JPH09308185A - フライホイール装置 - Google Patents

フライホイール装置

Info

Publication number
JPH09308185A
JPH09308185A JP8114567A JP11456796A JPH09308185A JP H09308185 A JPH09308185 A JP H09308185A JP 8114567 A JP8114567 A JP 8114567A JP 11456796 A JP11456796 A JP 11456796A JP H09308185 A JPH09308185 A JP H09308185A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flywheel
axial
magnetic
bearing
magnetic bearings
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.)
Granted
Application number
JP8114567A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3820479B2 (ja
Inventor
Hirotomo Kamiyama
拓知 上山
Manabu Taniguchi
学 谷口
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.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP11456796A priority Critical patent/JP3820479B2/ja
Publication of JPH09308185A publication Critical patent/JPH09308185A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3820479B2 publication Critical patent/JP3820479B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
    • F16C32/0491—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing with electromagnets acting in axial and radial direction, e.g. with conical magnets
    • 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
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • 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
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁石による消費電力を小さくするととも
に、回転軸を短くして、回転軸が長くなることによる問
題を解消する。 【解決手段】 フライホイール３が設けられた鉛直回転
軸２を複数組の磁気軸受６、10により非接触支持する。
フライホイール３に関し回転軸２の上下２箇所に、アキ
シアル方向に関して互いに反対側を向くテーパ状の軸受
面４、８が形成され、各軸受面４、８の周囲のハウジン
グ１に、円周方向に所定の間隔をおいて配置された３個
の電磁石18を備えたアキシアル・ラジアル兼用磁気軸受
６、10がそれぞれ設けられている。各磁気軸受６、10
は、回転軸２を回転駆動する電動駆動機能を有するモー
タ一体型磁気軸受である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、余剰電力をフラ
イホイールの回転運動エネルギに変換して貯蔵する電力
貯蔵装置などに使用されるフライホイール装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】この
種のフライホイール装置として、従来、フライホイール
が設けられた鉛直回転軸をその周囲に配置された上下２
組のラジアル磁気軸受と１組のアキシアル磁気軸受で非
接触支持し、電動機で回転軸を回転駆動するものが知ら
れている。
【０００３】このような従来のフライホイール装置で
は、各ラジアル磁気軸受は回転軸を互いに直交する２つ
のラジアル方向から挟むように配置された２対（４個）
の電磁石を備え、アキシアル磁気軸受は回転体のフラン
ジ部をアキシアル方向から挟むように配置された１対
（２個）の電磁石を備えている。したがって、装置全体
で１０個の電磁石が必要であり、電磁石による消費電力
が大きいという問題がある。また、回転軸の周囲に電動
機と３組の磁気軸受をアキシアル方向に並べて配置する
必要があるので、回転軸が長くなる。そのため、回転軸
の重量が大きくなるとともに、固有振動数が低くなり、
高速回転が困難になるという問題がある。
【０００４】従来のフライホイール装置には、フライホ
イールが設けられた中空状鉛直回転体をその内側に配置
された上下２組のラジアル磁気軸受と１組のアキシアル
磁気軸受で非接触支持し、電動機で回転体を回転駆動す
るものもあるが、この場合にも上記と同様の問題があ
る。
【０００５】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
電磁石による消費電力を小さくするとともに、回転軸あ
るいは回転体を短くすることができ、回転軸あるいは回
転体が長くなることによる問題を解消できるフライホイ
ール装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明によるフライホイールは、フライホイールが設けられ
た鉛直回転軸を複数組の磁気軸受により非接触支持する
フライホイール装置において、前記フライホイールに関
し前記回転軸の外周の上下２箇所に、アキシアル方向に
関して互いに反対側を向くテーパ状の軸受面が形成さ
れ、前記各軸受面の周囲の固定部分に、円周方向に所定
の間隔をおいて配置された３個の電磁石を備えたアキシ
アル・ラジアル兼用磁気軸受がそれぞれ設けられ、前記
各磁気軸受が、前記回転軸を回転駆動する電動駆動機能
を有するものであることを特徴とするものである。
【０００７】回転軸は、テーパ状の軸受面の周囲に設け
られた上下２組のアキシアル・ラジアル兼用磁気軸受に
より非接触支持される。したがって、３組の磁気軸受が
設けられていた従来のフライホイール装置に比べ、磁気
軸受の数が１組少なくてすむ。しかも、各磁気軸受は３
個の電磁石からなる３極構造のものであるから、電磁石
の数は６個で、１０個の電磁石が設けられていた従来の
フライホイール装置に比べ、４個少なくてすむ。このた
め、電磁石による消費電力を小さくすることができる。
さらに、各磁気軸受が回転軸を回転駆動する電動駆動機
能を有するものであるから、電動機を別に設ける必要が
ない。そして、このように回転軸の周囲に電動機を別に
設ける必要がなく、しかも上記のように回転軸の周囲に
設けられる磁気軸受が１組少なくてすむため、回転軸を
従来のものより短くすることができる。したがって、回
転軸の重量を小さくするとともに、固有振動数を高くす
ることができ、高速回転が可能になる。
【０００８】たとえば、前記フライホイールのアキシア
ル方向端面とこれに対向する固定部分との間に、前記回
転軸の重量の少なくとも一部を支持するアキシアル補助
磁気軸受が設けられている。その場合、好ましくは、前
記アキシアル補助磁気軸受が、前記フライホイールの下
端面に設けられた永久磁石と、この永久磁石と反発する
ように前記固定部分に設けられた永久磁石とを備えてい
る。
【０００９】回転体のアキシアル方向の位置の制御はア
キシアル・ラジアル磁気軸受を制御することにより行う
ことができるので、アキシアル補助軸受は回転軸の重量
の少なくとも一部を支持するだけのものでよい。そし
て、アキシアル補助軸受により回転軸の重量の少なくと
も一部が支持されるので、アキシアル・ラジアル兼用磁
気軸受の電磁石による消費電力がさらに小さくてすむ。
アキシアル補助磁気軸受を電磁石により構成する場合で
も、回転軸の重量を支持するだけでよいので、電磁石に
一定の励磁電流を流しておくだけでよく、したがって、
アキシアル補助磁気軸受の電磁石による消費電力の増加
は小さくてすむ。また、フライホイールの端面と固定部
分の対向面とに電磁石を設けるだけでよく、これによる
回転軸の長さの増加は小さくてすむ。アキシアル補助磁
気軸受が永久磁石の反発力により回転軸の重量を支持す
るものである場合、アキシアル補助磁気軸受による消費
電力の増加は全くなく、上記同様、フライホイールの下
端面と固定部分の対向面とに永久磁石を設けるだけでよ
く、これによる回転軸の長さの増加は小さくてすむ。
【００１０】この発明によるフライホイール装置は、ま
た、フライホイールが設けられた中空状鉛直回転体を複
数組の磁気軸受により非接触支持するフライホイール装
置において、前記回転体の内周の上下２箇所に、アキシ
アル方向に関して互いに反対側を向くテーパ状の軸受面
が形成され、前記各軸受面の内側の固定部分に、円周方
向に所定の間隔をおいて配置された３個の電磁石を備え
たアキシアル・ラジアル兼用磁気軸受がそれぞれ設けら
れ、前記各磁気軸受が、前記回転体を回転駆動する電動
駆動機能を有するものであることを特徴とするものであ
る。
【００１１】この場合も、前記同様、必要な磁気軸受お
よび電磁石の数が少なくてすみ、電動機を別に設ける必
要がない。したがって、電磁石による消費電力を小さく
することができ、回転軸を短くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
のいくつかの実施形態について説明する。
【００１３】図１〜図３は、この発明をインナーロータ
型のフライホイール装置に適用した実施形態（第１実施
形態）を示している。
【００１４】図１に示すように、フライホイール装置
は、ハウジング（固定部分）(1) と、その内側に配置さ
れた鉛直回転軸(2) とを備えている。回転軸(2) の外周
の上下方向（アキシアル方向）のほぼ中央部に、フライ
ホイール(3) が形成されている。回転軸(2) のフライホ
イール(3) より上側の外周に斜め上方を向く先細テーパ
面が形成され、その下側半分以上の大径の部分がロータ
部を兼ねる軸受面（上側軸受面）(4) 、上端近傍の小径
の部分が被検出面（上側被検出面）(5) となっている。
上側軸受面(4) に対向するハウジング(1) の内周部分に
アキシアル・ラジアル兼用磁気軸受（上側磁気軸受）
(6) が、上側被検出面(5) に対向するハウジング(1) の
内周部分に位置センサユニット（上側センサユニット）
(7) が設けられている。回転軸(2) のフライホイール
(3) より下側の外周に、同様に、アキシアル方向に関し
て上側軸受面(4) と反対側を向くロータ部を兼ねる軸受
面（下側軸受面）(8) および被検出面(9) が形成され、
これらにそれぞれ対向するハウジング(1) の内周部分に
アキシアル・ラジアル兼用磁気軸受（下側磁気軸受）(1
0)および位置センサユニット（下側センサユニット）(1
1)が設けられている。フライホイール(3) の下端面とこ
れに対向するハウジング(1) の上向き環状面(12)との間
に、アキシアル補助磁気軸受(13)が設けられている。回
転軸(2) の上端部および下端部の外周に環状溝(14)(15)
が形成され、これらに対応するハウジング(1) の内周に
タッチダウン軸受(16)(17)が設けられている。
【００１５】上側磁気軸受(6) は３組の吸引用電磁石(1
8)よりなる３極構造のものであり、その詳細が図２に示
されている。これらの電磁石(18)は、ハウジング(1) の
内周に設けられた１つの環状ステータ部(19)に円周方向
に等間隔（１２０度間隔）をおいて一体状に形成されて
いる。ステータ部(19)の内周に、ラジアル方向内側に突
出した６つの磁極(18a) が円周方向に等間隔（６０度間
隔）をおいて一体に形成されている。各磁極(18a) の吸
引面(18b) は、軸受面(4) に対応するテーパ面になって
いる。隣り合う２つの磁極(18a) が１組の電磁石(18)を
構成しており、各組の電磁石(18)の２つの磁極(18a) の
先端側の部分に共通の吸引コイル(20)が巻かれている。
また、磁気軸受(6) は回転軸(2) を回転駆動する電動駆
動機能を有するモータ一体型磁気軸受であり、６つの磁
極(18a) の基端側の部分にモータコイル(21)が巻かれて
いる。
【００１６】下側磁気軸受(10)は上側磁気軸受(6) と同
じ構成のものであり、対応する部分に同一の符号を付し
ている。
【００１７】上側センサユニット(7) は、図３に詳細に
示すように、互いに直交する２つのラジアル方向外側か
ら回転軸(2) の被検出面(5) を挟むように配置された２
対（４個）の位置センサ(22)を備えている。各位置セン
サ(22)の検出面(22a) は、被検出面(5) に対応するテー
パ面になっている。
【００１８】下側センサユニット(11)は上側センサユニ
ット(7) と同じ構成のものであり、対応する部分に同一
の符号を付している。
【００１９】アキシアル補助磁気軸受(13)は、フライホ
イール(3) の下端面に設けられた環状の永久磁石(23)
と、これに対向するようにハウジング(1) の環状面(12)
に設けられた環状の永久磁石(24)とからなり、これらが
互いに反発するようになっている。
【００２０】各電磁石(18)の吸引コイル(20)、各磁極(1
8a) のモータコイル(21)および位置センサ(22)は、図示
しない制御装置に接続されており、制御装置が、モータ
コイル(21)に交流電流（駆動電流）を供給するととも
に、位置センサ(22)の出力信号に基づいて吸引コイル(2
0)に供給する直流電流（励磁電流）を制御するようにな
っている。
【００２１】上記のフライホイール装置において、補助
磁気軸受(13)の永久磁石(23)(24)の磁気反発力により、
回転軸(2) の重量の少なくとも一部、好ましくはほぼ全
体が支持される。制御装置から吸引コイル(20)に直流電
流を供給することにより、電磁石(18)がテーパ状の軸受
面(4)(8)を吸引し、回転軸(2) がアキシアル方向および
ラジアル方向に非接触支持される。制御装置からモータ
コイル(21)に交流電流を供給することにより、ステータ
部(19)に回転磁界が発生して、回転軸(2) が回転駆動さ
れ、この交流電流の大きさおよび周波数を制御すること
により、回転軸(2) の回転駆動力および回転速度が制御
される。各位置センサ(22)は、自身の検出面(22a) と対
向する被検出面(5)(9)との空隙の大きさに対応した信号
をそれぞれ出力する。そして、制御装置において、位置
センサ(22)の出力信号を演算処理することにより、回転
軸(2) のアキシアル方向およびラジアル方向の位置が検
出され、この検出結果に基づいて吸引コイル(20)に供給
する直流電流を制御することにより、回転軸(2) のアキ
シアル方向およびラジアル方向の位置が制御される。
【００２２】第１実施形態の場合、位置センサユニット
(7)(11) は４個の位置センサ(22)を用いて回転軸(2) の
位置を検出しているが、磁気軸受(6)(10) の電磁石(18)
と同様に配置された３個の位置センサを用いて回転軸
(2) の位置を検出することもできる。
【００２３】図４は、この発明をインナーロータ型のフ
ライホイール装置に適用した他の実施形態（第２実施形
態）を示している。第２実施形態は、上記の第１実施形
態から上下の位置センサユニット(7)(11) を除いたもの
であり、対応する部分には同一の符号を付している。
【００２４】第２実施形態の場合、磁気軸受(6)(10)
は、回転軸(2) を非接触支持するための電磁石(18)の吸
引コイル(20)を回転軸(2) の位置検出用のコイルとして
共用するいわゆるセンサレス磁気軸受となっている。そ
して、制御装置が、吸引コイル(20)に流れる励磁電流の
変化に基づいて回転軸(2) のアキシアル方向およびラジ
アル方向の位置を検出するようになっている。他は、第
１実施形態の場合と同様である。
【００２５】第１および第２実施形態の場合、補助磁気
軸受(13)は永久磁石(23)(24)の反発力により回転軸(2)
の重量を支持するようになっているが、フライホイール
(3)の上端面とこれに対向するハウジング(1) の下向き
環状面とに設けた永久磁石の吸引力により回転軸(2) の
重量を支持するものであってもよい。また、永久磁石(2
3)(24)のかわりに電磁石を設けて、電磁石の反発力ある
いは吸引力によって回転軸(2) の重量を支持するように
してもよい。場合によっては、アキシアル補助磁気軸受
が設けられないこともある。
【００２６】図５〜図７は、この発明をアウタロータ型
のフライホイール装置に適用した実施形態（第３実施形
態）を示している。
【００２７】図５に示すように、フライホイール装置
は、鉛直固定軸（固定部分）(31)と、その外側に配置さ
れた中空状の鉛直回転体(32)を備えている。回転体(32)
の外周の高さのほぼ全体に、フライホイール(33)が形成
されている。フライホイール(33)の内側の回転体(32)の
内周上部に斜め上方を向く末広テーパ面が形成され、そ
の下側半分以上の小径の部分がロータ部を兼ねる軸受面
（上側軸受面）(34)、上端近傍の大径の部分が被検出面
（上側被検出面）(35)となっている。上側軸受面(34)に
対向する固定軸(31)の外周部分にアキシアル・ラジアル
兼用磁気軸受（上側磁気軸受）(36)が、上側被検出面(3
5)に対向する固定軸(31)の外周部分に位置センサユニッ
ト（上側センサユニット）(37)が設けられている。フラ
イホイール(33)の内側の回転体(32)の内周下部に、同様
に、アキシアル方向に関して上側軸受面(34)と反対側を
向くロータ部を兼ねる軸受面（下側軸受面）(38)および
被検出面(39)が形成され、これらにそれぞれ対向する固
定軸(31)の外周部分にアキシアル・ラジアル兼用磁気軸
受（下側磁気軸受）(40)および位置センサユニット（下
側センサユニット）(41)が設けられている。回転体(32)
の上端部および下端部の内周に環状段部(44)(45)が形成
され、これらに対応する固定軸(31)の外周にタッチダウ
ン軸受(46)(47)が設けられている。
【００２８】上側磁気軸受(36)は３組の吸引用電磁石(4
8)よりなる３極構造のものであり、その詳細が図６に示
されている。これらの電磁石(48)は、固定軸(31)の外周
に設けられた１つの環状ステータ部(49)に円周方向に等
間隔（１２０度間隔）をおいて一体状に形成されてい
る。ステータ部(49)の外周に、ラジアル方向外側に突出
した６つの磁極(48a) が円周方向に等間隔（６０度間
隔）をおいて一体に形成されている。各磁極(48a) の吸
引面(48b) は、軸受面(34)に対応するテーパ面になって
いる。隣り合う２つの磁極(48a) が１組の電磁石(48)を
構成しており、各組の電磁石(48)の２つの磁極(48a) の
先端側の部分に共通の吸引コイル(50)が巻かれている。
また、磁気軸受(36)は回転体(32)を回転駆動する電動駆
動機能を有するモータ一体型磁気軸受であり、６つの磁
極(48a) の基端側の部分にモータコイル(51)が巻かれて
いる。
【００２９】下側磁気軸受(40)は上側磁気軸受(36)と同
じ構成のものであり、対応する部分に同一の符号を付し
ている。
【００３０】上側センサユニット(37)は、図７に詳細に
示すように、互いに直交する２つのラジアル方向内側か
ら回転体(32)の被検出面(35)に対向するように配置され
た２対（４個）の位置センサ(52)を備えている。各位置
センサ(52)の検出面(52a) は、被検出面(35)に対応する
テーパ面になっている。
【００３１】下側センサユニット(41)は上側センサユニ
ット(37)と同じ構成のものであり、対応する部分に同一
の符号を付している。
【００３２】各電磁石(48)の吸引コイル(50)、各磁極(4
8a) のモータコイル(51)および位置センサ(52)は、図示
しない制御装置に接続されており、制御装置が、モータ
コイル(51)に交流電流（駆動電流）を供給するととも
に、位置センサ(52)の出力信号に基づいて吸引コイル(5
0)に供給する直流電流（励磁電流）を制御するようにな
っている。
【００３３】上記のフライホイール装置において、制御
装置から吸引コイル(50)に直流電流を供給することによ
り、電磁石(48)がテーパ状の軸受面(34)(38)を吸引し、
回転体(32)がアキシアル方向およびラジアル方向に非接
触支持される。制御装置からモータコイル(51)に交流電
流を供給することにより、ステータ部(49)に回転磁界が
発生して、回転体(32)が回転駆動され、この交流電流の
大きさおよび周波数を制御することにより、回転体(32)
の回転駆動力および回転速度が制御される。各位置セン
サ(52)は、自身の検出面(52a) と対向する被検出面(35)
(39)との空隙の大きさに対応した信号をそれぞれ出力す
る。そして、制御装置において、位置センサ(52)の出力
信号を演算処理することにより、回転体(32)のアキシア
ル方向およびラジアル方向の位置が検出され、この検出
結果に基づいて吸引コイル(50)に供給する直流電流を制
御することにより、回転体(32)のアキシアル方向および
ラジアル方向の位置が制御される。
【００３４】第３実施形態の場合も、各位置センサユニ
ット(37)(41)が３個の位置センサを用いて回転体(32)の
位置を検出するようにしてもよい。
【００３５】図８は、この発明をアウタロータ型のフラ
イホイール装置に適用した他の実施形態（第４実施形
態）を示している。第４実施形態は、上記の第３実施形
態から上下の位置センサユニット(37)(41)を除いたもの
であり、対応する部分には同一の符号を付している。
【００３６】第４実施形態の場合、磁気軸受(36)(40)
は、回転体(32)を非接触支持するための電磁石(48)の吸
引コイル(50)を回転体(32)の位置検出用のコイルとして
共用するいわゆるセンサレス磁気軸受となっている。そ
して、制御装置が、吸引コイル(50)に流れる励磁電流の
変化に基づいて回転体(32)のアキシアル方向およびラジ
アル方向の位置を検出するようになっている。他は、第
３実施形態の場合と同様である。
【００３７】第３および第４実施形態の場合も、第１お
よび第２実施形態の場合と同様に、永久磁石、電磁石な
どを用いたアキシアル補助磁気軸受を設けて、回転体(3
2)の重量を支持するようにしてもよい。
【００３８】フライホイール装置の各部の構成は、上記
実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の第１実施形態を示すフライ
ホイール装置の縦断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線の断面図である。
【図３】図３は、図１のIII −III 線の断面図である。
【図４】図４は、この発明の第２実施形態を示すフライ
ホイール装置の縦断面図である。
【図５】図５は、この発明の第３実施形態を示すフライ
ホイール装置の縦断面図である。
【図６】図６は、図５のVI−VI線の断面図である。
【図７】図７は、図１のVII −VII 線の断面図である。
【図８】図８は、この発明の第４実施形態を示すフライ
ホイール装置の縦断面図である。
【符号の説明】
(1) ハウジング（固定部分） (2) 回転軸 (3)(33) フライホイール (4)(8)(34)(38) 軸受面 (6)(10)(46)(40) アキシアル・ラジアル磁気軸受 (13) アキシアル補助磁気軸受 (18)(48) 電磁石 (23)(24) 永久磁石 (31) 固定軸（固定部分） (32) 回転体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フライホイールが設けられた鉛直回転軸を
    複数組の磁気軸受により非接触支持するフライホイール
    装置において、 前記フライホイールに関し前記回転軸の外周の上下２箇
    所に、アキシアル方向に関して互いに反対側を向くテー
    パ状の軸受面が形成され、前記各軸受面の周囲の固定部
    分に、円周方向に所定の間隔をおいて配置された３個の
    電磁石を備えたアキシアル・ラジアル兼用磁気軸受がそ
    れぞれ設けられ、前記各磁気軸受が、前記回転軸を回転
    駆動する電動駆動機能を有するものであることを特徴と
    するフライホイール装置。
  2. 【請求項２】前記フライホイールのアキシアル方向端面
    とこれに対向する固定部分との間に、前記回転軸の重量
    の少なくとも一部を支持するアキシアル補助磁気軸受が
    設けられていることを特徴とする請求項１のフライホイ
    ール装置。
  3. 【請求項３】前記アキシアル補助磁気軸受が、前記フラ
    イホイールの下端面に設けられた永久磁石と、この永久
    磁石と反発するように前記固定部分に設けられた永久磁
    石とを備えていることを特徴とする請求項２のフライホ
    イール装置。
  4. 【請求項４】フライホイールが設けられた中空状鉛直回
    転体を複数組の磁気軸受により非接触支持するフライホ
    イール装置において、 前記回転体の内周の上下２箇所に、アキシアル方向に関
    して互いに反対側を向くテーパ状の軸受面が形成され、
    前記各軸受面の内側の固定部分に、円周方向に所定の間
    隔をおいて配置された３個の電磁石を備えたアキシアル
    ・ラジアル兼用磁気軸受がそれぞれ設けられ、前記各磁
    気軸受が、前記回転体を回転駆動する電動駆動機能を有
    するものであることを特徴とするフライホイール装置。
JP11456796A 1996-05-09 1996-05-09 フライホイール装置 Expired - Fee Related JP3820479B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11456796A JP3820479B2 (ja) 1996-05-09 1996-05-09 フライホイール装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11456796A JP3820479B2 (ja) 1996-05-09 1996-05-09 フライホイール装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09308185A true JPH09308185A (ja) 1997-11-28
JP3820479B2 JP3820479B2 (ja) 2006-09-13

Family

ID=14641059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11456796A Expired - Fee Related JP3820479B2 (ja) 1996-05-09 1996-05-09 フライホイール装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3820479B2 (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664680B1 (en) * 2000-12-20 2003-12-16 Indigo Energy, Inc. Flywheel device with active magnetic bearings
EP1590873A1 (en) * 2003-01-21 2005-11-02 McMullen, Patrick T. Energy storage flywheel with minimum power magnetic bearing and motor/generator
KR100676854B1 (ko) * 2005-11-23 2007-02-01 한국기계연구원 하이브리드형 자기베어링을 이용한 초소형 스핀들장치
JP2009270595A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Meidensha Corp 磁気軸受装置
WO2014031905A1 (en) * 2012-08-23 2014-02-27 Amber Kinetics, Inc. Apparatus and method for magnetically unloading a rotor bearing
US20140084756A1 (en) * 2011-11-13 2014-03-27 Claude Michael Kalev Electromechanical flywheel
CN107327487A (zh) * 2017-08-29 2017-11-07 南京磁谷科技有限公司 一种倾斜磁极磁轴承的u形磁极结构
CN108050157A (zh) * 2017-11-23 2018-05-18 燕山大学 一种磁液双悬浮支承分断式锥形轴承
CN108050158A (zh) * 2017-11-23 2018-05-18 燕山大学 一种磁液双悬浮支承锥形轴承
CN109450157A (zh) * 2018-12-06 2019-03-08 哈尔滨电气股份有限公司 永磁轴承与电磁轴承混合支承的大储能量变截面转子飞轮储能***
JP2020526166A (ja) * 2017-06-30 2020-08-27 ラッペーンランナン−ラハデン テクニッリネン ユリオピスト ルト 電気機械システム
CN115853901A (zh) * 2023-02-10 2023-03-28 山东天瑞重工有限公司 一种磁悬浮轴承***及磁悬浮电机

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664680B1 (en) * 2000-12-20 2003-12-16 Indigo Energy, Inc. Flywheel device with active magnetic bearings
EP1590873A1 (en) * 2003-01-21 2005-11-02 McMullen, Patrick T. Energy storage flywheel with minimum power magnetic bearing and motor/generator
EP1590873A4 (en) * 2003-01-21 2006-09-06 Patrick T Mcmullen MAGNETIC BEARING WHEEL MAGNETIC POWER KINETIC STORAGE SYSTEM AND MAXIMUM PERFORMANCE MOTOR / GENERATOR
KR100676854B1 (ko) * 2005-11-23 2007-02-01 한국기계연구원 하이브리드형 자기베어링을 이용한 초소형 스핀들장치
JP2009270595A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Meidensha Corp 磁気軸受装置
US20140084756A1 (en) * 2011-11-13 2014-03-27 Claude Michael Kalev Electromechanical flywheel
US9148037B2 (en) * 2011-11-13 2015-09-29 Rotonix Hong Kong Limited Electromechanical flywheel
US9831742B2 (en) 2011-11-13 2017-11-28 Rotonix Hong Kong Limited Electromechanical flywheel device
JP2015526670A (ja) * 2012-08-23 2015-09-10 アンバー キネティクス, インコーポレイテッドAmber Kinetics, Inc. 回転子軸受の負荷を磁気的に除去する装置及び方法
EP2888507A4 (en) * 2012-08-23 2016-03-30 Amber Kinetics Inc APPARATUS AND METHOD FOR MAGNETICALLY DISCHARGING A ROTOR BEARING
WO2014031905A1 (en) * 2012-08-23 2014-02-27 Amber Kinetics, Inc. Apparatus and method for magnetically unloading a rotor bearing
US9892839B2 (en) 2012-08-23 2018-02-13 Amber Kinetics, Inc. Apparatus and method for magnetically unloading a rotor bearing
JP2020526166A (ja) * 2017-06-30 2020-08-27 ラッペーンランナン−ラハデン テクニッリネン ユリオピスト ルト 電気機械システム
US11329530B2 (en) 2017-06-30 2022-05-10 Lappeenrannan-Lahden Teknillinen Yliopisto Lut Electric machine system
CN107327487A (zh) * 2017-08-29 2017-11-07 南京磁谷科技有限公司 一种倾斜磁极磁轴承的u形磁极结构
CN108050158B (zh) * 2017-11-23 2020-08-14 燕山大学 一种磁液双悬浮支承锥形轴承
CN108050158A (zh) * 2017-11-23 2018-05-18 燕山大学 一种磁液双悬浮支承锥形轴承
CN108050157A (zh) * 2017-11-23 2018-05-18 燕山大学 一种磁液双悬浮支承分断式锥形轴承
CN109450157A (zh) * 2018-12-06 2019-03-08 哈尔滨电气股份有限公司 永磁轴承与电磁轴承混合支承的大储能量变截面转子飞轮储能***
CN115853901A (zh) * 2023-02-10 2023-03-28 山东天瑞重工有限公司 一种磁悬浮轴承***及磁悬浮电机

Also Published As

Publication number Publication date
JP3820479B2 (ja) 2006-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2233707A1 (en) Integrated magnetic levitation and rotation system
US7847453B2 (en) Bearingless step motor
JPH09308185A (ja) フライホイール装置
JP2005240963A (ja) フライホイール式蓄エネルギー装置
CN201754550U (zh) 人工心脏用永磁轴承双定子盘式无刷直流电动机
JPH08178011A (ja) フライホイール装置
JP2000197392A (ja) 風力発電装置
GB2134326A (en) Motor for a pump
JP3341211B2 (ja) 電気自動車
JP3710547B2 (ja) ディスク型磁気浮上回転機械
US6362549B1 (en) Magnetic bearing device
JP2008224017A (ja) 磁気軸受装置
JPH07208470A (ja) 磁気軸受を用いた同期回転電機とその制御装置及び方法
JPH10299772A (ja) 軸受装置
JP3930834B2 (ja) アキシャル型磁気浮上回転機器及び遠心ポンプ
JP3470216B2 (ja) フライホイール式電力貯蔵装置
JPH06141512A (ja) 磁気浮上モータ
JP2004286175A (ja) 磁気軸受装置
JPH06133493A (ja) 磁気浮上誘導モータ
JP2000060032A (ja) フライホイール式電力貯蔵装置
JP4427828B2 (ja) 磁気軸受
JPH08107662A (ja) ブラシレスｄｃモータ
JPH1162963A (ja) 磁気軸受装置
JPH11101232A (ja) 軸受装置、スピンドルモータ及び回転体装置
JP2000060056A (ja) モータ、及び回転体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041221

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050218

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050329

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050530

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050630

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050705

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050802

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050913

A313 Final decision of rejection without a dissenting response from the applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A313

Effective date: 20051205

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060509

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060605

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees