JPH09303485A - フライホイール - Google Patents
フライホイールInfo
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- JPH09303485A JPH09303485A JP11894396A JP11894396A JPH09303485A JP H09303485 A JPH09303485 A JP H09303485A JP 11894396 A JP11894396 A JP 11894396A JP 11894396 A JP11894396 A JP 11894396A JP H09303485 A JPH09303485 A JP H09303485A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- 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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- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
Abstract
の何れからなるフライホイールであっても、高速回転が
達成でき、高い蓄積エネルギ密度を有し、かつ構造が簡
単で低コストのフライホイールを提供する。 【解決手段】 半径方向に多層に積層された外周側のリ
ングの内周と回転軸の外周に固着されたボスの外周とを
ハブにより結合してなるフライホイールにおいて、上記
リングは、最外周側のリングが最も高剛性を有し内周側
になるに従がい剛性が小さくなるように構成され、上記
ハブは、上記リングとの接合部近傍が屈曲された部分球
殻状に形成されてなり、高剛性リングのたが絞め作用に
よりリングの応力を低減するとともに、ハブを柔構造と
することにより、リングと確実に接合せしめる。
Description
用等に使用されるフライホイールの構造、特に外周リン
グの構造及びこれとハブとの結合構造に関する。
に回転エネルギとして蓄積し、電力多用時に同フライホ
イールに蓄積されたエネルギを取り出して電気エネルギ
として使用する、フライホイールによる電力貯蔵装置が
種々提案されている。
ールの従来提案されたものの平面図が示されている。図
6及び図7に示されたフライホイールは、外周リングと
中心部のボスとの間に円環状のスポークを介装したもの
で、図6〜図7において、1は外周側のリング、12は
回転軸(図示せず)に嵌合固着される中心部のボスであ
り、同ボス12の外周とリング1の内周との間に円環状
のスポーク8あるいは9が円周方向等間隔に配設され、
同スポークの内周側をボス12に固着し、外周側をガラ
スクロステープ10を介してリング1に固着している。
れるものは鋼材からなるスポーク8を用いたもので、こ
の場合はスポーク8はボス12と一体に構成してもよ
い。
FRP材等の高強度プラスチック材で構成したもので、
この場合はスポーク9の内周側をボルト13によりボス
12に固定している。
9を備えたフライホイールは、これの回転により外周の
リング1が半径方向に膨張すると、これに追随して円環
状のスポーク8,9が弾性変形するようになっている。
リング1を多層に構成した多層リングとし、ボス12の
外周とリング1の内周との間をアルミニウム材からなる
スポーク11で結合したもので、フライホイールの回転
によりリング1の半径が増大すると、アルミニウム製の
スポーク11が伸長されるようになっている。
たフライホイールにおいて、これが高速で回転すると、
回転数の上昇に伴ない外周のリング1が遠心力により膨
張する。このリング1の膨張により、同リング1の半径
が増大するので、中心側のボス12とリング1とを固定
型のハブで結合しているフライホイールにあっては、リ
ング1の半径方向に上記膨張に抵抗する引張応力が発生
し、殊に強度に限界があるFRP製リングを多層に設け
たものの場合は、比較的低回転数域で周方向に亀裂の発
生をみる。
ホイールにあっては、使用回転数の上限が抑えられ、蓄
積エネルギ密度も大きくできないという問題点がある。
ホイールにあっては、ハブ即ちスポーク8,9,11が
円周方向において複数箇所でリング1を支持する構造で
あるため、高速回転時にリング1が軸対称に変形せず、
リング1とスポーク8,9,11との結合部に複雑な応
力が発生し、亀裂の発生を早めるという問題点も抱えて
いる。さらに、スポーク8,9,11からなるハブは、
構造が複雑で高コストとなる。
ック材(FRP材)の何れからなるフライホイールであ
っても高速回転が達成でき、高い蓄積エネルギ密度を有
し、かつ構造が簡単で低コストのフライホイールを提供
することにある。
決するもので、その要旨とする手段は、半径方向に多層
に積層された外周側のリングの内周と回転軸の外周に固
着されたボスの外周とをハブにより結合してなるフライ
ホイールにおいて、上記リングは、最外周側のリングが
最も高剛性を有し内周側になるに従がい剛性が小さくな
るように構成され、上記ハブは、上記リングとの接合部
近傍が屈曲された部分球殻状に形成されてなることを特
徴とするフライホイールにある。
RP材で構成するとともに、上記ハブを上記リングより
も柔構造の擬似等方積層板で構成すること、並びに、上
記ハブの外周側屈曲部の内部に周巻き繊維を積層せしめ
ることも本発明の好適な具体的手段である。
回転時において、多層の外周リングが、最外層のリング
を高剛性とし、内周になる程剛性を小さく構成されてい
るので、高剛性の外層リングによるたが絞め作用により
リングの半径方向応力が従来のものに較べて大幅に低減
される。これにより、FRP材からなるフライホイール
の高速回転が可能となり、蓄積されるエネルギ密度を上
昇させることができる。
層板を使用し、その形状を部分球殻状として、外周リン
グよりも柔構造としたので、フライホイールの回転時に
ハブが半径方向に伸び易く、ハブとリングの合せ面の接
着部に圧縮応力が作用する応力構造となり、接着部が離
隔することなく、確実に接着される。さらに上記ハブ
は、軸対称な略円板状であるので、リングおよびハブは
軸対称変形することとなり、フライホイール回転時のバ
ランスが崩れる恐れが無い。
の実施形態を詳細に説明する。図1には本発明の実施形
態に係る電力貯蔵装置用フライホイールの回転軸心に沿
う断面図、図2には図1のA矢視平面図が示されてい
る。
ず)に嵌合、固定されたボス、1は外周のリング、2は
上記ボス4の外周とリング1の内周との間に介装された
ハブである。
FRP材からなる多層リングであり、円周方向フイラメ
ントワインディングにより一体成形され、最外層の外層
リング1aが最も剛性(ばね定数)が高い材料、最内層
の内層リング1cが最も剛性が低い材料、そして、両者
の中間の中層リング1bが上記外、内層リング1a,1
cの中間の剛性を備えた材料からなる。
ンディングにより一体成形するに際しては、円周方向に
フィラメントを巻き付けながら樹脂を充填し硬化させ
る。
層であるが、2層あるいは4層以上でもよく、この場合
にも最外層のリングから最内層のリングへと段階的に剛
性を低くして行った構成となる。
り、最内部が軸方向に最も突出した形の比較的薄肉の部
分球殻状に形成されている。そして同ハブ2の内周側
は、ボス4の外周のフランジ部4aに、円周方向等間隔
でボルト7,ワッシャ6及びパブ押えリング5によって
締付け固着され、外周側は、上記内層リング1cの内周
に接着剤により接着されている。
板は、一方向繊維配向のFRP薄板を0°,90°,+
45°,−45°に重ね合せて成形する。そしてこれを
上記のように、内層リング1cの内周に接着する際に
は、外周部を屈曲し、その合せ面即ち接着部3を接着す
る。
は、高速回転せしめられることにより電力使用の少ない
時間帯に回転エネルギを蓄積し、電力使用の多い時間帯
にこれを放出し発電機等を介して電力エネルギを供給す
る。
て、この実施形態に係るフライホイールの高速回転時に
おける応力発生状況を従来のものと比較して説明する。
と、外周側のリング1はその遠心力により半径方向に膨
張するが、同リング1は最外層の外層リング1aを高剛
性とし内周側になる程低剛性に構成されているので、外
周側の変形態が内周側のそれよりも小さいことによるた
が絞め作用により、各層の境界は圧縮応力領域となり、
遠心力による半径方向応力が、従来のものに較べて大幅
に低減される。
P製のリング1を備えたフライホイールとFRP製単層
リングを備えた従来のフライホイールとの半径方向応力
(σ r )の比較が示されている。図から明らかなよう
に、本発明のものの応力(B)は、上記のような多層リ
ングのたが絞め作用により、従来のものの応力(A)に
較べて大幅に低減される。
て、外周側のリング1及びハブ2は遠心力により半径方
向に膨張するが、ハブ2は比較的薄肉の部分球殻状に構
成されているため、半径方向に伸び易く、従って外周側
のリング1よりもハブ2の半径方向の伸び量の方が大き
くなる。
長をリング1により拘束されるが、柔構造のハブ2自体
の曲げ変形によりこの拘束力を吸収するとともに、ハブ
2の外周と内層リング1cの内周との間の接着部3には
圧縮応力が作用し、同接着部3が離脱することはない。
の回転時におけるリング1及びハブ2の変形状況Dと静
止時Cとの比較が示されているが、上記のように、柔構
造のハブ2の変形がこれよりも剛構造のリング1によっ
て拘束され、ハブ2の曲げによってこの拘束力を吸収し
ていることがこの図に明示されている。
イホイールが示されている。この実施形態においては、
ハブ2の外周のリング1への接着部3に近い屈曲部の擬
似等方積層板の中に周巻き繊維2′を一部積層させてい
る。これにより、ハブ2の外周部の周方向応力に対する
耐力が向上する。
定されず、金属材でも構成することができる。
本発明によれば、多層リングの最外層を高剛性とし内層
を低剛性としたので、最外層リングのたが絞め作用によ
り、リングの円周方向強度が増大するとともに、半径方
向が応力が低減されるため、高速回転が達成でき高エネ
ルギ密度のフライホイールを得ることができる。
等方FRP積層材(請求項2)としているため、フライ
ホイールの回転時に半径方向に容易に変形し、ハブの変
形がリングの変形よりも大きくなり、ハブとリングとの
接触部は圧縮応力が作用することとなり、ハブに発生す
る拘束力はハブの曲げにより吸収するので、接着部が離
れることが無く、フライホイールを安全に回転させるこ
とが可能となる。
の擬似等方積層板の中に周巻き繊維を積層せしめると、
周方向耐力が向上し、より高速回転が可能となる。
により構成したので、構造が簡単かつ組立も容易であ
り、従来のものよりも低コストのフライホイールを得る
ことができる。
線に沿う断面図。
平面図。
平面図。
平面図。
Claims (3)
- 【請求項1】 半径方向に多層に積層された外周側のリ
ングの内周と回転軸の外周に固着されたボスの外周とを
ハブにより結合してなるフライホイールにおいて、上記
リングは、最外周側のリングが最も高剛性を有し内周側
になるに従がい剛性が小さくなるように構成され、上記
ハブは、上記リングとの接合部近傍が屈曲された部分球
殻状に形成されてなることを特徴とするフライホイー
ル。 - 【請求項2】 上記リングをFRP材で構成するととも
に、上記ハブを上記リングよりも柔構造の擬似等方積層
板で構成した請求項1記載のフライホイール。 - 【請求項3】 上記ハブの外周側屈曲部の内部に、周巻
き繊維を積層せしめてなる請求項2記載のフライホイー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11894396A JPH09303485A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | フライホイール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11894396A JPH09303485A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | フライホイール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09303485A true JPH09303485A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=14749085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11894396A Pending JPH09303485A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | フライホイール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09303485A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004072980A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | Denso Corp | 車載用フライホイルバッテリ |
| KR20140107184A (ko) * | 2011-10-25 | 2014-09-04 | 유러피언 에어로너틱 디펜스 앤드 스페이스 컴퍼니 이아드스 프랑스 | 저장용 관성휠 구조체 |
| JP2016525335A (ja) * | 2013-07-19 | 2016-08-22 | ジーケーエヌ ハイブリッド パワー リミテッド | エネルギー保存用フライホイールおよびその製造方法 |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP11894396A patent/JPH09303485A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004072980A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | Denso Corp | 車載用フライホイルバッテリ |
| KR20140107184A (ko) * | 2011-10-25 | 2014-09-04 | 유러피언 에어로너틱 디펜스 앤드 스페이스 컴퍼니 이아드스 프랑스 | 저장용 관성휠 구조체 |
| JP2015505937A (ja) * | 2011-10-25 | 2015-02-26 | ユーロピアン エアロノティック ディフェンス アンド スペース カンパニー イーズ フランスEuropean Aeronautic Defence And Space Company − Eads France | エネルギー貯蔵のための慣性ホイールアーキテクチャ |
| JP2016525335A (ja) * | 2013-07-19 | 2016-08-22 | ジーケーエヌ ハイブリッド パワー リミテッド | エネルギー保存用フライホイールおよびその製造方法 |
| US10012289B2 (en) | 2013-07-19 | 2018-07-03 | Gkn Hybrid Power Limited | Flywheels for energy storage and methods of manufacture thereof |
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Legal Events
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| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040209 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040224 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050412 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050809 |