JPH0921421A - 回転機器の超電導軸受け及びそれを用いた電力貯蔵用フライホイール - Google Patents
回転機器の超電導軸受け及びそれを用いた電力貯蔵用フライホイールInfo
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- JPH0921421A JPH0921421A JP7172264A JP17226495A JPH0921421A JP H0921421 A JPH0921421 A JP H0921421A JP 7172264 A JP7172264 A JP 7172264A JP 17226495 A JP17226495 A JP 17226495A JP H0921421 A JPH0921421 A JP H0921421A
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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
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0436—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
- F16C32/0438—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO
-
- 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
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小径の永久磁石と超電導体との組み合わせで
大きな浮上力が得られる回転機器の超電導軸受け及びそ
れを用いた電力貯蔵用フライホイールを提供する。 【解決手段】 回転する部材には軸方向多段に永久磁石
を重ね、固定した部材には上記永久磁石に対向させて超
電導体を配置し、ピン止め効果による超電導軸受けを構
成する。電力貯蔵用フライホイールは、回転する外輪部
３の内側に中空のアウターロータ５を立て、このアウタ
ーロータ５内周に沿って軸方向多段に永久磁石１０を重
ね、このアウターロータ５内に挿入された固定軸２の外
周に上記永久磁石１０に対向させて超電導体１１を配置
し、上記アウターロータ５をピン止め効果で浮上させ
る。
大きな浮上力が得られる回転機器の超電導軸受け及びそ
れを用いた電力貯蔵用フライホイールを提供する。 【解決手段】 回転する部材には軸方向多段に永久磁石
を重ね、固定した部材には上記永久磁石に対向させて超
電導体を配置し、ピン止め効果による超電導軸受けを構
成する。電力貯蔵用フライホイールは、回転する外輪部
３の内側に中空のアウターロータ５を立て、このアウタ
ーロータ５内周に沿って軸方向多段に永久磁石１０を重
ね、このアウターロータ５内に挿入された固定軸２の外
周に上記永久磁石１０に対向させて超電導体１１を配置
し、上記アウターロータ５をピン止め効果で浮上させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力貯蔵用フライ
ホイール等の回転機器に用いる超電導軸受けに係り、特
に、小径の永久磁石と超電導体との組み合わせで大きな
支持力が得られる回転機器の超電導軸受け及びそれを用
いた電力貯蔵用フライホイールに関するものである。
ホイール等の回転機器に用いる超電導軸受けに係り、特
に、小径の永久磁石と超電導体との組み合わせで大きな
支持力が得られる回転機器の超電導軸受け及びそれを用
いた電力貯蔵用フライホイールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】余剰な電力エネルギを貯蔵し、不足時に
取り出せるようにするために、電力エネルギを運動エネ
ルギの形に変えて貯蔵する電力貯蔵用フライホイールの
構想が知られている。電力貯蔵用フライホイールは、所
定の質量（慣性質量）を持つ独楽のような回転体を非常
な高速で回転させることにより、大きな運動エネルギを
貯蔵することができる。質量が大きく、回転が非常に高
速であることから、軸受けにおける摩擦損失を抑えるこ
とが重要である。
取り出せるようにするために、電力エネルギを運動エネ
ルギの形に変えて貯蔵する電力貯蔵用フライホイールの
構想が知られている。電力貯蔵用フライホイールは、所
定の質量（慣性質量）を持つ独楽のような回転体を非常
な高速で回転させることにより、大きな運動エネルギを
貯蔵することができる。質量が大きく、回転が非常に高
速であることから、軸受けにおける摩擦損失を抑えるこ
とが重要である。
【０００３】従来、構想されている電力貯蔵用フライホ
イールは、図４に示されるように、回転する外輪部４１
とこれに連結された軸心部４２とからなる回転体を設
け、軸心部４２の軸方向に沿わせて、浮上用の磁気軸受
け４３、ラジアル制御型磁気軸受け４４、発電電動機４
５を直列的に配置したものである。浮上用の磁気軸受け
（スラスト軸受け）４３は超電導の性質を利用した超電
導軸受けで構成されている。
イールは、図４に示されるように、回転する外輪部４１
とこれに連結された軸心部４２とからなる回転体を設
け、軸心部４２の軸方向に沿わせて、浮上用の磁気軸受
け４３、ラジアル制御型磁気軸受け４４、発電電動機４
５を直列的に配置したものである。浮上用の磁気軸受け
（スラスト軸受け）４３は超電導の性質を利用した超電
導軸受けで構成されている。
【０００４】超電導軸受けは特開平６−２３３４７９号
により公知のものであり、軸心部４２の外周に拡径部４
６を設け、この拡径部４６の下面に永久磁石４７を配置
したものである。この永久磁石４７に臨ませて超電導体
を設けることにより、磁気浮上力を得て回転体全体を浮
上させている。単位面積当り得られる浮上力が限られて
いるので、径の異なるリング状の永久磁石４７を同心円
状に配置することにより超電導体との対向面積をかせい
でいる。
により公知のものであり、軸心部４２の外周に拡径部４
６を設け、この拡径部４６の下面に永久磁石４７を配置
したものである。この永久磁石４７に臨ませて超電導体
を設けることにより、磁気浮上力を得て回転体全体を浮
上させている。単位面積当り得られる浮上力が限られて
いるので、径の異なるリング状の永久磁石４７を同心円
状に配置することにより超電導体との対向面積をかせい
でいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電力貯蔵用
フライホイールの貯蔵容量を大きくするためには大型化
・重量化・高速化等を図らなければならない。重量化に
伴い浮上用の磁気軸受けも浮上力の増強が要求される。
そのためには超電導体との対向面積を増やすべく拡径部
の径を大きくすることになる。従って、拡径部の外側に
配置される永久磁石の径が非常に大きくなる。
フライホイールの貯蔵容量を大きくするためには大型化
・重量化・高速化等を図らなければならない。重量化に
伴い浮上用の磁気軸受けも浮上力の増強が要求される。
そのためには超電導体との対向面積を増やすべく拡径部
の径を大きくすることになる。従って、拡径部の外側に
配置される永久磁石の径が非常に大きくなる。
【０００６】しかし、永久磁石の径が大きくなると遠心
力が大きく働くようになり、この遠心力に耐えるだけの
破壊強度がないと永久磁石は壊れてしまう。従って、永
久磁石の径をあまり大きくすることはできない。
力が大きく働くようになり、この遠心力に耐えるだけの
破壊強度がないと永久磁石は壊れてしまう。従って、永
久磁石の径をあまり大きくすることはできない。
【０００７】また、従来の電力貯蔵用フライホイール
は、軸方向に浮上用の磁気軸受け、ラジアル制御型磁気
軸受け、発電電動機を直列的に配置しているため、軸長
を長くする必要がある。軸長が長いことにより、危険速
度が低くなる。電力貯蔵用フライホイールの回転を安定
にするために高度の制御技術が要求されるなかで、危険
速度が低くなることは高速化を阻み電力貯蔵の効率を低
下させる。
は、軸方向に浮上用の磁気軸受け、ラジアル制御型磁気
軸受け、発電電動機を直列的に配置しているため、軸長
を長くする必要がある。軸長が長いことにより、危険速
度が低くなる。電力貯蔵用フライホイールの回転を安定
にするために高度の制御技術が要求されるなかで、危険
速度が低くなることは高速化を阻み電力貯蔵の効率を低
下させる。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、小径の永久磁石と超電導体との組み合わせで大きな
浮上力が得られる回転機器の超電導軸受け及びそれを用
いた電力貯蔵用フライホイールを提供することにある。
し、小径の永久磁石と超電導体との組み合わせで大きな
浮上力が得られる回転機器の超電導軸受け及びそれを用
いた電力貯蔵用フライホイールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の回転機器の超電導軸受けは、軸部材とその外
周を囲むアウター部材とのいずれか一方を固定し他方を
回転させる回転機器のスラスト荷重を支持する超電導軸
受けにおいて、回転する部材には軸方向多段に永久磁石
を重ね、固定した部材には上記永久磁石に対向させて超
電導体を配置し、ピン止め効果でスラスト荷重を支持さ
せたものである。
に本発明の回転機器の超電導軸受けは、軸部材とその外
周を囲むアウター部材とのいずれか一方を固定し他方を
回転させる回転機器のスラスト荷重を支持する超電導軸
受けにおいて、回転する部材には軸方向多段に永久磁石
を重ね、固定した部材には上記永久磁石に対向させて超
電導体を配置し、ピン止め効果でスラスト荷重を支持さ
せたものである。
【００１０】電力貯蔵用フライホイールは、回転する外
輪部の内側に中空のアウターロータを立て、このアウタ
ーロータ内周に沿って軸方向多段に永久磁石を重ね、こ
のアウターロータ内に挿入された固定軸の外周に上記永
久磁石に対向させて超電導体を配置し、上記アウターロ
ータをピン止め効果で浮上させたものである。
輪部の内側に中空のアウターロータを立て、このアウタ
ーロータ内周に沿って軸方向多段に永久磁石を重ね、こ
のアウターロータ内に挿入された固定軸の外周に上記永
久磁石に対向させて超電導体を配置し、上記アウターロ
ータをピン止め効果で浮上させたものである。
【００１１】上記超電導体は、予め上記アウターロータ
が軸方向所定の位置に位置決めされた後、ピン止め効果
の生じる臨界温度まで冷却されてもよい。
が軸方向所定の位置に位置決めされた後、ピン止め効果
の生じる臨界温度まで冷却されてもよい。
【００１２】上記アウターロータの外周にラジアル制御
磁気軸受けを形成する電磁石及びスラスト制御磁気軸受
けを形成する電磁石を配置してもよい。
磁気軸受けを形成する電磁石及びスラスト制御磁気軸受
けを形成する電磁石を配置してもよい。
【００１３】上記構成により、回転する部材の永久磁石
と固定した部材の超電導体との間、電力貯蔵用フライホ
イールにあってはアウターロータの永久磁石と固定軸の
超電導体との間には、ピン止め効果が作用する。ピン止
め効果は、マイスナー効果のように磁束の入り込みを拒
否する性質によるものではなく、超電導体内の磁束を保
存しようとする性質によるものであり、超電導体と永久
磁石との相対移動に対し反発する力を発生させる。即
ち、アウターロータの落下に反発する力が発生し、これ
によりアウターロータが固定軸に非接触で浮上される。
と固定した部材の超電導体との間、電力貯蔵用フライホ
イールにあってはアウターロータの永久磁石と固定軸の
超電導体との間には、ピン止め効果が作用する。ピン止
め効果は、マイスナー効果のように磁束の入り込みを拒
否する性質によるものではなく、超電導体内の磁束を保
存しようとする性質によるものであり、超電導体と永久
磁石との相対移動に対し反発する力を発生させる。即
ち、アウターロータの落下に反発する力が発生し、これ
によりアウターロータが固定軸に非接触で浮上される。
【００１４】超電導体が臨界温度になる前にアウターロ
ータを軸方向所定の位置に位置決めし、磁束を確立して
おく。それから超電導体を臨界温度にまで冷却すると超
電導が働き始め、もとあった磁束が保存されるようにピ
ン止め効果が作用することになる。
ータを軸方向所定の位置に位置決めし、磁束を確立して
おく。それから超電導体を臨界温度にまで冷却すると超
電導が働き始め、もとあった磁束が保存されるようにピ
ン止め効果が作用することになる。
【００１５】浮上用の磁気軸受けを形成する永久磁石が
アウターロータの内周に配置されているから、アウター
ロータの外周にラジアル制御磁気軸受けを形成する電磁
石及びスラスト制御磁気軸受けを形成する電磁石を配置
すると、これら軸受けを軸方向に重複させて配置でき、
それだけ軸長が短くできる。
アウターロータの内周に配置されているから、アウター
ロータの外周にラジアル制御磁気軸受けを形成する電磁
石及びスラスト制御磁気軸受けを形成する電磁石を配置
すると、これら軸受けを軸方向に重複させて配置でき、
それだけ軸長が短くできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】軸部材を円筒状に形成し、これを
固定して固定軸となし、この固定軸の外周に超電導体を
配置する。一方、この固定軸の外周を囲む中空円筒状の
アウター部材は回転するアウターロータとなし、このア
ウターロータの内周に沿って軸方向多段に永久磁石を重
ねる。反対に、軸部材を回転させアウター部材を固定す
る場合、軸部材に永久磁石を配しアウター部材に超電導
体を配してもよい。これらの回転機器の超電導軸受けに
あっては、ピン止め効果により回転部材が固定部材に対
し非接触でスラスト荷重を支持される。軸部材及びアウ
ター部材を起立させた場合、本発明の超電導軸受けは浮
上用の磁気軸受けとなる。軸部材及びアウター部材を水
平に配してもよい。
固定して固定軸となし、この固定軸の外周に超電導体を
配置する。一方、この固定軸の外周を囲む中空円筒状の
アウター部材は回転するアウターロータとなし、このア
ウターロータの内周に沿って軸方向多段に永久磁石を重
ねる。反対に、軸部材を回転させアウター部材を固定す
る場合、軸部材に永久磁石を配しアウター部材に超電導
体を配してもよい。これらの回転機器の超電導軸受けに
あっては、ピン止め効果により回転部材が固定部材に対
し非接触でスラスト荷重を支持される。軸部材及びアウ
ター部材を起立させた場合、本発明の超電導軸受けは浮
上用の磁気軸受けとなる。軸部材及びアウター部材を水
平に配してもよい。
【００１７】本発明は、電力貯蔵を目的とするフライホ
イールに限らず、他の回転機器、例えばポンプ、タービ
ンに用いることができる。
イールに限らず、他の回転機器、例えばポンプ、タービ
ンに用いることができる。
【００１８】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【００１９】本発明の超電導軸受けを用いた電力貯蔵用
フライホイールは、図１に示されるように、回転体１
と、回転体１の中心に配された固定軸２とからなる。回
転体１は、リング状に形成され水平に配置された外輪部
３と、円錐殻状に形成され外輪部３に内接されたハブ４
と、中空円筒状に形成されハブ４の中心を通して垂直に
立てられたアウターロータ５とからなる。固定軸２はア
ウターロータ５内に挿入され、上端及び下端が固定され
ている。
フライホイールは、図１に示されるように、回転体１
と、回転体１の中心に配された固定軸２とからなる。回
転体１は、リング状に形成され水平に配置された外輪部
３と、円錐殻状に形成され外輪部３に内接されたハブ４
と、中空円筒状に形成されハブ４の中心を通して垂直に
立てられたアウターロータ５とからなる。固定軸２はア
ウターロータ５内に挿入され、上端及び下端が固定され
ている。
【００２０】この電力貯蔵用フライホイールには、回転
体を浮上させるための浮上用の磁気軸受け６と、回転体
の安定を維持するためのラジアル制御用磁気軸受け７
と、回転体に回転力を与えるか又は逆に電力を取り出す
発電電動機８と、補助用の制御型スラスト軸受け９とが
形成されている。
体を浮上させるための浮上用の磁気軸受け６と、回転体
の安定を維持するためのラジアル制御用磁気軸受け７
と、回転体に回転力を与えるか又は逆に電力を取り出す
発電電動機８と、補助用の制御型スラスト軸受け９とが
形成されている。
【００２１】浮上用の磁気軸受け６は、アウターロータ
５の上下にそれぞれ配置されている。浮上用の磁気軸受
け６は、アウターロータ５内周に沿って軸方向多段に永
久磁石１０を重ね、永久磁石１０に対向させて固定軸２
の外周に超電導体１１を配置したものである。ラジアル
制御用磁気軸受け７は、アウターロータ５の上下それぞ
れに上記浮上用の磁気軸受け６に重ねて配置されてい
る。ラジアル制御用磁気軸受け７は、アウターロータ５
の外周に沿って軸方向多段に積層鋼板１２を重ね、その
外周に複数の固定の電磁石（図示せず）を設けたもので
ある。発電電動機８は、アウターロータ５の中腹に配置
されている。発電電動機８は、アウターロータ５内周に
沿って軸方向多段に永久磁石１３を重ね、固定軸２の外
周に電磁コイル１４を設けたものである。補助用の制御
型スラスト軸受け９は、アウターロータ５の外周に磁性
体からなる拡径部１５を設け、この拡径部１５を上下か
ら挟むように複数の固定の電磁石１６を設けたものであ
る。
５の上下にそれぞれ配置されている。浮上用の磁気軸受
け６は、アウターロータ５内周に沿って軸方向多段に永
久磁石１０を重ね、永久磁石１０に対向させて固定軸２
の外周に超電導体１１を配置したものである。ラジアル
制御用磁気軸受け７は、アウターロータ５の上下それぞ
れに上記浮上用の磁気軸受け６に重ねて配置されてい
る。ラジアル制御用磁気軸受け７は、アウターロータ５
の外周に沿って軸方向多段に積層鋼板１２を重ね、その
外周に複数の固定の電磁石（図示せず）を設けたもので
ある。発電電動機８は、アウターロータ５の中腹に配置
されている。発電電動機８は、アウターロータ５内周に
沿って軸方向多段に永久磁石１３を重ね、固定軸２の外
周に電磁コイル１４を設けたものである。補助用の制御
型スラスト軸受け９は、アウターロータ５の外周に磁性
体からなる拡径部１５を設け、この拡径部１５を上下か
ら挟むように複数の固定の電磁石１６を設けたものであ
る。
【００２２】浮上用の磁気軸受け６について詳しく説明
する。
する。
【００２３】図２に示されるように、永久磁石１０は所
定の高さを有するリング状のものであり、上面にＳ極、
下面にＮ極、又は上面にＮ極、下面にＳ極を形成したも
のである。この永久磁石１０がスペーサ２１を介し、同
極性を対向させて多数積み重ねられている。超電導体１
１は高温でも超電導を示す高温超電導体であり、この高
温超電導体が所定の高さ及び所定の円周角毎に分割形成
されたペレット２２を密に継ぎ合わせて構成されてい
る。１つのペレット２２は、図３に示されるように、直
方体を円弧状に湾曲させたような形状をしている。超電
導体１１の表面は液体窒素冷媒を用いたクライオスタッ
ト２３で覆われている。
定の高さを有するリング状のものであり、上面にＳ極、
下面にＮ極、又は上面にＮ極、下面にＳ極を形成したも
のである。この永久磁石１０がスペーサ２１を介し、同
極性を対向させて多数積み重ねられている。超電導体１
１は高温でも超電導を示す高温超電導体であり、この高
温超電導体が所定の高さ及び所定の円周角毎に分割形成
されたペレット２２を密に継ぎ合わせて構成されてい
る。１つのペレット２２は、図３に示されるように、直
方体を円弧状に湾曲させたような形状をしている。超電
導体１１の表面は液体窒素冷媒を用いたクライオスタッ
ト２３で覆われている。
【００２４】次に実施例の作用を述べる。
【００２５】図１の電力貯蔵用フライホイールにおい
て、まず、アウターロータ５の位置決めを行う。その
際、超電導体１１は臨界温度よりも高い温度に設定さ
れ、超電導を示さない。アウターロータ５は図示されな
い持上装置によって図示の位置に持上げられる。このよ
うにして、超電導が働く前にアウターロータ５を軸方向
所定の位置に位置決めし、浮上用の磁気軸受け６の永久
磁石１０が作る磁界により超電導体１１内に磁束を確立
しておく。それからクライオスタット２３により超電導
体１１の温度を下げる。超電導体１１が臨界温度になる
と超電導が働き始め、もとあった磁束が保存されるよう
にピン止め効果が作用することになる。即ち、持上装置
を除去しても、アウターロータ５は位置決めされた位置
に浮上維持される。勿論、超電導体１１は臨界温度以下
を保ちさえすれば全くエネルギ損失を生じないので、電
力等を供給する必要がない。
て、まず、アウターロータ５の位置決めを行う。その
際、超電導体１１は臨界温度よりも高い温度に設定さ
れ、超電導を示さない。アウターロータ５は図示されな
い持上装置によって図示の位置に持上げられる。このよ
うにして、超電導が働く前にアウターロータ５を軸方向
所定の位置に位置決めし、浮上用の磁気軸受け６の永久
磁石１０が作る磁界により超電導体１１内に磁束を確立
しておく。それからクライオスタット２３により超電導
体１１の温度を下げる。超電導体１１が臨界温度になる
と超電導が働き始め、もとあった磁束が保存されるよう
にピン止め効果が作用することになる。即ち、持上装置
を除去しても、アウターロータ５は位置決めされた位置
に浮上維持される。勿論、超電導体１１は臨界温度以下
を保ちさえすれば全くエネルギ損失を生じないので、電
力等を供給する必要がない。
【００２６】電力貯蔵用フライホイールに電力を貯蔵す
る際には、発電電動機８はモータとして作用し、回転体
１を回転駆動する。ラジアル制御用磁気軸受け７は回転
体１の安定を維持する。浮上用の磁気軸受け６は回転体
１を浮上維持する。このようにして回転体１が固定軸２
に対して非接触で回転されるので摩擦によるエネルギ損
失がなく、電力貯蔵用フライホイールは運動エネルギを
効率よく貯蔵することができる。電力を取り出す際には
発電電動機８を発電機として使用する。
る際には、発電電動機８はモータとして作用し、回転体
１を回転駆動する。ラジアル制御用磁気軸受け７は回転
体１の安定を維持する。浮上用の磁気軸受け６は回転体
１を浮上維持する。このようにして回転体１が固定軸２
に対して非接触で回転されるので摩擦によるエネルギ損
失がなく、電力貯蔵用フライホイールは運動エネルギを
効率よく貯蔵することができる。電力を取り出す際には
発電電動機８を発電機として使用する。
【００２７】補助用の制御型スラスト軸受け９は、万一
の落下防止に備えたものである。即ち、浮上用の磁気軸
受け６によって回転体１が浮上維持できず回転体１が落
ちようとするとき、ピン止め効果による浮上力は、回転
体１の位置のずれが大きくなってもあまり増加しないの
で、これを制止できない。そこで、補助用の制御型スラ
スト軸受け９が動作する。この場合、拡径部１５が電磁
石１６に近付くほど反発力が大きくなるので、落下が制
止できる。
の落下防止に備えたものである。即ち、浮上用の磁気軸
受け６によって回転体１が浮上維持できず回転体１が落
ちようとするとき、ピン止め効果による浮上力は、回転
体１の位置のずれが大きくなってもあまり増加しないの
で、これを制止できない。そこで、補助用の制御型スラ
スト軸受け９が動作する。この場合、拡径部１５が電磁
石１６に近付くほど反発力が大きくなるので、落下が制
止できる。
【００２８】本発明にあっては、浮上用の磁気軸受け６
がアウターロータの軸方向に多段に形成されるため、超
電導体１１との対向面積を増やすために永久磁石１０を
増やすことは簡単であり、しかも永久磁石１０の径は変
わらないから、遠心力の増大を気にする必要がない。加
えて、この永久磁石１０からなるリング状部材が画一化
され製造が容易となる。このようにして、小径の永久磁
石でも大きな浮上力が得られるので、貯蔵容量を増すた
めの大型化・重量化が可能となる。
がアウターロータの軸方向に多段に形成されるため、超
電導体１１との対向面積を増やすために永久磁石１０を
増やすことは簡単であり、しかも永久磁石１０の径は変
わらないから、遠心力の増大を気にする必要がない。加
えて、この永久磁石１０からなるリング状部材が画一化
され製造が容易となる。このようにして、小径の永久磁
石でも大きな浮上力が得られるので、貯蔵容量を増すた
めの大型化・重量化が可能となる。
【００２９】また、浮上用の磁気軸受け６とラジアル制
御用磁気軸受け７とを軸方向に重複させて配置したの
で、軸長が短くなっている。このため、回転が安定とな
り危険速度が高くできる。従って高速化が可能となり、
電力貯蔵の効率が向上する。
御用磁気軸受け７とを軸方向に重複させて配置したの
で、軸長が短くなっている。このため、回転が安定とな
り危険速度が高くできる。従って高速化が可能となり、
電力貯蔵の効率が向上する。
【００３０】なお、参考のために電力貯蔵用フライホイ
ールのサイズの一例を示すと、アウターロータの軸長が
６ｍ、外輪部の直径が６ｍ、回転体総重量が１００ト
ン、うち外輪部７０トンである。最大の回転数は毎分５
０００回転である。能力は１０ＭＷｈである。
ールのサイズの一例を示すと、アウターロータの軸長が
６ｍ、外輪部の直径が６ｍ、回転体総重量が１００ト
ン、うち外輪部７０トンである。最大の回転数は毎分５
０００回転である。能力は１０ＭＷｈである。
【００３１】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００３２】（１）大きな浮上力が得られるので回転機
器の大型化・重量化が可能になると共に、小径の永久磁
石で構成できるので、高速化が可能になる。
器の大型化・重量化が可能になると共に、小径の永久磁
石で構成できるので、高速化が可能になる。
【００３３】（２）永久磁石が画一化され製造が容易と
なる。
なる。
【図１】本発明の一実施例を示す超電導軸受けを用いた
電力貯蔵用フライホイールの断面図である。
電力貯蔵用フライホイールの断面図である。
【図２】本発明の超電導軸受けである浮上用の磁気軸受
けの部分拡大断面図である。
けの部分拡大断面図である。
【図３】超電導体ペレットの斜視図である。
【図４】従来例を示す電力貯蔵用フライホイールの断面
図である。
図である。
２ 固定軸 ３ 外輪部 ５ アウターロータ ６ 浮上用の磁気軸受け １０ 永久磁石 １１ 超電導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋笠 博正 香川県高松市屋島西町2109番地８ 株式会 社四国総合研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 軸部材とその外周を囲むアウター部材と
のいずれか一方を固定し他方を回転させる回転機器のス
ラスト荷重を支持する超電導軸受けにおいて、回転する
部材には軸方向多段に永久磁石を重ね、固定した部材に
は上記永久磁石に対向させて超電導体を配置し、ピン止
め効果でスラスト荷重を支持させたことを特徴とする回
転機器の超電導軸受け - 【請求項２】 回転する外輪部の内側に中空のアウター
ロータを立て、このアウターロータ内周に沿って軸方向
多段に永久磁石を重ね、このアウターロータ内に挿入さ
れた固定軸の外周に上記永久磁石に対向させて超電導体
を配置し、上記アウターロータをピン止め効果で浮上さ
せたことを特徴とする電力貯蔵用フライホイール。 - 【請求項３】 上記超電導体は、予め上記アウターロー
タが軸方向所定の位置に位置決めされた後、ピン止め効
果の生じる臨界温度まで冷却されることを特徴とする請
求項２記載の電力貯蔵用フライホイール。 - 【請求項４】 上記アウターロータの外周にラジアル制
御磁気軸受けを形成する電磁石及びスラスト制御磁気軸
受けを形成する電磁石を配置したことを特徴とする請求
項２又は３記載の電力貯蔵用フライホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17226495A JP3677320B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 回転機器の超電導軸受け及びそれを用いた電力貯蔵用フライホイール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17226495A JP3677320B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 回転機器の超電導軸受け及びそれを用いた電力貯蔵用フライホイール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921421A true JPH0921421A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3677320B2 JP3677320B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=15938680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17226495A Expired - Fee Related JP3677320B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 回転機器の超電導軸受け及びそれを用いた電力貯蔵用フライホイール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677320B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10498209B2 (en) | 2015-12-11 | 2019-12-03 | Flyconver Co., Ltd. | Flywheel, manufacturing method thereof, and power generating apparatus |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP17226495A patent/JP3677320B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10498209B2 (en) | 2015-12-11 | 2019-12-03 | Flyconver Co., Ltd. | Flywheel, manufacturing method thereof, and power generating apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3677320B2 (ja) | 2005-07-27 |
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