JPH11150911A - フライホイールエネルギー貯蔵装置 - Google Patents
フライホイールエネルギー貯蔵装置Info
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- JPH11150911A JPH11150911A JP9325143A JP32514397A JPH11150911A JP H11150911 A JPH11150911 A JP H11150911A JP 9325143 A JP9325143 A JP 9325143A JP 32514397 A JP32514397 A JP 32514397A JP H11150911 A JPH11150911 A JP H11150911A
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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
- 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
- F16C39/063—Permanent 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
- 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
-
- 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
- H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
- H02K7/025—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels for power storage
-
- 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
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気自動車等の自走機械に搭載した際におけ
る走行振動やヨーイング、ピッチング等の影響を排除し
たフライホイールエネルギー貯蔵装置を提供する。 【解決手段】 装置ハウジング９内には回転軸１４が鉛
直に配置されており、回転軸１４の下部には円盤状のフ
ライホイール２が一体化されている。回転軸１４は、転
がり軸受たる上部玉軸受１６および下部玉軸受１７と、
磁気付勢手段たる磁気軸受１とにより回転自在に支持さ
れている。磁気軸受１は、磁気ロータ２５と磁気ステー
タ２６とで磁気回路を構成する受動型スラスト磁気軸受
であり、回転軸１４やフライホイール２等の重量と下部
玉軸受１７の予圧荷重に対応する付勢力で回転軸１４を
上方に付勢している。また、装置ハウジング９と両玉軸
受１６，１７との間にはそれぞれ、大きな剛性と減衰能
とを有する振動減衰手段たるダンピングリング１９，２
０が介装されている。
る走行振動やヨーイング、ピッチング等の影響を排除し
たフライホイールエネルギー貯蔵装置を提供する。 【解決手段】 装置ハウジング９内には回転軸１４が鉛
直に配置されており、回転軸１４の下部には円盤状のフ
ライホイール２が一体化されている。回転軸１４は、転
がり軸受たる上部玉軸受１６および下部玉軸受１７と、
磁気付勢手段たる磁気軸受１とにより回転自在に支持さ
れている。磁気軸受１は、磁気ロータ２５と磁気ステー
タ２６とで磁気回路を構成する受動型スラスト磁気軸受
であり、回転軸１４やフライホイール２等の重量と下部
玉軸受１７の予圧荷重に対応する付勢力で回転軸１４を
上方に付勢している。また、装置ハウジング９と両玉軸
受１６，１７との間にはそれぞれ、大きな剛性と減衰能
とを有する振動減衰手段たるダンピングリング１９，２
０が介装されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギーを
運動エネルギーとして貯蔵するフライホイールエネルギ
ー貯蔵装置に係り、詳しくは、電気自動車等の自走機械
に搭載した際における走行振動やヨーイング、ピッチン
グ等の影響を排除する技術に関する。
運動エネルギーとして貯蔵するフライホイールエネルギ
ー貯蔵装置に係り、詳しくは、電気自動車等の自走機械
に搭載した際における走行振動やヨーイング、ピッチン
グ等の影響を排除する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＣＯやＮＯｘ等の有害排出ガスを
排出せず、排気騒音や機関振動も全く無いことから、電
気自動車が世界的に注目されており、自動車メーカ等で
その実用化に向けた研究・開発が盛んに行われている。
電気自動車では、蓄電池に蓄えられた電気によって駆動
用電動機を回転させ、その回転力を走行車輪に伝えて走
行する都合上、蓄電池の蓄電容量が走行距離に略比例す
る。ところが、蓄電池は、重量や体積が非常に大きいた
め、一充電あたりの走行距離を長くするべく多量に搭載
した場合、電気自動車全体の重量や体格が大きくなる
他、乗員や貨物のためのスペースが確保し難くなる。
排出せず、排気騒音や機関振動も全く無いことから、電
気自動車が世界的に注目されており、自動車メーカ等で
その実用化に向けた研究・開発が盛んに行われている。
電気自動車では、蓄電池に蓄えられた電気によって駆動
用電動機を回転させ、その回転力を走行車輪に伝えて走
行する都合上、蓄電池の蓄電容量が走行距離に略比例す
る。ところが、蓄電池は、重量や体積が非常に大きいた
め、一充電あたりの走行距離を長くするべく多量に搭載
した場合、電気自動車全体の重量や体格が大きくなる
他、乗員や貨物のためのスペースが確保し難くなる。
【０００３】そこで、電気自動車の市街走行時等におけ
る電力消費を抑え、比較的少容量の蓄電池で長距離の走
行を実現するデバイスとして、フライホイールエネルギ
ー貯蔵装置（以下、フライホイール装置と略称する）が
注目されている。フライホイール装置は、装置ハウジン
グ内に大質量のフライホイールを回転自在に保持したも
ので、外部装置から供給された電気エネルギーをフライ
ホイールの回転エネルギーに変換して一時的に蓄える一
方、必要時にはフライホイールの回転エネルギーを電気
エネルギーに再変換して外部装置に供給する。
る電力消費を抑え、比較的少容量の蓄電池で長距離の走
行を実現するデバイスとして、フライホイールエネルギ
ー貯蔵装置（以下、フライホイール装置と略称する）が
注目されている。フライホイール装置は、装置ハウジン
グ内に大質量のフライホイールを回転自在に保持したも
ので、外部装置から供給された電気エネルギーをフライ
ホイールの回転エネルギーに変換して一時的に蓄える一
方、必要時にはフライホイールの回転エネルギーを電気
エネルギーに再変換して外部装置に供給する。
【０００４】例えば、電気自動車では、制動時における
車体の運動エネルギーを回収するべく、動力伝達装置等
を介して制動用発電機を駆動して電気エネルギーを得た
後、その電気エネルギーをフライホイール装置のエネル
ギー変換手段（通常は、発電電動機）に供給してフライ
ホイールを高速で回転させる。また、発進時や加速時に
は、フライホイールの運動エネルギーをエネルギー変換
手段により電気エネルギーに変換し、得られた電気エネ
ルギーにより駆動用電動機を回転させる。これにより、
発進・停止の頻度が高い市街地走行においても、制動に
より廃棄されるエネルギーが減少し、電力消費をごく少
なくすることができる。
車体の運動エネルギーを回収するべく、動力伝達装置等
を介して制動用発電機を駆動して電気エネルギーを得た
後、その電気エネルギーをフライホイール装置のエネル
ギー変換手段（通常は、発電電動機）に供給してフライ
ホイールを高速で回転させる。また、発進時や加速時に
は、フライホイールの運動エネルギーをエネルギー変換
手段により電気エネルギーに変換し、得られた電気エネ
ルギーにより駆動用電動機を回転させる。これにより、
発進・停止の頻度が高い市街地走行においても、制動に
より廃棄されるエネルギーが減少し、電力消費をごく少
なくすることができる。
【０００５】特開昭６１−９４５３２号公報には、図３
にその縦断面図を示すように、従来のフライホイール装
置の一例が開示されている。同図において、大きな質量
を有するフライホイール２は、上部が磁気軸受１により
支持され、下部が流体潤滑されたピボット軸受４により
支持されている。フライホイール２の円筒部５内には、
ロータ６とステータ７とからなる発電電動機８が形成さ
れている。また、フライホイール２の外径は上部が最も
大きくなっている。このフライホイール装置では、上部
の磁気軸受１が磁力により回転軸２を上方に吸引し、こ
れにより、フライホイール２の重量のうちで下部のピボ
ット軸受４が負担する割合が減少し、過大なスラスト荷
重によるピボット軸受４の損傷が防止される。
にその縦断面図を示すように、従来のフライホイール装
置の一例が開示されている。同図において、大きな質量
を有するフライホイール２は、上部が磁気軸受１により
支持され、下部が流体潤滑されたピボット軸受４により
支持されている。フライホイール２の円筒部５内には、
ロータ６とステータ７とからなる発電電動機８が形成さ
れている。また、フライホイール２の外径は上部が最も
大きくなっている。このフライホイール装置では、上部
の磁気軸受１が磁力により回転軸２を上方に吸引し、こ
れにより、フライホイール２の重量のうちで下部のピボ
ット軸受４が負担する割合が減少し、過大なスラスト荷
重によるピボット軸受４の損傷が防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のフ
ライホイール装置は、実際に電気自動車に搭載された場
合、道路状況や運転形態等に起因して、比較的短期間で
所期の性能を発揮できなくなることがあった。例えば、
電気自動車が悪路走行や急旋回、急制動等を行うと、フ
ライホイール２には上下方向の激しい振動や過大なヨー
モーメント等が作用し、ピボット軸受４での適切な流体
潤滑が維持できなくなることがある。すなわち、ピボッ
ト軸受４を構成する球状軸端や球面受台では、振動やヨ
ーモーメント等による過大な応力により潤滑油面が破壊
されると、該部が境界潤滑あるいは金属接触状態とな
る。このような状態に陥った場合、ピボット軸受４では
急速な摩耗や焼付き等の損傷が起こり、フライホイール
２の円滑な回転が阻害されたり、あるいはフライホイー
ル２が全く回転しなくなり、運動エネルギーの貯蔵が行
えなくなるのである。本発明は、上記状況に鑑みなされ
たもので、電気自動車等の自走機械に搭載した際におけ
る走行振動やヨーイング、ピッチング等の影響を排除し
たフライホイールエネルギー貯蔵装置を提供することを
目的とする。
ライホイール装置は、実際に電気自動車に搭載された場
合、道路状況や運転形態等に起因して、比較的短期間で
所期の性能を発揮できなくなることがあった。例えば、
電気自動車が悪路走行や急旋回、急制動等を行うと、フ
ライホイール２には上下方向の激しい振動や過大なヨー
モーメント等が作用し、ピボット軸受４での適切な流体
潤滑が維持できなくなることがある。すなわち、ピボッ
ト軸受４を構成する球状軸端や球面受台では、振動やヨ
ーモーメント等による過大な応力により潤滑油面が破壊
されると、該部が境界潤滑あるいは金属接触状態とな
る。このような状態に陥った場合、ピボット軸受４では
急速な摩耗や焼付き等の損傷が起こり、フライホイール
２の円滑な回転が阻害されたり、あるいはフライホイー
ル２が全く回転しなくなり、運動エネルギーの貯蔵が行
えなくなるのである。本発明は、上記状況に鑑みなされ
たもので、電気自動車等の自走機械に搭載した際におけ
る走行振動やヨーイング、ピッチング等の影響を排除し
たフライホイールエネルギー貯蔵装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、装置ハウジングに対して略鉛直に配置
された回転軸と、この回転軸に一体化されたフライホイ
ールと、電気エネルギーと運動エネルギーとの間の変換
に供されるエネルギー変換手段とを有し、外部から供給
された電気エネルギーを前記フライホイールの回転エネ
ルギーとして貯蔵するフライホイールエネルギー貯蔵装
置において、前記回転軸に対して少なくとも上下一対設
けられ、当該回転軸の回転自在な支持に供される転がり
軸受と、前記回転軸およびフライホイールの重量と前記
転がり軸受の予圧荷重とを負担するべく、前記回転軸ま
たは前記フライホイールを上方に付勢する磁気付勢手段
と、前記装置ハウジングと前記転がり軸受との間に介装
された振動減衰手段とを備えたものを提案する。
に、本発明では、装置ハウジングに対して略鉛直に配置
された回転軸と、この回転軸に一体化されたフライホイ
ールと、電気エネルギーと運動エネルギーとの間の変換
に供されるエネルギー変換手段とを有し、外部から供給
された電気エネルギーを前記フライホイールの回転エネ
ルギーとして貯蔵するフライホイールエネルギー貯蔵装
置において、前記回転軸に対して少なくとも上下一対設
けられ、当該回転軸の回転自在な支持に供される転がり
軸受と、前記回転軸およびフライホイールの重量と前記
転がり軸受の予圧荷重とを負担するべく、前記回転軸ま
たは前記フライホイールを上方に付勢する磁気付勢手段
と、前記装置ハウジングと前記転がり軸受との間に介装
された振動減衰手段とを備えたものを提案する。
【０００８】本発明のフライホイールエネルギー貯蔵装
置によれば、回転軸およびフライホイールは、磁気付勢
手段による付勢力と下部の転がり軸受の予圧に基づく軸
方向固定力とにより上下に引っ張り合う状態で支持され
るため、静止時のみならず回転時にも安定した状態で転
がり軸受に支持される。また、装置ハウジングに過大な
振動やヨーモーメントが作用しても、振動減衰手段の作
用によりこれらが転がり軸受や回転軸に伝達され難くな
り、潤滑油膜の破壊等に起因する転がり軸受の損傷が生
じなくなる。
置によれば、回転軸およびフライホイールは、磁気付勢
手段による付勢力と下部の転がり軸受の予圧に基づく軸
方向固定力とにより上下に引っ張り合う状態で支持され
るため、静止時のみならず回転時にも安定した状態で転
がり軸受に支持される。また、装置ハウジングに過大な
振動やヨーモーメントが作用しても、振動減衰手段の作
用によりこれらが転がり軸受や回転軸に伝達され難くな
り、潤滑油膜の破壊等に起因する転がり軸受の損傷が生
じなくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１には、本発明の第１実施形態
に係るフライホイール装置を縦断面視により示してあ
る。このフライホイール装置は、電気自動車の回生ブレ
ーキとして製作されたもので、制動用発電機から入力し
た電気エネルギーをフライホイールの運動エネルギーに
変換して蓄える一方、発進時や加速時にはフライホイー
ルの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して駆動用
電動機に供給する。
に係るフライホイール装置を縦断面視により示してあ
る。このフライホイール装置は、電気自動車の回生ブレ
ーキとして製作されたもので、制動用発電機から入力し
た電気エネルギーをフライホイールの運動エネルギーに
変換して蓄える一方、発進時や加速時にはフライホイー
ルの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して駆動用
電動機に供給する。
【００１０】フライホイール装置は、その外殻が中空の
装置ハウジング９により形成されている。装置ハウジン
グ９には、その外周面に一対の枢軸１０が１８０゜間隔
で固設されており、これら枢軸１０が第１支持枠１１の
一対の支持腕１２に軸受１３を介して回動自在に支持さ
れている。また、第１支持枠１１は、図示しない一対の
枢軸を枢軸１０と直交する方向に有しており、これら枢
軸が図示しない第２支持枠に回動自在に支持されてい
る。すなわち、本実施形態では、第１支持枠１１と第２
支持枠とでジンバル機構が形成され、電気自動車の姿勢
変化に拘わらず、装置ハウジング９の中心軸が常時鉛直
に保たれることになる。
装置ハウジング９により形成されている。装置ハウジン
グ９には、その外周面に一対の枢軸１０が１８０゜間隔
で固設されており、これら枢軸１０が第１支持枠１１の
一対の支持腕１２に軸受１３を介して回動自在に支持さ
れている。また、第１支持枠１１は、図示しない一対の
枢軸を枢軸１０と直交する方向に有しており、これら枢
軸が図示しない第２支持枠に回動自在に支持されてい
る。すなわち、本実施形態では、第１支持枠１１と第２
支持枠とでジンバル機構が形成され、電気自動車の姿勢
変化に拘わらず、装置ハウジング９の中心軸が常時鉛直
に保たれることになる。
【００１１】装置ハウジング９内には回転軸１４が鉛直
に配置されており、回転軸１４の下部には円盤状のフラ
イホイール２が一体化されている。フライホイール２
は、鋼やアルミニウム合金等の金属または繊維強化プラ
スチックを素材としており、外周部の厚みを大きくする
ことで回転時のモーメントを大きくし、これにより、大
きな運動エネルギーを貯蔵可能としている。図中、３２
は回転軸１４にフライホイール２を固着させる支持ブラ
ケットである。尚、本実施形態では、フライホイール２
と空気との摩擦抵抗を少なくするべく、装置ハウジング
９内が真空引きされている。
に配置されており、回転軸１４の下部には円盤状のフラ
イホイール２が一体化されている。フライホイール２
は、鋼やアルミニウム合金等の金属または繊維強化プラ
スチックを素材としており、外周部の厚みを大きくする
ことで回転時のモーメントを大きくし、これにより、大
きな運動エネルギーを貯蔵可能としている。図中、３２
は回転軸１４にフライホイール２を固着させる支持ブラ
ケットである。尚、本実施形態では、フライホイール２
と空気との摩擦抵抗を少なくするべく、装置ハウジング
９内が真空引きされている。
【００１２】回転軸１４は、転がり軸受（本実施形態で
は、共に深みぞ玉軸受）たる上部玉軸受１６および下部
玉軸受１７と、磁気付勢手段たる磁気軸受１とにより回
転自在に支持されている。また、装置ハウジング９と両
玉軸受１６，１７との間にはそれぞれ、振動減衰手段た
るダンピングリング１９，２０が介装されている。両ダ
ンピングリング１９，２０は、大きな剛性と減衰能とを
有しており、本実施形態では、炭素繊維あるいはガラス
繊維、金属繊維を合成樹脂中に含有させた、いわゆる繊
維強化樹脂等を素材としている。尚、ダンピングリング
２０は、下部玉軸受１７と装置ハウジング９との双方に
固着されているが、ダンピングリング１９は、上部玉軸
受１６にのみ固着されており、回転軸１４の熱膨張によ
る伸縮を許容するべく、装置ハウジング９に対して上下
に摺動可能となっている。図中、２１は両玉軸受１６，
１７の内輪を回転軸１４に締結するナットである。
は、共に深みぞ玉軸受）たる上部玉軸受１６および下部
玉軸受１７と、磁気付勢手段たる磁気軸受１とにより回
転自在に支持されている。また、装置ハウジング９と両
玉軸受１６，１７との間にはそれぞれ、振動減衰手段た
るダンピングリング１９，２０が介装されている。両ダ
ンピングリング１９，２０は、大きな剛性と減衰能とを
有しており、本実施形態では、炭素繊維あるいはガラス
繊維、金属繊維を合成樹脂中に含有させた、いわゆる繊
維強化樹脂等を素材としている。尚、ダンピングリング
２０は、下部玉軸受１７と装置ハウジング９との双方に
固着されているが、ダンピングリング１９は、上部玉軸
受１６にのみ固着されており、回転軸１４の熱膨張によ
る伸縮を許容するべく、装置ハウジング９に対して上下
に摺動可能となっている。図中、２１は両玉軸受１６，
１７の内輪を回転軸１４に締結するナットである。
【００１３】磁気軸受１は、回転軸１４の上端寄りに固
着された磁気ロータ２５と、装置ハウジング９の上蓋部
２９の下面に固着された磁気ステータ２６とから構成さ
れている。磁気ロータ２５はフェライト等を素材とする
磁性体の円盤であるが、磁気ステータ２６は、リング状
の永久磁石２７と、永久磁石２７の下面の磁極に固着さ
れた円環状の磁性体である軸心側ヨーク５１と、永久磁
石２７の上面の磁極に固着されたＬ字断面を有する円環
状の磁性体である外周側ヨーク５２とからなっている。
着された磁気ロータ２５と、装置ハウジング９の上蓋部
２９の下面に固着された磁気ステータ２６とから構成さ
れている。磁気ロータ２５はフェライト等を素材とする
磁性体の円盤であるが、磁気ステータ２６は、リング状
の永久磁石２７と、永久磁石２７の下面の磁極に固着さ
れた円環状の磁性体である軸心側ヨーク５１と、永久磁
石２７の上面の磁極に固着されたＬ字断面を有する円環
状の磁性体である外周側ヨーク５２とからなっている。
【００１４】磁気ステータ２６は、断面が逆Ｕ字形状と
なっていて、永久磁石２７のＮ極から磁気ステータ２６
と磁気ロータ２５とを介して永久磁石のＳ極へ流れる磁
束の密度を高くしてある。すなわち、磁気軸受１は、磁
気ロータ２５と磁気ステータ２６とで磁気回路を構成す
る受動型スラスト磁気軸受であり、本実施形態の場合、
回転軸１４やフライホイール２等の重量と下部玉軸受１
７の予圧荷重に対応する付勢力で回転軸１４を上方に付
勢している。磁気ステータ２６の下面２６ａと磁気ロー
タ２５の上面２５ａには、複数の円環溝が相互の山と山
とが対向するかたちでそれぞれ形成されている。磁束は
山から山へと流れるため、回転軸１４にラジアル荷重が
作用しても、流れる磁束が山と山との離隔を妨げる。こ
れにより、回転軸１４にはラジアル方向の求心力が発生
し、装置ハウジング９に対して半径方向に変位し難くな
り、回転軸１４が装置ハウジング９の中心軸に沿って安
定して回転することになる。
なっていて、永久磁石２７のＮ極から磁気ステータ２６
と磁気ロータ２５とを介して永久磁石のＳ極へ流れる磁
束の密度を高くしてある。すなわち、磁気軸受１は、磁
気ロータ２５と磁気ステータ２６とで磁気回路を構成す
る受動型スラスト磁気軸受であり、本実施形態の場合、
回転軸１４やフライホイール２等の重量と下部玉軸受１
７の予圧荷重に対応する付勢力で回転軸１４を上方に付
勢している。磁気ステータ２６の下面２６ａと磁気ロー
タ２５の上面２５ａには、複数の円環溝が相互の山と山
とが対向するかたちでそれぞれ形成されている。磁束は
山から山へと流れるため、回転軸１４にラジアル荷重が
作用しても、流れる磁束が山と山との離隔を妨げる。こ
れにより、回転軸１４にはラジアル方向の求心力が発生
し、装置ハウジング９に対して半径方向に変位し難くな
り、回転軸１４が装置ハウジング９の中心軸に沿って安
定して回転することになる。
【００１５】本実施形態では、磁気軸受１とフライホイ
ール２との間に、エネルギー変換手段である発電電動機
８が設けられている。発電電動機８は、装置ハウジング
９に固着されたステータ７と、回転軸１４に固着された
ロータ６とからなっており、ステータ７の内周面とロー
タ６の外周面とが対峙している。そして、電気自動車の
制動発電機等からの電気エネルギーがステータ７に供給
されると、発電電動機８は電動機として機能し、回転軸
１４およびフライホイール２を回転させる。また、発進
時や加速時には、発電電動機８が発電機として機能し、
ステータ７から取り出された電気エネルギーが電気自動
車の駆動用電動機に供給される。
ール２との間に、エネルギー変換手段である発電電動機
８が設けられている。発電電動機８は、装置ハウジング
９に固着されたステータ７と、回転軸１４に固着された
ロータ６とからなっており、ステータ７の内周面とロー
タ６の外周面とが対峙している。そして、電気自動車の
制動発電機等からの電気エネルギーがステータ７に供給
されると、発電電動機８は電動機として機能し、回転軸
１４およびフライホイール２を回転させる。また、発進
時や加速時には、発電電動機８が発電機として機能し、
ステータ７から取り出された電気エネルギーが電気自動
車の駆動用電動機に供給される。
【００１６】以下、本実施形態の作用を述べる。電気自
動車の車体は登坂走行時や旋回時等に姿勢が変化する
が、フライホイール装置の中心軸（すなわち、回転軸１
４の軸心）は、装置ハウジング９がジンバル機構を介し
て支持されていることから、フライホイール２のジャイ
ロ効果により常時鉛直に保たれる。したがって、フライ
ホイール２や回転軸１４の重量が磁気軸受１により負担
されることも相俟って、両玉軸受１６，１７は回転軸１
４のラジアル方向の支持のみを行えばよい。
動車の車体は登坂走行時や旋回時等に姿勢が変化する
が、フライホイール装置の中心軸（すなわち、回転軸１
４の軸心）は、装置ハウジング９がジンバル機構を介し
て支持されていることから、フライホイール２のジャイ
ロ効果により常時鉛直に保たれる。したがって、フライ
ホイール２や回転軸１４の重量が磁気軸受１により負担
されることも相俟って、両玉軸受１６，１７は回転軸１
４のラジアル方向の支持のみを行えばよい。
【００１７】一方、電気自動車が悪路走行や急旋回、急
制動等を行った場合、装置ハウジング９や回転軸１４に
は上下方向の激しい相対振動や過大なヨーモーメント等
が作用し、これらに起因する応力が回転軸１４の支持部
位に作用することになる。ところが、本実施形態では、
装置ハウジング９と両玉軸受１６，１７との間にダンピ
ングリング１９，２０が介装されているため、安定した
高速回転が実現できると共に相対振動やヨーモーメント
等はその大部分がダンピングリング１９，２０により吸
収・減衰され、両玉軸受１６，１７に殆ど作用しない。
したがって、両玉軸受１６，１７内では、潤滑油膜の破
壊等に起因する急速な摩耗や焼付き等が生じなくなり、
回転軸１４の円滑な支持が阻害されなくなる。その結
果、フライホイール装置のエネルギー貯蔵性能が長期間
に亘って維持される他、メンテナンスインターバルも長
くすることが可能となる。
制動等を行った場合、装置ハウジング９や回転軸１４に
は上下方向の激しい相対振動や過大なヨーモーメント等
が作用し、これらに起因する応力が回転軸１４の支持部
位に作用することになる。ところが、本実施形態では、
装置ハウジング９と両玉軸受１６，１７との間にダンピ
ングリング１９，２０が介装されているため、安定した
高速回転が実現できると共に相対振動やヨーモーメント
等はその大部分がダンピングリング１９，２０により吸
収・減衰され、両玉軸受１６，１７に殆ど作用しない。
したがって、両玉軸受１６，１７内では、潤滑油膜の破
壊等に起因する急速な摩耗や焼付き等が生じなくなり、
回転軸１４の円滑な支持が阻害されなくなる。その結
果、フライホイール装置のエネルギー貯蔵性能が長期間
に亘って維持される他、メンテナンスインターバルも長
くすることが可能となる。
【００１８】図２には、本発明の第２実施形態に係るフ
ライホイール装置を縦断面視により示してある。このフ
ライホイール装置は、全体的には第１実施形態と同様の
構成を採用しているが、装置ハウジング９と上部玉軸受
１６との間に予圧バネ３０が介装されている点が異なっ
ている。本実施形態では、予圧バネ３０により上部玉軸
受１６に予圧が与えられるため、ラジアル方向の支持が
より強固に行われることとなり、回転軸１４の回転がよ
り安定する。
ライホイール装置を縦断面視により示してある。このフ
ライホイール装置は、全体的には第１実施形態と同様の
構成を採用しているが、装置ハウジング９と上部玉軸受
１６との間に予圧バネ３０が介装されている点が異なっ
ている。本実施形態では、予圧バネ３０により上部玉軸
受１６に予圧が与えられるため、ラジアル方向の支持が
より強固に行われることとなり、回転軸１４の回転がよ
り安定する。
【００１９】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では転がり軸受として上下一対の
深みぞ玉軸受を用いたが、アンギュラ玉軸受や円錐ころ
軸受等、他種の転がり軸受を用いてもよいし、その個数
も二個に限られるものではない。また、上記実施形態で
は磁気付勢手段として永久磁石と磁性体との吸引力を用
いる磁気軸受を採用したが、永久磁石どうしの吸引力や
反発力を用いるものを採用してもよいし、電磁石への通
電制御を行うことにより回転軸のラジアル方向及びスラ
スト方向の位置を規制する制御型のものを採用してもよ
い。
本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では転がり軸受として上下一対の
深みぞ玉軸受を用いたが、アンギュラ玉軸受や円錐ころ
軸受等、他種の転がり軸受を用いてもよいし、その個数
も二個に限られるものではない。また、上記実施形態で
は磁気付勢手段として永久磁石と磁性体との吸引力を用
いる磁気軸受を採用したが、永久磁石どうしの吸引力や
反発力を用いるものを採用してもよいし、電磁石への通
電制御を行うことにより回転軸のラジアル方向及びスラ
スト方向の位置を規制する制御型のものを採用してもよ
い。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、装置ハウジングに対し
て略鉛直に配置された回転軸と、この回転軸に一体化さ
れたフライホイールと、電気エネルギーと運動エネルギ
ーとの間の変換に供されるエネルギー変換手段とを有
し、外部から供給された電気エネルギーを前記フライホ
イールの回転エネルギーとして貯蔵するフライホイール
エネルギー貯蔵装置において、前記回転軸に対して少な
くとも上下一対設けられ、当該回転軸の回転自在な支持
に供される転がり軸受と、前記回転軸およびフライホイ
ールの重量と前記転がり軸受の予圧荷重とを負担するべ
く、前記回転軸または前記フライホイールを上方に付勢
する磁気付勢手段と、前記装置ハウジングと前記転がり
軸受との間に介装された振動減衰手段とを備えたことに
より、回転軸およびフライホイールは、磁気付勢手段に
よる付勢力と下部の転がり軸受の予圧に基づく軸方向固
定力とにより上下に引っ張り合う状態で支持されるた
め、静止時のみならず回転時にも安定した状態で転がり
軸受に支持される。また、装置ハウジングに過大な振動
やヨーモーメントが作用しても、振動減衰手段の作用に
よりこれらが転がり軸受や回転軸に伝達され難くなり、
潤滑油膜の破壊等に起因する転がり軸受の損傷が生じな
くなり、電気自動車等の自走機械に搭載された場合にお
いても、長期間に亘って所期の性能を維持することが可
能となる。
て略鉛直に配置された回転軸と、この回転軸に一体化さ
れたフライホイールと、電気エネルギーと運動エネルギ
ーとの間の変換に供されるエネルギー変換手段とを有
し、外部から供給された電気エネルギーを前記フライホ
イールの回転エネルギーとして貯蔵するフライホイール
エネルギー貯蔵装置において、前記回転軸に対して少な
くとも上下一対設けられ、当該回転軸の回転自在な支持
に供される転がり軸受と、前記回転軸およびフライホイ
ールの重量と前記転がり軸受の予圧荷重とを負担するべ
く、前記回転軸または前記フライホイールを上方に付勢
する磁気付勢手段と、前記装置ハウジングと前記転がり
軸受との間に介装された振動減衰手段とを備えたことに
より、回転軸およびフライホイールは、磁気付勢手段に
よる付勢力と下部の転がり軸受の予圧に基づく軸方向固
定力とにより上下に引っ張り合う状態で支持されるた
め、静止時のみならず回転時にも安定した状態で転がり
軸受に支持される。また、装置ハウジングに過大な振動
やヨーモーメントが作用しても、振動減衰手段の作用に
よりこれらが転がり軸受や回転軸に伝達され難くなり、
潤滑油膜の破壊等に起因する転がり軸受の損傷が生じな
くなり、電気自動車等の自走機械に搭載された場合にお
いても、長期間に亘って所期の性能を維持することが可
能となる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図３】従来装置の一例を示す縦断面図である。
１‥‥磁気軸受 ２‥‥フライホイール ８‥‥発電電動機 ９‥‥装置ハウジング １４‥‥回転軸 １６‥‥上部玉軸受 １７‥‥下部玉軸受 １９，２０‥‥ダンピングリング
Claims (1)
- 【請求項１】 装置ハウジングに対して略鉛直に配置さ
れた回転軸と、この回転軸に一体化されたフライホイー
ルと、電気エネルギーと運動エネルギーとの間の変換に
供されるエネルギー変換手段とを有し、外部から供給さ
れた電気エネルギーを前記フライホイールの回転エネル
ギーとして貯蔵するフライホイールエネルギー貯蔵装置
において、 前記回転軸に対して少なくとも上下一対設けられ、当該
回転軸の回転自在な支持に供される転がり軸受と、 前記回転軸およびフライホイールの重量と前記転がり軸
受の予圧荷重とを負担するべく、前記回転軸または前記
フライホイールを上方に付勢する磁気付勢手段と、 前記装置ハウジングと前記転がり軸受との間に介装され
た振動減衰手段とを備えたことを特徴とするフライホイ
ールエネルギー貯蔵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325143A JPH11150911A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | フライホイールエネルギー貯蔵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325143A JPH11150911A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | フライホイールエネルギー貯蔵装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150911A true JPH11150911A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18173537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9325143A Withdrawn JPH11150911A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | フライホイールエネルギー貯蔵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11150911A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250296A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Nippon Keiki Works Ltd | 薄形軸受の構造 |
| GB2387204A (en) * | 2002-03-14 | 2003-10-08 | Edward Camplin | Magnetic rotary suspension bearing |
| CN102082483A (zh) * | 2011-02-16 | 2011-06-01 | 东南大学 | 一种带有永磁轴承和止推轴承的飞轮储能装置 |
| CN102122860A (zh) * | 2011-02-16 | 2011-07-13 | 东南大学 | 一种飞轮储能装置 |
| CN102878202A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-16 | 清华大学 | 一种应用于飞轮储能的重载立式混合磁悬浮支承*** |
| JP2013531452A (ja) * | 2010-06-08 | 2013-08-01 | テンポラル・パワー・リミテッド | フライホイールエネルギーシステム |
| JP2014510869A (ja) * | 2011-03-08 | 2014-05-01 | エス４ エナジー ビー．ヴイ． | 慣性エネルギー蓄積装置 |
| CN103904816A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-02 | 南方科技大学 | 飞轮储能装置、风力发电***及车辆能量回馈制动*** |
| JP2014131940A (ja) * | 2013-01-07 | 2014-07-17 | Ohbayashi Corp | 吊物旋回装置及び方法 |
| CN105276082A (zh) * | 2014-06-09 | 2016-01-27 | 徐立民 | 悬挂式柔性飞轮 |
| CN105299137A (zh) * | 2014-06-09 | 2016-02-03 | 徐立民 | 柔性飞轮 |
| WO2016185496A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Spinning Top Energy S.R.L. | Energy storage device with a flywheel supported on rolling bearings and with permanent magnets to relieve the load on the rolling bearings |
| US10508710B2 (en) | 2012-11-05 | 2019-12-17 | Bc New Energy (Tianjin) Co., Ltd. | Cooled flywheel apparatus having a stationary cooling member to cool a flywheel annular drive shaft |
| CN111536548A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-08-14 | 山西大学 | 一种用于燃油***的重力式自稳压装置 |
| CN114257032A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-03-29 | 内蒙古工业大学 | 一种磁吸力可调的飞轮储能装置 |
-
1997
- 1997-11-12 JP JP9325143A patent/JPH11150911A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2387204B (en) * | 2002-03-14 | 2006-01-18 | Edward Camplin | Magnetic rotary suspension bearing |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |