JPH06506754A - エネルギ蓄積方法及び装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 エネルギ蓄積方法及び装置 発明の分野 本発明は、エネルギ蓄積分野、特に、電気エネルギを運動エネルギとして蓄積し 、その蓄積した運動エネルギから電気エネルギを回収する機能を備えるはずみ車 を利用する装置に関する。

発明の背景 はずみ車は、エネルギを蓄積するために古くから使用されている。約５千年以前 に発明されたろくろは、多分、はずみ車を利用してエネルギを蓄積する最初の装 置であろう。

はずみ車は、多くの理由でエネルギの蓄積の観点から魅力がある。これは、比較 的簡単な装置であり、機械的手段、又は電気モータ及び発電機を使用して、エネ ルギを蓄積し且つエネルギを容易に取り出すことを可能にする。理論上、高効率 の発電力回能であり、性質上、使用可能な充電及び放電サイクル回数に１よ、制 限がない。充電容量は、経年数、又はそれの前の充電及び放電サイクル回数６二 よる影響を受けないものでなければならず、このことは、公知のＩくツテリでＩ ！不可能である。

その比エネルギとしても公知のはずみ車のエネルギ密度容量は、次式でめられる 。

Ｔ＝に、σ／ρ ここで、Ｔは、比エネルギ、Ｋは、はずみ車の形状ファクタ、σは、はずみ車を 形成する材料の引張り強さ、及びρは、材料密度である。エネルギ密度は、典型 的に、ポンド当たりワット時（１−ｈｒｓ／　ｌｂ）　、キログラム当たりワッ ト時（ｖ−ｈｒｓ／ｋｇ）又はキログラム当たりジュール（Ｊ／ｋｇ）で表示さ れる。

はずみ車は、全体として、その材料の構造によって等方性又は異方性として区分 され、その等方性及び異方性の形態のある特徴を組み合わせたはずみ車も又公知 である。等方性はずみ車は、典型的に、直交する三次元にてはずみ車の質量の各 粒子が等しい応力を受けるように設計される。一般に、これらはずみ車は、その 周縁にて極めて薄く、そのハブにて厚い。しかし、外縁端に膨大部分、又はその 他の形状部分を有する多くの変形例力呵能である。これら変形例は、はずみ車の 質量全体を等しい応力レベルに保持することにより、はずみ車の回転慣性力を最 大にし、従って、はずみ車のエネルギ蓄積容態を増大させると同時に、半径の外 側部分に可能な限り多くの質量を付与しようとするものである。残念なことに、 等方性システムに有用であると考えられる全ての公知の材料は、エネルギ密度が 不十分である。高価な工具鋼は、所望の形状に機械加工し得る最良の材料の一例 であろう。しかし、工具鋼は、大きい応力荷重を受けたときに亀裂が伝播する材 料欠陥を生ずることなく、大きい寸法に加工することは出来ない。

異方性はずみ車は、典型的に、一方向には極めて大きい強度であるが、その他の 方向への強度は著しく小さい材料を利用する。これら装置は、通常、繊維を巻い て形成される。従って、殆どの異方性はずみ車は、公称の半径方向強度を有する に過ぎないが、極めて大きい接線方向の応力に耐えることが出来る。しかし、繊 維は、典型的に、半径方向に弱く、上記はずみ車は、軸方向に巻かれているため 、これら形状体は、通常、薄い縁部として形成しなければならない。縁部は、最 外側半径部分でその有用な大きい慣性質量の全てを支持するため、既知の最大の エネルギ密度を支持することが可能である。唯一の理論上の制限因子は、組成材 料に許容可能な最大応力である。従って、薄い縁部を備えて形成された公知のエ ネルギ蓄積装置は、極めて大きいエネルギ密度を有するが、典型的に、多量のエ ネルギを蓄積することは出来ない。

等方性及び異方性はずみ車の双方にとって、多量のエネルギを蓄積するのに最も 重要なことは、重量密度に対する最大の引張り応力が大きく、比強度の大きい材 料を採用することである。当該技術分野で現在公知である、比強度の大きい材料 の多（は、繊維としてしか利用出来ない。これら材料は、典型的に、等方性はず み車の製造に必要とされる形状に鋳造し、又は機械加工することが出来ない。

等方性材料は、現在、比強度が比較的小さい金属材料でしか形成することが出来 ない。等方性構造体に機械加工し、又は鋳造することの出来る、強力な複合材料 を開発したとしても、これら材料は、同心状リングの形態のときのように、隔離 この設計は、重りによりリムに取り付けられた−組みの複合ラップを使用するも のである。比較的高速度のＲＰＭ期間中、結束ラップ（筆者は、緊張し且つ釣合 ったカテナリ・スポークと称する）がハブ組立体に押し付けられ、リムと７）ブ との間にある型式の継手を形成する。しかし、この形態は、ノ＼ブに所望の軸受 圧力荷重を加えるため、多数のラップを必要とし、従って、実用向きに製造する ことは出来ない。又、この形態は、僅かな軸方向へのリムの振動を吸収すること が出来ないことを主な理由として、リムと／Ｘブとの間に十分に均一な軸方向へ の安定性を実現することが出来ない。通常の振動中にリムとノ１ブとの中心が僅 かに偏心し、これにより、高度の運動シスチン・に不均衡を生じさせる２、最後 に、複合ラップの内面に取り付けられた重りは、ラップ自体に非常な圧力を作用 させ、これにより、弱い接触点を形成する。

１９８０年ｌＯ月、アリシナ州スコッツデールで開催された、１９８０年はずみ 車技術シンポジウムにおいて発表されたり、　Ｇ、ウルマン（Ｕｌｌ＆Ｉｎ）及 びＪ、コーレイ（ＣａｒｃｙＮこよる［加速はずみ車（Ｔｈｅ　Ａｃｃｅｌｅｒ ａｔｉｎｇＦｌｙｗｈｅｅｌ）　Ｊは、半径方向応力をリムからハブに分離させ ようとする、可撓性のはずみ車リムの形態を提案している。しかし、このはずみ 車の設計には、少な（とも二つの大きな欠点がある。

第一には、はずみ車のハブとリムとの間のばね定数は、極めて小さく、リムシス テムの望ましくない半径方向への微動作が回転軸線の周りで）＼ブの半径方向荷 重により吸収されない状況となることである。従って、はずみ車は、任意の形態 の振動を・”、Ｊげたとき、運動的に極めて不安定になり易い。第二に、はずみ 車が゛１１径方向振動を生ずることなく、加速することが出来ると仮定して、は ずみ車から力を除去したとき、重大な問題が生じる。リムは、それ自体の大きい 慣性力のため、回転を続ける一方、１１ブをリムに接続する緩い帯域は、これら 構造体の間に方位剛性が存在しないため、大きい最高引張り荷重を受けたとき、 直ちにほどけ、又は逆転する傾向となる。

１９７７年ｌＯ月、カリフォルニア州、サンフランシスコで開催された、１９７ ７年、はずみ車技術シンポジウムにて、Ｃ，Ｅ、ナイトＱｎｉｇｈｔ）が発表し た「デルタラップはずみ車の設計の解析（＾ｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄ ｅｌｔａｗｒａｐ　Ｆｌｙｗｈｅｅｌ　Ｄｅｓｉｇｎ）　Ｊにおいて、リム又は ディスクがハブに取り付けられて、重なり合った材料が装置の全体を囲繞する形 態が開示されている。このはずみ車の基本的な思想は、重なり合い部分がはずみ 車をその回転軸線の周りで固定状態に保持し、半径方向への更なる強度を提供す ることである。しかし、この半径方向への強度の増加は、重なり合い部分の重量 を増すという犠牲を払って得られるものであり、この重なり合い部分は、回転す る構造体全体の剛性を維持し得るように均一な密度の厚い繊維帯で形成しなけれ ばならない。又、重なり合い部分の膨張は、全方位に亙って正確に等しい半径方 向への延伸を許容することが出来ないため、当然、非均−な方位状態で僅かな半 径方向への延伸が生じる。これにより、運動的に極めて変動し易い不均衡な状態 となる。

１９８０年１０月、アリシナ州、スコッツデールで開催された、１９８０年、は ずみ車技術シンポジウムにおいて、Ｓ、Ｖ、カルカルニ（Ｉｕｌｋａｒｎｉ）は 、［米国エネルギ省ツバずみ車ロータ及び蓄積技術開発プログラム（Ｔｈｅ　Ｆ ｌｙｖｈｅｅｌ　Ｒｏｔｏｒ　ａｎｄ　Ｃｏｒ＋ｔａｉｎｍｅｎｔ　Ｔｈｅｃｈ ｎｎｌｏｇｙ　ひｅｖｅｌｏｐｓｅｎｔ　Ｐｒｏｇｒａｍ　（）ｆ　ｔｈｅ　Ｕ 、Ｓ、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｎ秩@Ｅｎｅｒｇｙ） 」という論文で、各層の繊維が互いに平行であるが、各層が次の層に対して僅か に回転させである、厚い多層の複合ディスクの設計を発表している。完全な組の ディスクは、接着、又は積層させて、一つの厚いディスクにする。平行な繊維の 形態は、繊維が一つの軸線に沿って張力が加えられるが、直交方向には、実質的 に繊維の強度が存在しないような状態を維持する。全体の強度は、繊維を接着す るのに使用されるエポキシ樹脂によって得られ、このことは、ｍ維の強度を著し く制限し、又実現可能なエネルギ密度を比較的小さい値に制限する。これら設計 において、繊維のより大きい強度の利点を活用し得るように、等方性の金属繊維 ではなく、より高強度の複合繊維材料が選択される。採用された材料は、高強度 の状態に適合するが、その設計の形態は、応力の制御及び重量の配合が好適なも のである場合に限られる。故に、このはずみ車は、リム型の設計のもの程、大き いエネルギ密度を実現することは出来ない。

このように、当該技術分野における非常な努力にも拘わらず、エネルギの蓄積に 有用である実用的なはずみ車の開発が依然、課題とされている。

その熱が放射及び／又は伝導によって放散されるため、回転するシステム全体に 非常な摩擦ロスを招来する。繊維を巻いたリムに対する好適な保護ハウジングは 、それ自体が、薄い繊維を巻いたリムであり、窒化ケイ素、又は別の同様の耐熱 性材料で内側層又はスリーブを形成して、内部に蓄積するの熱からハウジングを 絶縁し得るようにする。窒化ケイ素は、構造的一体性を著しく失うことなく、非 常な高温に耐えることが出来るため、該保護ハウジングは、熱エネルギから実質 的に遮へいされることになる。

第１図を参照すると、本発明のエネルギ蓄積装置は、ベル状端部１４のようなそ の端部にキャップが取り付けられた横側壁１２によって形成された真空の保護ハ ウジング１０を備えることが望ましい。ハウジング１０を大気圧以下の所望の圧 力、望ましくは、０．００１　トール以下に密閉的に真空にすることが出来る限 り、１１１１！ＩＪ１１２、及びベル状端部１４には、Ｏリング、又は当該技術 分野で公知の任意の技術手段を取り付けることが出来る。好適な実施例において 、横側壁１２及びベル状端部１４は、ねじ１６、又はクランプ、接着剤等のよう なその他の締結手段によって締結される。これら横側壁１２及びベル状端部１４ は、軽量で高強度の材料又は複合材を巻き、鋳造し又は成形して形成することが 望ましく、窒化ケイ素、又は別の耐熱性材料から成る内側被覆、スリーブ、及び ／又は端板を備えるものとする。ハウジング１０は、芳香族のポリアミド繊維を 巻いて形成することが望ましい。当業者に理解されるように、芳香族ポリアミド は、より一般的には、アラミドとして公知である。又、ベル状端部１４は、一連 の構造体リブ１８、又はその他の補強手段を備えることが望ましい。又、ベル状 端部１４は、少なくとも四つのり１１８を備えることが望ましい。ハウジング１ ０は、密閉的真空が維持されるように、気体不透過性薄膜、又は金属薄片で内側 を被覆することが出来る。

第２図は、更なる構造体を示す、第１図の装置の断面図である。シャフト組立体 １８は、ハウジング１０内に収容することが望ましい。エネルギ蓄積装置の通常 の作動中、回転しないシャフト組立体１８は、シャフト３０と、複数の磁石シャ フト軸受３２と、複数の磁石シャフトスリーブ３４と、を備えている。第２図か ら明らかであるように、シャフト３０は、全体として、回転軸線を形成し且つ二 つの略円筒状の細部分３０ｂの間に配置されたフランジ状の両側付き半径部分３ ０ａを備える形状としである。当該技術分野で公知の多くの軽量で高強度の任意 の材料で製造することの出来るシャフト３０は、ベル状端部１４に強固に取り付 け、これにより、ハウジング１０のその他の点では最も弱い箇所に対する柱状支 持手段を提供することが望ましい。二つの磁石シャフト軸受３２が、シャフト３ ０に接続される。半径部分３０ａの両側部に配置されたシャフト軸受３２は、第 ２図に図示するように、漸進的に薄くなる厚さとする。好適な実施例において、 シャフト軸受３２は、電磁型、即ち、該軸受は、磁界が電流により発生される電 磁石の性質を備えるようにする。シャフト軸受３２は、方位角方向に方向法めし た複数の要素を備え、該要素の−又は二段上を電子的に制御し、はずみ車４０の 振動、衝撃又は環境に対する補正を行い、運動的安定性を維持し得るようにする ことが望ましい。シャフト３０の軸部分３０ｂは、同様に電磁式であることが望 ましい磁石シャフトスリーブ３４により囲繞される。シャフト軸受３２及びシャ フトスリーブ３４のような電磁構造体は、常に磁性である必要はないが、少なく とも、比較的短い時間／磁束定数で磁化可能でなければならないことを認識すべ きである。

シャフト組立体は、二つの略異方性はずみ車４０を支持する。第３図及び第４図 に更に詳細に図示したはずみ車４０は、シャフト３０により形成される軸線の周 りで反対方向に回転し得るようにしてあり、これにより、有害なジャイロスコー プ作用を全て解消する。はずみ車４０は、シャフト組立体への取り付は位置を除 いて同一であることが望ましい。該はずみ車は、第一の面４２及び第二の面４４ により形成される厚さｔ、を有する。はずみ車４０は、その第一の面４２が互い に近接し、従って、その第二の面４４が互いに離れるようにシャフト組立体に配 置することが望ましい。

第４図に図示するように、はずみ車４０は、個々に、ハブ５０と、回転軸線に対 し略平行に該ハブ５０の外周の周りに配置した複数の骨組立体７０と、回転軸線 から距離Ｄ、の位−で骨組立体の外周の周りに配置された厚さｔ、のリム８０と 、に半径方向に膨張するのを許容する骨組立体７０を備えている。ハブ５０がリ ム８０よりも急速に膨張する場合、骨組立体７０は、ＲＰＭの増加に伴って益々 、圧縮される。その結果、管７２のばね定数が有効に増大し、これにより、運動 安定性の条件を満足させることが出来る。

第３図に図示するように、複数の骨組立体７０をリム８０の内径と接触する状態 にてハブ５０の円周の周りに配置することが望ましい。これら骨組立体は、はず み車４０が任意の方向への大きい衝繋荷重を支持することを可能にし、又、ハブ ５０及びリム８０が異なる程度に延伸することにより付与される必要なばね定数 を維持することを可能にする。好適な実施例において、互いに作用するハブ５０ 、骨組立体７０及びリム８０は、骨組立体の半径方向ばね定数がはずみ車のＲＰ Ｍの増加に伴って増大するような設計にする。これは、ハブ５０がリム８０より も急速に膨張するように設計することにより実現される。

骨組立体７０は、高速度のＲＰＭ時の運動安定性を維持し得るようにはずみ車４ ０内で予め圧縮され、又は予荷重を加えられる。全ての予圧縮力は、各骨組立体 ７０の間で配分する必要がある。安定的な圧力を維持し得るように、ハブ５０を 囲繞する全体として六以上の骨組立体を設けることが望ましい。しかし、少なく とも八つの骨組立体を設けることが望ましい。本発明によるはずみ車は、僅か五 つの骨組立体しか備えないようにすることも可能である。これは、例えば、ＲＰ Ｍ範囲においてはずみ車に予想される作動状態のため、比較的大きい寸法の骨組 立体を使用しなければならないような場合に該当する。

第４図に図示するように、骨組立体７０は、管７２と、該管内に保持された永久 磁石７６と、を備えることが望まし、い。しかし、ある実施例では、管７２のみ を使用すれば十分である。永久磁石７６は、はずみ車４０の第二の面４４に隣接 して配置することが望ましい。好適な骨組立体は７０は、管７２内に軽量の芯成 形材料７４を更に備えている。以下に説明するように、ある好適な実施例におけ ろ永久磁石７６は、本発明のエネルギ蓄積装置にエネルギを供給し且つ該装置か らエネルギを放出するの関与する。

管７２の断面は、略円弧状の形状でなければならない。これは、完全な円、僅か な偏心、又は楕円形とすることも出来る６實７２は、幾分、卵形であることが望 ましい。第５図に図示するように、管７２は、ハブ５０寄りの位置よりもリム８ ０寄りの位ｌの方が僅かに厚くなるようにする。この形状は、はずみ車４０の回 転中に作用するｒｇＪ力を考慮したものである。

第５図に図示するように、管７２の一部は、切り欠き、又はその他の方法で修正 を加え、ハブ５０の外径及びリム８０の内径の双方との接触面積を増大させ得る ようにすることが望ましい。従って、ハブ５０に接触する管７２の部分は、約凹 状にする一方、ハブ８０に接触する部分は、略凸状とし、その結果、略踵状の断 面の管外面が得られる。この形状は、骨組立体７０を固定し、はずみ車４０の加 速又は減速回転中、該組立体が転勤し、又はその他の方法で変位するのを阻止す ると考えられる。第６図に図示した別の好適な実施例において、各骨組立体７０ の更に広い部分を修正し、−一この場合、手用化し一一互いに接触し得るように しである。この構成は、より多くの骨組立体の回転中及び／又は取り付は中に、 一層の安定性を許容する。ばね定数が一定である間に、各々を圧縮し得るように 、各骨組立体７０の間には、方位角スペースを設ける必要があることが理解され よう。

上述の形状が実現可能である限り、管７２は、任意の公知の技術で製造すること が出来る。

好適な実施例において、管７２は、繊維を紡糸せずに成形して製造する。これら 管は、はずみ車４０が露呈される回転力及びその他の力に適したばね定数を有す る高強度の材料で製造することが出来る。

芯材料７４は、堅牢で且つ回転軸線から最も離れた箇所で永久磁石７６を管７２ 内に支持することが出来る限り、当該技術分野で公知の任意の軽量な材料で形成 し、その回転する質量に対する一体の支持手段を提供することが出来る。好適な 実施例において、芯材料７４の弾性率は、管７２の弾性率より□も小さくする。

リム８０は、骨組立体７０の周りに配置する。好適な実施例において、リム８０ ははずみ車の距１１Ｄ、に略等しい半径を有するマンドレル、又はその他の同様 の巻き取り基板の周縁に沿って繊維を巻（ことにより形成される。リム８０は、 内に取り込まれ、時間の経邊と共に、はずみ車、又はその他の構成要素と反応し 、これらはずみ車、又は構成要素を劣化させる可能性がある。かかる汚染物質の 取込みを最小限に抑制すべく、本発明の巻取り成形工程は、回置な限り、強力な 真空下で行うことが７ましい。

又、殆どの接着剤は、エネルギ密度の点で劣るため、リム８０における接着剤を 充填した空隙の容積は最小限に抑制することが重要である。典型的に、接着材料 は、例えば、アラミド複合材よりもはるかに小さい極限応力を有する。本発明に おけるその生たる役割は、大きい応力を受けた繊維が非制御状態にて半径方向に 層間剥離し、又は扇状に広がるのを阻止することである。

本発明によれば、空隙容積は、「交差」形状ではなく、賂平行な形状に！！維を 外周方向に巻くことにより、最小限に抑制される。第７図には、平行に及び交差 するように巻いた部分の双方を備える巻き成形繊維のシステムが示しである。交 差状に巻いたｍ維８４．８６間の空隙容積８２は、平行に巻いた繊維８６．９０ 間の空隙容積８８よりも大きいことに注目すべきである。本発明のリムは、平行 な形態に巻き付け、各連続的な層が各下方層により形成される溝内に入るように し、たちのである。第７図から理解されるように、平行な繊維８６．９０間の空 隙容積８８は、繊維が占める容積の極く一部にしか過ぎない。慎重に巻かない場 合、繊維は交差し、層の品質が劣化し、このため、空隙の全容積が増大し、エネ ルギ蓄積装置のエネルギ密度が望ましくない程度に低下する。

本発明によるはずみ車のエネルギ密度は、リム８０に接着剤を導入する前に、低 密度の液体の有効量を該接着剤に添加することにより更に増すことが出来る。

「低密度」という語は、接着剤の密度よりも低い密度を意味するものとする。こ れら液体の添加は、接着剤の有効比重を実質的に低下させ、これにより繊維の密 度に略等しい密度を有するリムが提供される。低’！？［の本体は、各種の材料 から製造し得ることが理解されよう。−例としての低密度の本体は、ケルバー長 繊維の直径の約２％−４％以下の直径、即ち、約９．４Ｘ１０−’乃至約１．８ ８Ｘ１０−′インチの中空のガラス微小球状体がある。本明細書で使用する「ガ ラス微小球状体」という語は、例えば、二酸化ケイ素のようなケイ素酸化物を含 む略球状の任意の物質を含むものとする。

リムの巻き成形中に考慮すべきファクタとしては、張力が適正であること、接着 剤の湿潤度が均一であること、環境条件が均一であること、繊維の間隔が適切で 且つ均一であること、マンドレルが紡糸安定性を有すること、振動が発生しない こと及び積層速度が制御可能であることが含まれる。典型的なリムは、５０００ 万本段上の繊維を並べて配置し、その繊維の各々にお番）る所望の接線方向応力 荷重が５％以下の変動率であることが望ましい。これらリムは、巻き張力を調節 し、回転軸線から所定の半径距離において必要とされる理論上の接線応力に常に 比例するように維持することが望ましい。リムの製造は、コンピュータにより慎 重に制御し、最鼾製品に関係する多くの最適な変数の各々が完全に自動化される ようにすることが望ましい。

繊維の巻き工程及び接着剤の導入後、接着剤を付与したリムは、例えば、熱を加 えて硬化させる。これとは別に、接着剤は、巻き成形中に紫外線で硬化させるこ とも出来る。次に、マンドレルを除去し、リム８０を安定的な平坦面上に配置し 、ハブ５０を該リム内に配置する。はずみ車４０の組立て前のハブ５０、リム８ ０及び管７２の直径は、ハブの外径とリムの内径との差が骨組立体の直径の２倍 より僅かに小さいように選択する必要がある。従って、各ｇ７２は、万力又はそ の他の同様の装着に取り付け、圧縮して、ハブ５０とリム８０との間に嵌まるよ うにする。管７２は、必要な予荷重圧力及びはね定数により圧縮し、予想される 最高の作動ＲＰＭにて運動安定性を維持し得るようにする。次に、管７２一つず つハブとリムとの間のスペースＣご挿入する。好適な実施例において、管が万力 に取り付けられている間に、その内部のキャビティに水を充填することにより、 挿入前の管の圧縮した形状を維持し、次に、現場で水を凍結させる。水は、柔軟 性のある不透過性薄膜、又は同様の手段により保持することが望ましい。驚くべ きことに、氷を含んだ管は、万力から取り外したときに、その圧縮した形状を維 持することである。次に、骸骨をハブ５０とリム８０との間に配置する。加熱す ることにより、氷は融解し、管７２は、ハブ及びリムに対して膨張する。別の実 施例において、骸骨の内部キャビティには、室温を僅かに土建るｆＡ度で溶融す る材料を充填する。ビスマス、鉛、スズ陵びカドミウムを含む合金は、二、−ヨ ーク州、ニューヨークのセロ・コーホ１ノージヨン（Ｃｅｒｒｏ　Ｃｏｒｐ、　 ）からセロヘンド（Ｃｃｒｒｏｂｅｎｄ　）という商標名で販売されるものがあ るが、これは、室温を磁力）に上扉る温度で溶融する材料の一例ｊこしか過ぎな いものである。かかる材料の使用−より、水を使用するときに１−ｔｉ　＆され る温度にｖ７２及びはずみ車のその他の構成要素を１呈させることなく、材料を 除去することを許容する。

第８図に図示するように、本発明のはずみ車は、１以上のリムを備え得ることが 理解されよう１、その全体の重量を犠牲にしてでも、装置が占めるスペース１こ 対する蓄積客員を最大にすることが望ましいとき、多数リム型はずみ車（ま、エ ネルギ蓄積装置において有用である。多数リム型はずみ車におＬＸて、外側９ム ９２（嘘、内側リム９４よりもより大きい応力ｒｇＪを受けた状態になる。運動 エネルギの蓄積客員は、応力を密度で割った値で表すことが出来るたぬ、回転軸 線付近で繊維リムの質量が増すことは、内側リムにバラストを加えることにより 実現され、全てのリムの繊維の質量が等しい応力状態となるようにすること力く 出来る。残念なことに、バラスト、即ち、死荷重、又は接着剤は、スペースを占 め、従って、所望の最終的な結果が得られない。一つの解決手段は、粉末化し５ た極めて高密度の材料を最内側リムにて多量に接着剤に添加し、最外側リムにお ける接着傷の密度を更に低下させ、これＩこより、全てのリムの応力状態を均等 にし且つエネルギ蓄積容量を増すことである。この目的には、各種の密度を有す る材料を使用することが出来る。、典型的な材料には、アルミニウム、７〜フニ ウム、水銀、イリジウム、リチウム、オスミウム、レニウム、タンタル、タング ステン、鉄、銅及び鉛が含まれる。適当な材料のコロイド状、又はアマルガム粉 末をエポキシ樹脂と混合して、上記の利点を得ることが出来る。

理解されるように、繊維を巻いた複合ｌ１１４は、その半径方向応力を回転軸線 ζこ伝達して戻すことなく、このため、等方性ディスクと同一の極めて厳密な製 造条件に従う必要はない３、接線方向の最大応力が小さく、材料の密度力吠きξ ・ため、エネルギ密度の占で不十分である鋼のような材料で等方性リム型はずみ 車を形成したとしても、等方性材料は、半径方向及び接線方向両方向への強度が 均一でなければならないから、材料は、半径方向への膨張中に亀裂が伝播する。

しかし、異方性複合リムは、繊維同士の接線方向の支持力に略完全に依存して、 その形態の均一性を維持する。これは、多数の半径方向の緊張巻き取り技術によ り改良することが出来る。例えば、半径方向への応力は、リムの内側及び外側半 径方向で零に近くなるため、こうしたγ域内で繊維が破断してもそれ程、有害と なることはない。半径方向応力が最大である内側リム領域内で、繊維を巻いた部 品上の小規模な亀裂の伝播は、接線方向への応力債と比較して小さいが、囲繞す る多数の繊維層により阻止される。繊維を巻いたリムをスピン破壊試験したとき 、一体の繊維を母材とするリムは、安全なふわふわした繊維層となった。この破 損状態は、多くの等方性はずみ車の破損により、金属が超高速度で射出される場 合よりも遥かに望ましい。

本発明のリムが安全に破断する結果、炭化ケイ素のような耐熱性内側ライニング と結合させた、非常に軽量な真空容器以外の付加的な保持構造体は殆んど不要で ある。この繊維を巻いたリムの特徴は、システム全体の少なくとも二倍の重量の 保持構造体を必要とする等方性はずみ車と極めて対称的である。

好適な実施例において、本発明のはずみ東４０は、全体的な物理的重量が約コう ボンド以下のとき、路次の寸法を有する。

はずみ瀾Ｉのｉ径　フインチ　８インチ　９４ノチはずみ１１の厚さくｔ＋）　 ２仁・千　２インチ　２インチハブのＩゴ径　４仁・チ　４イノチ　４インチ’ ）ム（７）ＨさＣｔ、＞　０．７５イ＞チ　１．２４＞千　１．０イノチ軸線か らリムまでの距離（Ｄ、）　２．４５インチ　２．８５インチ　３．フインチ組 み立てたならば、はずみ車４０は、シャフト組立体１８の軸方向部分上を滑らす ことが出来る。シャフト組立体１８は、真空状態の保護ハウジング１０内で摩擦 無しに回転し得るように設計したはずみ１［４０を磁力で支持する。はずみ車４ ０のハブ部分は、全ての静荷Ｎを支持し、且つモーメントの小さい荷重を再中心 決めし得るようにした磁石シャツｉ・軸受３２により、軸方向及び半径方向の双 方に支持される。

第２図を参照すると、ベル状端部１４、従って、ハウジング１０は、磁石リング ２２を支持する。好適な実施例において、ベル状端部１４は、少なくとも一つの 電磁コイル２４と、真空キャップ２０により包み込まれた、複数の可調節カム２ ６と、を更に支持する。ベル状端部１４をシャフト組立体に押し付け、次にボル ト止めする。一方、ベル状端部１４及びシャフト組立体は、横壁１２を支持する 。この時点で、適当な０リングを取り付けて、カム２６を調節し、弁２１を介し て保護ハウジング１０の内側部分の空気を抜く。

ハウジングリング２２は、電磁材料で製造することが望ましい。所定の距１１Ｄ ２がハウジングリング２２を第二の磁石リング５８から分離する。上述のように 、本発明のエネルギ蓄積装置は、ハウジングリング２２及び第二のリング５８が 互いに反発し合い、これにより、はずみ車４０とハウジング１０との接触を阻止 し得るように設計されている。

当業者に理解されるように、本発明のエネルギ蓄積装置は、電気を該蓄積装置内 に伝達し又は訪蓄積装置外に送り出すかどうかにより、発電機、又はモータの何 れかとして可逆的に機能し得るように設計される。このため、本発明の装置は、 エネルギを該装置に伝達し且つ該装置から取り出し、即ち、エネルギ、特に電気 エネルギを受け取り且つ放出する伝達手段を備えることが望ましい。「電気エネ ルギ」という語は、装置に入り又は装置から出る任意の電気信号を含むものであ ることが理解されよう。

本発明による伝達手段は、ハウジングリング２２、コイル２４、シャフト軸受３ ２及びシャフトスリーブ３４を互いに電気的連通状態に置く、システムを備えて いる。例えば、ある実施例において、これら要素は、導電性ワイヤー（図示せず ）、又はその他の適当な手段により接続される。好適な実施例において、該伝達 手段は、ハウジング１０の外側部分にプラグ、ポート、又はその他の型式のコネ クタ（図示せず）を備え、ハウジングリング２２、コイル２４、シャフト軸受３ ２、シャフトスリーブ３４と本発明のエネルギ蓄積外側の外側にある発電機及び モータのような装置との電気的連通を許容することが出来る。

好適な実施例において、伝達手段は、電磁石の性質を有するシャフトスリーブ３ ４、又は同等の装置、電磁石の性質を有する軸受スリーブ５２、又はその他の同 等の装置を備えている。入力モード中、電気エネルギがシャフトスリーブ３４に 付与され、その磁界を変調させる。理解されるように、この磁界が軸受スリーブ ５２と相互作用することにより、はずみ車４０が回転される。出力モードのとき 、軸受スリーブ５２は、シャフト３０の周りで回転し、シャフトスリーブ３４と 相互作用して電気を発生させ、電気技術分野で公知の任意の多くの方法によりこ ま電気を導入し且つ利用することが出来る。

その他の実施例において、伝達手段は、電磁石の性質を有するコイル２４、又は 同等の装置と、永久磁石の性質を有する磁石７６、又は同等の装置と、を備えて いる。好適な実施例において、コイル２４は、軸方向スペースを節約し得るよう に平坦なパンケーキの形状に構成され、管線立体７０内に収容された永久磁石７ ６と電磁的に電通するように位１決めされる。コイル２４は、コイル２４及び磁 石７６の相対的組成及び寸法に依存する距１ａＤ３だけ、永久磁石７６の回転に より形成される面から分離する。入力モードのとき、電気エネルギがコイル２４ に供給され、その磁界を変調させる。理解されるように、この磁界が永久磁石７ ６と相互作用することにより、はずみ車４０が回転する。出力モードのとき、回 転する永久磁石７６は、コイル２４と相互作用し、その間に電気を発生させ、こ の電気を導入し且つ利用する。伝達手段がシャフトスリーブ３４及び軸受スリー ブ５２を備える好適な実施例において、コイル２４を使用して、磁石７６の回転 通過をを感知する。このとき、コイル２４は、複数の同期化パルスを発生させ、 デジタル制御システムに対し回転速度の基準値を提供する。

電磁結合解除トルクは、ＲＰＭに反比例するように設計されているため、永久磁 石（５２又は７６）と電磁石（３４又は２４）との間の力は、システムの作用可 能な回転速度時、グラム／インチ程度にしが過ぎない。原理上、多数の電磁石（ ３４又は２４）を電子的に励起させ、可変のＲＰＭのときでさえ、一定の周波数 入力、又は出力が発生されるようにすることが出来る。変圧器及び整流器を使用 することにより、電気的入力を直流、又は交流レベルの出力に変換することが出 来る。好適な実施例において、デジタル制御システムが双方のはずみ軍から得ら れる出力を監視し、そのＲＰＭが等しく維持され、これにより、望ましくない旋 回力が解消されるようにする。

本発明のエネルギ蓄積装置は、磁力を利用する安定システムを備えて設計されて いるが、該装置は、ある状態のとき、これら磁力を瞬間的に土建る外力に冨呈さ れる。かかる場合、例えば、軸受スリーブ３４及び軸受スリーブ５２のような磁 石要素は、互いに接触し且つ損傷する可能性がある。従って、該エネルギ蓄檀装 ２は、急激な半径方向の衝軍、又は振動を補正する選択随意の第二の軸受系を備 えて設計しである。該第二の軸受系は、主として複数の形状部材、又はカムが液 体を保持する周縁連節と相互作用することを利用する。

ｖｋ２図及び第９図に図示するように、カム２６は、通路６２の少なくとも一部 に適合する形状とすることが出来る。２ｉｌ路６２が円形である限り、カム２６ 、又はその少なくとも一部２６ａを第９図すに図示するように、略円形、又は円 弧状とし、通路６２に適合するようにすることが出来る。カム２６は、面６７と の接触面積を最小限に抑制し得るように幾分狭小にすることが望ましい。例えば 、カム２６は、単一点で面６７に接触することが７ましい。このように、カム２ ６は、針状とし、又は僅かに曲げた可撓性ワイヤー片を備えることが出来、その ワイヤー自体が半径方向摂動の一部を吸収するようにする。曲げたワイヤーカム は、偏向に伴い増大するばね定数を有することが望ましい。カム２６が針、ワイ ヤー、又はその他の尖鋭要素である場合、該要素は、予め記録したビニール円盤 の回転方向に音再生針を傾動、又は傾斜させるのと全く同一の方法で、はずみ車 ４０の回転方向に傾斜、又は傾動するように位置決めすることが望ましい。

カム２６は、軽重で高強度の材料で１３造することが７ましい。該エネルギ蓄積 装置は、各ベル状端部に少なくとも四つカム２６を備えることが望ましい。これ らカムは、通路６２内に幾分伸長するように均一に且つ対称に離間させる。カム ２６は、通路の面６４から所定の距離だけ、分離するように設計する。通路の面 ６４は、はずみ１１４０の回転中、液体を保持し得るように回転軸線の方向を向 くようにする。

好適な実施例において、カム２６は、第９図ａｌ：図示するように、距離Ｄ４だ け液体６６の面６７から分離するように設計する。この距ＩＩ　Ｄａは、はずみ 車４０とシャフト組立体１８との間、及びはずみ車４０とハウジング１０との間 のそれぞれの距ＪＩＩ）＋、Ｄ２よりも短くし、望ましくは、上記距離の約１／ ２にする。

カム２６と液体６６の面６７との間の距離Ｄ４は、調節回置にする。このように 、カム２６は、該カム２６と弁６７との間の距離Ｄ４を調節し得るように、ねじ ２８、又はその他の選択可能な手段に取り付けることが望ましい。

高速回転期間中、第二の軸受系は、第９図ａに図示するように、通路面６４に押 し付けられる周縁のリング状液体層６６を提供する。通路６２は、液体６６で部 分的に充填し、高速度のＲＰＭ時、液体が溢れ出ずｌ二、予想される任意の方向 及び回転速度の場合に面６４に接して通路６２内に留まるように設計する。

通路６２は、はずみ車の回転軸線の周りで回転するため、液体面６７は、均一で 且つ回転軸線に対して平行でなければならない。磁石中心決め系で補正し得ない 程の大きさの急激な摂動が生じた場合、液体面６７は、オーバーライド軸受とし て機能する。第９図Ｃに図示するように、該摂動により、最も近いリム２６は、 数秒間、液体６６の面６７に接触する。この接触により、カム２６と面６７との 間の圧力摂動に比例する復帰力が発生する。このため、軸受系は、半径方向の摂 動エネルギを吸収し、平衡位置を取り戻す。距離Ｄ４は、距離り０、又はＤ２の 何れよりも短いように選択されるため、カム２６と面６７との相互作用は、はず み車４０上に配ｌした磁石面がシャフト組立体１８、又はハウジング１０上に配 置されたその対向する磁石面と接触するのを阻止する。

復帰したとき、第９図ａに図示するように、液体６６は、回転ｒｇＪ力により、 カム２６から退却し、摂動する′＃ｆ１７′その位置に復帰する。このように、 この「液体軸受」は、摩耗することなく、それ自体を何回も修復する。もかかる 機能を輸える公知の装置はない。

本発明による液体軸受面は、はずみ車のような本体が軸線の周りで回転する、各 種のシステム内で具体化することが出来る。好適な実施例において、液体軸受径 は、回転軸線を形成するシャフトと、該軸線の周りを回転し得るようにし且つ軸 線方向を向いた少なくとも１つの連続画を有する本体と、該面に近接し且つ該本 体の回転中、該面に接触する、略均−な層を形成し得るようにした液体と、を備 えている。

本発明の軸受系には、任意の各種の液体を採用することが出来る。好適な液体は 、真空の影響により気体を放出させない。このため、液体６６のベーパ圧力は、 可能な限り低くなければならない。又、液体６６は、はずみ車４０が静止してい るような回転ｒｇＪ力の小さい期間中、通路６２内に留まり得るように十分剛性 で且つ／又は粘性でなければならない。好適な液体には、ミシガン州、ミツトラ ンドのダウ・コーニング・カンパニー（Ｄｏｔらｒｎｉｎｇ　Ｃｏ、　）から市 販されているもののような比較的剛性で不溶融性のシリコン真空グリースがある 。又、好適な液体には、磁界を付与したとき、益々、固体で且つ粘性となる強磁 性流体が含まれる。

本発明のエネルギ蓄積装置は、有効寿命に何ら影響を与えずに少なくとも２，５ ００　Ｗ／ｌｂの出力を発生させ得るように設計することが出来る。有効寿命は 、繊維に関する疲労破断データから、２！１４以上であると予想される。充電／ 放電サイクルは、少なくとも１０．０００回とし、放電機能は、使用により全く 影響を受けないものとする。好適な実施例におけるエネルギ密度は、約７５　Ｗ −Ｈｒｓ／Ｉｂ以上と計算され、相当な将来の増大が期待される。本発明のエネ ルギ蓄積装置は、公知の電池システムに伴う多くの安全上及び環境上の危険性が ない。

「最適」の運動エネルギ蓄積装置を設計するとき、幾つかの基本的ファクタを考 慮に入れなければならない。例えば、所望の総エネルギ蓄積量により、寸法、重 量及び作動ＲＰＭが決まる。装置の所望の寸法が選択されたならば、即ち、許容 可能な最大の外径及び軸方向高さが設定されたならば、作動ＲＰＭ、及びリム並 びにハブの厚さにより、単位容積光たりの総エネルギ蓄積量が決まる。運動的に 平衡させた後、作動ＲＰＭに対する主たる制約は、リム及びハブの接線方向及び 半径方向応力である。故に、リム及びハブの厚さは、その選択された作動ＲＰＭ に対する材料の応力限界値内になるように調節することが出来る。しかし、未知 のパラメータ、即ち、リム及びハブの厚さ及び作動ＲＰＭを選択する幾つかの判 断基準がなければならない。−組の判断基準は、ワット時の総エネルギを最大限 にし、ワット時／ポンドのエネルギ密度を最大にし、ワット時／ポンド／インチ １の単位掃引容積光たりの総エネルギを最大にし、又は、ボンドによる総重量を 最小にし、又はシステムの総コストを最小限にすることである。勿論、全ての判 断基準は、所望の適用例の入力及び出力条件に適合する一方、構成要素の材料の 許容可能な最大の接線方向及び半径方向応力に適合したものでなければならない 。

当業者は、本発明の好適な実施例に多数の変形例及び応用例が採用可能であり、 又本発明の性質から逸脱せずに、変形例が可能であることが理解されよう。故に 、請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲に属するかかる全ての均等の変形例 を包含するものである。

−１う々、　９ｃ 国際調査報告 ’−’−−−１’ｃＴ／Ｕ５９：１０００９３

Claims (92)

【特許請求の範囲】
1. １．エネルギ蓄積装置にして、 ハウジングと、 軸線を形成するシャフトを有し、前記ハウジング内に収容され且つ該ハウジング に取り付けられたシャフト組立体と、前記軸線の周りで回転し得るようにした第 一のはずみ車であって、前記軸線に対し略平行な複数の管組立体を備える第一の はずみ車と、前記第一のはずみ車の方向と反対方向に向けて前記軸線の周りで回 転し得るようにした第二のはずみ車であって、前記軸線に対して略平行な複数の 管組立体を備える第二のはずみ車と、を備えることを特徴とするエネルギ蓄積装 置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記ハウジングの内部 が大気圧以下の圧力であることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
3. ３．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記シャフト組立体の 前記シャフトが、略半径方向部分と、二つの略円筒状の軸方向部分と、を備え、 前記シャフト組立体が、 前記シャフトの半径部分に隣接する少なくとも一つの磁石シャフトと、前記シャ フトの軸方向部分を略囲繞する少なくとも一つの磁石シャフトスリーブと、を備 えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
4. ４．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記第一のはずみ車及 び前記第二のはずみ車の各々が、略異方性であることを特徴とするエネルギ蓄積 装置。
5. ５．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記第一のはずみ車及 び前記第二のはずみ車の各々が、少なくとも一つの永久磁石を備えることを特徴 とするエネルギ蓄積装置。
6. ６．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記第一のはずみ車及 び前記第二のはずみ車は、個々に複数の面を備え、前記第一のはずみ車の第一の 面が前記第二のはずみ車の第一面に近接し、前記第一のはずみ車の第二の面が前 記第二のはずみ車の第二の面から遠方となるように位置決めされることを特徴と するエネルギ蓄積装置。
7. ７．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記第一のはずみ車及 び前記第二のはずみ車が、個々に、 ハブと、 前記ハブの外周の周りに配置された複数の管組立体と、前記管組立体の外周の周 りに配置された第一のリムと、を備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
8. ８．請求の範囲第７項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記第一のリムの外周 の周りに配置された複数の管組立体と、前記管組立体及び前記第一のリムの周り に配置された第二のリムと、を更に備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
9. ９．請求の範囲第７項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記ハブが、磁石軸受 スリーブと、 前記軸受スリーブの外周を略囲繞する芯材料であって、該芯材料の一部が前記は ずみ車の前記第一の面及び前記第二の面の一部を形成する芯材料と、前記はずみ 車の第一の面を形成する芯材料の部分内に保持された第一の磁石リングと、 前記はずみ車の前記第二の面を形成する芯材料の部分内に保持された第二の磁石 リングと、 前記芯材料の外周を略囲繞するカラーと、を備えることを特徴とするエネルギ蓄 積装置。
10. １０．請求の範囲第９項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記シャフト組立体 が、前記軸受スリーブに対向する磁石シャフトスリーブを備えることを特徴とす るエネルギ蓄積装置。
11. １１．請求の範囲第９項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記シャフト組立体 が、前記第一の磁石リングに対向するシャフト軸受を備えることを特徴とするエ ネルギ蓄積装置。
12. １２．請求の範囲気９項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記ハウジングが、 前記第二の磁石リングに対向するハウジングリングを備えることを特徴とするエ ネルギ蓄積装置。
13. １３．請求の範囲第９項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記芯材料の一部が 、前記はずみ車の第二の面に周縁通路を形成することを特徴とするエネルギ蓄積 装置。
14. １４．請求の範囲第１３項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記通路が液体を 保持することを特徴とするエネルギ蓄積装置。
15. １５．請求の範囲第１３項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記ハウジングが 前記通路内に伸長する一又は二以上のカムを備えることを特徴とするエネルギ蓄 積装置。
16. １６．請求の範囲第１５項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記シャフト組立 体が、所定の距離だけ前記はずみ車から分離され、前記カム及びはずみ車の第二 の面が、前記シャフト組立体と前記はずみ車との間の距離よりも短い距離だけ、 分離されることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
17. １７．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、少なくとも五つの管 組立体を備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
18. １８．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にて、前記管組立体の各々が 少なくとも一つの他の管組立体に接触することを特徴とするエネルギ蓄積装置。
19. １９．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記管組立体の各々 が略円弧状であることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
20. ２０．請求の範囲第７項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記管組立体の各々 の一部が略凹状であることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
21. ２１．請求の範囲第８項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記管組立体の各々 の一部が略凸状であることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
22. ２２．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記管組立体が、個 々に、 管と、 前記管内に保持された永久磁石と、を備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置 。
23. ２３．請求の範囲第２２項に記載のエネルギ蓄積装置にして、電磁石が、前記管 内に保持された磁石から所定の距離にて前記ハウジングに取り付けられることを 特徴とするエネルギ蓄積装置。
24. ２４．請求の範囲第２２項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記管内に芯材料 を更に備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
25. ２５．請求の範囲第８項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記リムが巻いた繊 維を備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
26. ２６．請求の範囲第２５項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記繊維が、略平 行に方向決めした複数の長繊維を備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
27. ２７．請求の範囲第２５項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記繊維が、芳香 族ポリアミドから成ることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
28. ２８．請求の範囲第２５項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記繊維が、溶融 シリカから成ることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
29. ２９．請求の範囲第２５項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記巻いた繊維が 複数の空隙を形成することを特徴とするエネルギ蓄積装置。
30. ３０．請求の範囲第２９項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記繊維が、繊維 をそれ自体に接着させる材料を含むことを特徴とするエネルギ蓄積装置。
31. ３１．請求の範囲第１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、エネルギを受け取り 且つ放出する手段を更に備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置。
32. ３２．請求の範囲第３１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記手段が、少な くとも一つの電磁石と電磁連通する少なくとも一つの永久磁石を備えることを特 徴とするエネルギ蓄積装置。
33. ３３．請求の範囲第３１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記手段が、前記 シャフトを略囲繞する少なくとも一つのシャフトスリーブと、各はずみ車の内径 における少なくとも一つの磁石軸受と、を備えることを特徴とするエネルギ蓄積 装置。
34. ３４．請求の範囲第３１項に記載のエネルギ蓄積装置にして、前記手段が、前記 管管組立体内に保持された永久磁石を備えることを特徴とするエネルギ蓄積装置 。
35. ３５．エネルギを蓄積する方法にして、エネルギ蓄積装置を提供する段階を備え 、該エネルギ蓄積装置が、ハウジングと、 前記ハウジング内に保持され且つ該ハウジングに取り付けられた、軸線を形成す るシャフトを有するシャフト組立体と、前記軸線の周りで回転し得るようにした 第一のはずみ車であって、前記軸線に対し略平行な複数の管組立体を有する第一 のはずみ車と、前記第一のはずみ車の方向と反対方向に前記軸線の周りで回転し 得るようにした第二のはずみ車であって、前記軸線に対し略平行な複数の管組立 体を有する第二のはずみ車と、 エネルギを前記エネルギ蓄積装置に伝達し且つ該装置から取り出す手段と、を備 え、該手段が、 前記第一のはずみ車及び前記第二のはずみ車の各々内にある少なくとも一つの永 久磁石と、 前記永久磁石と電磁連通する電磁石と、を備え、前記伝達手段に電磁エネルギを 提供し、前記第一のはずみ車及び前記第二のはずみ車を回転させる段階を備える ことを特徴とする方法。
36. ３６．請求の範囲第３５項に記載の方法にして、前記第一のはずみ車及び前記第 二のはずみ車の各々が略異方性であることを特徴とする方法。
37. ３７．請求の範囲第３５項に記載の方法にして、前記永久磁石が、少なくとも一 つの管組立体内にあることを特徴とする方法。
38. ３８．請求の範囲第３５項に記載の方法にして、前記永久磁石が各はずみ車の内 径にあることを特徴とする方法。
39. ３９．電気エネルギを発生させる方法にして、エネルギ蓄積装置を提供する段階 を備え、該エネルギ蓄積装置が、ハウジングと、 前記ハウジング内に保持され且つ該ハウジングに取り付けられた、軸線を形成す るシャフトを有するシャフト組立体と、前記軸線の周りで回転し得るようにした 第一のはずみ車であって、前記軸線に対し略平行な複数の管組立体を有する第一 のはずみ車と、前記第一のはずみ車の方向と反対方向に前記軸線の周りで回転し 得るようにした第二のはずみ車であって、前記軸線に対し略平行な複数の管組立 体を有する第二のはずみ車と、 エネルギを前記エネルギ蓄積装置に伝達し且つ該装置から取り出す手段と、を備 え、該手段が、 前記第一のはずみ車及び及び第二のはずみ車の各々内にある少なくとも一つの永 久磁石と、 前記永久磁石と電磁連通した少なくとも一つの電磁石と、を備え、前記第一のは ずみ車及び前記第二のはずみ車を回転させ、これにより、前記永久磁石と前記電 磁石の間に電気を発生させる段階を備えることを特徴とする方法。
40. ４０．請求の範囲第３９項に記載の方法にして、前記第一のはずみ車及び前記第 二のはずみ車の各々が略異方性であることを特徴とする方法。
41. ４１．請求の範囲第３９項に記載の方法にして、前記永久磁石が、少なくとも一 つの管組立体内にあることを特徴とする方法。
42. ４２．請求の範囲第３９項に記載の方法にして、前記永久磁石が各はずみ車の内 径にあることを特徴とする方法。
43. ４３．前記ハブ及び第一のリムが軸線を形成するシャフトの周りで回転し得るよ うにした、巻いた繊維の第一のリムに前記ハブを接続するシステムにして、前記 軸線に対し略平行であり且つ前記ハブの外周及び第一のリムの内径の双方に接触 した複数の管組立体を備えることを特徴とするシステム。
44. ４４．請求の範囲第４３項に記載のシステムにして、前記第一のリムの外周の周 りに配置された複数の管組立体と、前記管組立体及び前記第一のリムの周りに配 置された第二のリムと、を更に備えることを特徴とするシステム。
45. ４５．請求の範囲第４３項に記載のシステムにして、少なくとも五つの管組立体 を備えることを特徴とするシステム。
46. ４６．請求の範囲第４３項に記載のシステムにして、前記管組立体の各々が略円 弧状であることを特徴とするシステム。
47. ４７．請求の範囲第４３項に記載のシステムにして、各管組立体の第一の部分が 略凹状であり、各管組立体の第二の部分が略凸状であることを特徴とするシステ ム。
48. ４８．請求の範囲第４３項に記載のシステムにして、前記管組立体が、個々に、 管と、 前記管内に保持された永久磁石と、を備えることを特徴とするシステム。
49. ４９．略異方性のはずみ車を形成する方法にして、所定の内径を有するリムを提 供する段階と、所定の外径を有するハブを前記リム内に配置する段階と、前記リ ムの内径と前記ハブの外径との差の１／２以上の直径を各々有する複数の管を提 供する段階と、 少なくとも一つの管を圧縮する段階と、各管を前記リムと前記管との間に配置す る段階と、を備えることを特徴とする方法。
50. ５０．請求の範囲第４９項に記載の方法にして、前記ハブが、磁石軸受スリーブ と、 前記磁石軸受スリーブの外周を略囲繞する蕊材料と、を備え、前記芯材料の一部 が前記はずみ車の第一の面及び第二の面の一部を形成し、前記はずみ車の第一の 面を形成する芯材料の部分内に保持された第一の磁石リングと、 前記はずみ車の第二の面を形成する芯材料の部分内に保持された第二の磁石リン グと、 前記芯材料の外周を略囲繞するカラーと、を備えることを特徴とする方法。
51. ５１．請求の範囲第４９項に記載の方法にして、各管が略円弧状であることを特 徴とする方法。
52. ５２．請求の範囲第４９項に記載の方法にして、各管の第一の部分が略凹状であ り、各管の第二の部分が略凸状であることを特徴とする方法。
53. ５３．請求の範囲第４９項に記載の方法にして、前記リムが巻いた繊維を備える ことを特徴とする方法。
54. ５４．請求の範囲第５３項に記載の方法にして、前記繊維が略平行に方向決めし た複数の長繊維を備えることを特徴とする方法。
55. ５５．請求の範囲第５３項に記載の方法にして、前記繊維が芳香族ポリアミドか ら成ることを特徴とする方法。
56. ５６．請求の範囲第５３項に記載の方法にして、前記繊維が略平行な形状に巻か れることを特徴とする方法。
57. ５７．請求の範囲第４９項に記載の方法にして、リムを形成し得るように繊維を 基板の周りに巻く段階を更に備えることを特徴とする方法。
58. ５８．請求の範囲第５６項に記載の方法にして、巻く前に前記繊維を接着剤に接 触させる段階を更に備えることを特徴とする方法。
59. ５９．請求の範囲第５６項に記載の方法にして、前記繊維が大気圧以下の圧力で 巻かれることを特徴とする方法。
60. ６０．請求の範囲第４９項に記載の方法にして、少なくとも一つの圧縮した管に 水を充填する段階と、前記管を前記ハブとリムとの間に配置する前に、前記水を 凍結させる段階と、を更に備えることを特徴とする方法。
61. ６１．請求の範囲第４９項の方法により製造されることを特徴とする製品。
62. ６２．軸線の周りで回転し得るようにしたはずみ車であって、ハブと、 前記軸線に対し略平行に前記ハブの外周の周りに配置された複数の管組立体と、 前記管組立体の外周の周りに配置されたリムと、を備えることを特徴とするはず み車。
63. ６３．請求の範囲第６２項に記載のはずみ車にして、前記ハブが、磁石軸受スリ ーブと、 前記軸受スリーブの外周を略囲繞する芯材料と、を備え、前記芯材料の一部が前 記はずみ車の第一の面及び第二の面の一部を形成し、前記芯材料の部分内に保持 された第一の磁石リングであって、前記はずみ車の第一の面を形成する第一の磁 石リングと、前記芯材料の部分内に保持された第二の磁石リングであって、前記 はずみ車の第二の面を形成する第二の磁石リングと、前記芯材料の外周を略囲繞 するカラーと、を備えることを特徴とするはずみ車。
64. ６４．請求の範囲第６３項に記載のはずみ車にして、前記芯材料の一部が該はず み車の第二の面の外周通路を形成することを特徴とするはずみ車。
65. ６５．請求の範囲第６２項に記載のはずみ車にして、少なくとも一つの永久磁石 を更に備えることを特徴とするはずみ車。
66. ６６．請求の範囲第６２項に記載のはずみ車にして、前記管組立体が、個々に、 管と、 前記管内に保持された永久磁石と、を備えることを特徴とするはずみ車。
67. ６７．請求の範囲第６６項に記載のはずみ車にして、前記磁石が、前記はずみ車 の第二の面にあることを特徴とするはずみ車。
68. ６８．請求の範囲第６６項に記載のはずみ車にして、前記管内に芯材料を更に備 えることを特徴とするはずみ車。
69. ６９．ハウジングと、 前記ハウジング内に保持されたシャフト組立体であって、軸線を形成するシャフ トを有するシャフト組立体と、 第一の面が前記ハウジング寄りに配置されるように前記軸線の周りで回転し得る ようにした複数の面を有するはずみ車と、前記はずみ車を安定させる装置と、を 備えるシステムにして、第一の面の一部により形成され且つ液体を保持する外周 通路と、前記ハウジングに取り付けられ且つ該ハウジングから前記通路内に伸長 するカムと、を備えることを特徴とするシステム。
70. ７０．請求の範囲第６９項に記載のシステムにして、前記シャフト組立体及びは ずみ車が、所定の距離だけ分離され、 前記カム及び前記第一の面が、前記シャフト組立体と前記はずみ車との間の距離 より短い所定の距離だけ、分離されることを特徴とするシステム。
71. ７１．請求の範囲第６９項に記載のシステムにして、前記液体が、低蒸気圧力を 有するように選択されることを特徴とするシステム。
72. ７２．請求の範囲第６９項に記載のシステムにして、前記液体がシリコン真空グ リースを備えることを特徴とするシステム。
73. ７３．最小の空隙容積を有する巻いた繊維製品を製造する方法にして、略平行に 方向決めした複数の長繊維を有する略円形の繊維を提供する段階と、巻く基板を 提供する段階と、 前記繊維自体が略平行な形状にて接触し、複数の空隙を形成し得るように前記繊 維を前記基板の周りに巻く段階と、を備えることを特徴とする方法。
74. ７４．請求の範囲第７３項に記載の方法にして、前記巻いた繊維製品が略異方性 のはずみ車であることを特徴とする方法。
75. ７５．請求の範囲第７３項に記載の方法にして、前記長繊維が芳香族ポリアミド から成ることを特徴とする方法。
76. ７６．請求の範囲第７３項に記載の方法にして、前記繊維をそれ自体に及び前記 基板に接着させる機能を有する材料で前記空隙を充填する段階を更に備えること を特徴とする方法。
77. ７７．請求の範囲第７３項に記載の方法にして、前記繊維を前記基板の周りに巻 く前に、それ自体に及び前記基板に接着させる機能を有する材料に前記繊維を接 触させる段階を更に備えることを特徴とする方法。
78. ７８．請求の範囲第７３項に記載の方法にして、前記材料を加硫処理する段階を 更に備えることを特徴とする方法。
79. ７９．請求の範囲第７３項に記載の方法にして、前記繊維が、大気圧以下の圧力 にて前記基板の周りに壱かれることを特徴とする方法。
80. ８０．請求の範囲第７３項に記載の方法により製造されることを特徴とする製品 。
81. ８１．回転軸線を形成するシャフトと、前記軸線の周りで回転し得るようにした 本体であって、前記軸線の方向を向いた少なくとも一つの連続面を有する本体と 、を備えるシステムにおいて、軸受面を形成する方法にして、 液体を前記面寄りに配置する段階と、 前記車を軸線の周りで回転させ、前記液体が、前記面と接触した略均一な層を形 成する段階と、を備えることを特徴とする方法。
82. ８２．請求の範囲第８１項に記載の方法にして、前記本体が略異方性のはずみ車 であることを特徴とする方法。
83. ８３．請求の範囲第８１項に記載の方法にして、前記液体が、シリコン真空グリ ースを備えることを特徴とする方法。
84. ８４．請求の範囲第８１項に記載の方法にして、円弧状部材を前記軸受面と反対 側に配置する段階を更に備えることを特徴とする方法。
85. ８５．軸受系にして、 回転軸線を形成するシャフトと、 前記軸線の周りで回転し得るようにした本体であって、前記軸線の方向を向いた 少なくとも一つの連続面を備える本体と、前記面と接触した略均一な液体層と、 を備えることを特徴とする軸受系。
86. ８６．請求の範囲第８５項に記載の軸受系にして、前記本体が略異方性のはずみ 車であることを特徴とする軸受系。
87. ８７．請求の範囲第８５項に記載の軸受系にして、前記液体がシリコン真空グリ ースを備えることを特徴とする軸受系。
88. ８８．請求の範囲第８５項に記載の軸受系にして、前記液体層と反対側に円弧状 部材を更に備えることを特徴とする軸受系。
89. ８９．軸受系にして、 回転軸線を形成するシャフトと、 前記軸線の周りで回転し得るようにした本体であって、前記軸線の方向を向いた 少なくとも一つの連続面を備える本体と、前記面と接触した略均一な液体であっ て、前記本体が回転するとき、前記面に接触する略均一な層を形成し得るように した液体と、を備えることを特徴とする軸受系。
90. ９０．請求の範囲第８９項に記載の軸受系にして、前記本体が略異方性のはずみ 車であることを特徴とする軸受系。
91. ９１．請求の範囲第８９項に記載の軸受系にして、前記液体がシリコン真空グリ ースを備えることを特徴とする軸受系。
92. ９２．請求の範囲第８９項に記載の軸受系にして、前記液体と反対側に円弧状部 材を更に備えることを特徴とする軸受系。