여 놓이는 구동 면을 갖는 회전가능한 제 2 구동 판을 상기 회전축을 중심으로한 회전을 위해 플라이휠 샤프트에 장착하는 단계로서, 상기 제 2 구동 휠은 상기 제 2 구동 판 및 플라이휠을 회전가능하게 구동하기 위해서 상기 제 2 구동 판의 구동 면과 맞물림하는 외주를 갖는, 제 2 구동 판을 장착하는 단계; 및
제 2 액추에이터에 의해, 상기 제 2 구동 판 및 플라이휠을 구동하는 구동비와 회전 속도를 제어하기 위해 상기 제 2 구동 판 상에서의 반경 방향 구동 면 장소에 대한 상기 제 2 구동 휠의 반경 방향 위치를 제어하는 단계를 포함하는;
드라이브 조립체에 의해 소망하는 속도로 상기 플라이휠을 구동하는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 제 2 구동 판 및 플라이휠을 소망하는 회전 속도로 구동하기 위해 제어 시스템에 의해 상기 제 2 구동 휠의 위치를 제어하는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 제 2 구동 휠을 제 2 구동 휠 샤프트에 대해 회전가능하게 잠금하는 동시에 또한 제 2 구동 휠 샤프트 상에서 선형으로 미끄러짐 가능하게 되는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 액추에이터는 상기 제 2 구동 휠 샤프트 상에서의 상기 제 2 구동 휠의 선형 위치를 제어하는,
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 구동 판들을, 상기 플라이휠로부터 이격되게 상기 플라이휠의 마주하는 측면들 상에 위치시키는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 28 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 구동 휠들이 일반적으로 마주하는 축 방향들로 상기 제 1 및 제 2 구동 판들에 힘을 부과하도록 상기 제 1 및 제 2 구동 판들의 구동 면들을, 상기 플라이휠에 대해 바깥쪽으로 지향시키는 단계를 더 포함하는
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.
제 29 항에 있어서,
엔클로져 내에 상기 플라이휠을 둘러싸는 단계를 더 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 구동 판들은 상기 엔클로져 외부에 위치되는
플라이휠 시스템을 갖는 발전기를 구동하는 방법.