JPH0942380A - 複合フライホイール - Google Patents
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-
- 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
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大型のフライホイールに対応できると共にＦ
ＲＰリングの伸びに対応できる複合フライホイールを提
供する。 【解決手段】 ＦＲＰでフライホイールリング１２を形
成し、そのフライホイールリング１２内周に、ＧＦＲＰ
からなるコーン状或いはクラウン状のハブ１１を取り付
けたことを特徴としている。
ＲＰリングの伸びに対応できる複合フライホイールを提
供する。 【解決手段】 ＦＲＰでフライホイールリング１２を形
成し、そのフライホイールリング１２内周に、ＧＦＲＰ
からなるコーン状或いはクラウン状のハブ１１を取り付
けたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギ貯蔵用フ
ライホイールに係り、特にフライホイール本体として繊
維強化プラスッチクを使用した複合フライホイールに関
するものである。
ライホイールに係り、特にフライホイール本体として繊
維強化プラスッチクを使用した複合フライホイールに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】余剰な電気エネルギを貯蔵し、不足時に
取り出せるようにするために、電気エネルギを運動エネ
ルギとして貯蔵するエネルギ貯蔵用フライホイール及び
自動車、鉄道車両用エネルギ貯蔵用フライホイールの研
究がなされている。
取り出せるようにするために、電気エネルギを運動エネ
ルギとして貯蔵するエネルギ貯蔵用フライホイール及び
自動車、鉄道車両用エネルギ貯蔵用フライホイールの研
究がなされている。
【０００３】しかし、ＦＲＰがこのエネルギ貯蔵用フラ
イホイールのフライホイール本体として実用化された例
は見られない。
イホイールのフライホイール本体として実用化された例
は見られない。
【０００４】本発明者は、特開昭５８−３０５４８号公
報にて、フライホイールリングとしてＦＲＰ（繊維強化
プラスチック）を用い、そのＦＲＰリングを軸に保持す
るハブにアルミニウムを削りだして形成したフライホイ
ールを提案した。
報にて、フライホイールリングとしてＦＲＰ（繊維強化
プラスチック）を用い、そのＦＲＰリングを軸に保持す
るハブにアルミニウムを削りだして形成したフライホイ
ールを提案した。
【０００５】このＦＲＰリングを使用したのは、金属な
ど、他の材料と比べて比強度が高く、フライホイールと
したときに、その単位重量当たりに蓄え得るエネルギ
（重量エネルギ密度あるいは単にエネルギ密度と呼ばれ
る）が大きいためであり、リングのみのエネルギ密度と
して、８０〜１００Ｗ・ｈ／ｋｇという数値が一つの目
安となっている。
ど、他の材料と比べて比強度が高く、フライホイールと
したときに、その単位重量当たりに蓄え得るエネルギ
（重量エネルギ密度あるいは単にエネルギ密度と呼ばれ
る）が大きいためであり、リングのみのエネルギ密度と
して、８０〜１００Ｗ・ｈ／ｋｇという数値が一つの目
安となっている。
【０００６】ところで、エネルギ貯蔵用のフライホイー
ルとしてのネックは、高速回転に耐え得る軸受の開発が
なされていないことにあった。
ルとしてのネックは、高速回転に耐え得る軸受の開発が
なされていないことにあった。
【０００７】従来、超電導による磁気浮上では、超電導
コイルを収容するクライオスタットが大きくなり、十分
な浮上力が得られなかったが、最近、超電導によるピン
止め効果により高速のフライホイールを簡単に支持でき
る技術が本出願人により開発され、再度フライホイール
が注目されるに至っている。
コイルを収容するクライオスタットが大きくなり、十分
な浮上力が得られなかったが、最近、超電導によるピン
止め効果により高速のフライホイールを簡単に支持でき
る技術が本出願人により開発され、再度フライホイール
が注目されるに至っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フライ
ホイールを周速１，０００ｍ／ｓｅｃ以上の回転速度で
回転させるとＦＲＰリングの周方向の伸びが１％以上と
なり、このＦＲＰリングの内周変位にアルミハブで追従
しようしても、アルミハブの可能な内周変位は１％程度
までであり、近年の高強度カーボン繊維の性能向上（破
断強度２％以上）に対応できない問題がある。
ホイールを周速１，０００ｍ／ｓｅｃ以上の回転速度で
回転させるとＦＲＰリングの周方向の伸びが１％以上と
なり、このＦＲＰリングの内周変位にアルミハブで追従
しようしても、アルミハブの可能な内周変位は１％程度
までであり、近年の高強度カーボン繊維の性能向上（破
断強度２％以上）に対応できない問題がある。
【０００９】また現実の使用を考えた場合、エネルギ貯
蔵用フライホイールとしては径が６ｍ、重量５０トンの
大型フライホイールが必要であり、これにアルミ素材か
ら削り出してハブを形成するとなると、素材の確保が困
難であると共に削りだしの工作機にも莫大な費用がかか
ってしまう。
蔵用フライホイールとしては径が６ｍ、重量５０トンの
大型フライホイールが必要であり、これにアルミ素材か
ら削り出してハブを形成するとなると、素材の確保が困
難であると共に削りだしの工作機にも莫大な費用がかか
ってしまう。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、大型のフライホイールにも対応できると共にＦＲＰ
リングの伸びに対応できる複合フライホイールを提供す
ることにある。
し、大型のフライホイールにも対応できると共にＦＲＰ
リングの伸びに対応できる複合フライホイールを提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、ＦＲＰでフライホイールリン
グを形成し、そのフライホイールリング内周に、ＧＦＲ
Ｐからなるコーン状のハブを取り付けたことを特徴とす
る複合フライホイールである。
に請求項１記載の発明は、ＦＲＰでフライホイールリン
グを形成し、そのフライホイールリング内周に、ＧＦＲ
Ｐからなるコーン状のハブを取り付けたことを特徴とす
る複合フライホイールである。
【００１２】請求項２の発明は、ＦＲＰでフライホイー
ルリングを形成し、そのフライホイールリング内周に、
ＧＦＲＰからなるクラウン状のハブを取り付けたことを
特徴とする複合フライホイールである。
ルリングを形成し、そのフライホイールリング内周に、
ＧＦＲＰからなるクラウン状のハブを取り付けたことを
特徴とする複合フライホイールである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のフライホイールリング
は、破壊時の伸びが１％以上、好ましくは１．５〜２．
０％で、ヤング率Ｅが、１５，０００〜２０，０００ｋ
ｇ／ｍｍ2 の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用い、
例えばＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）で形
成する。この場合、プラスチック材料としては、エポキ
シ樹脂などを用いる。
は、破壊時の伸びが１％以上、好ましくは１．５〜２．
０％で、ヤング率Ｅが、１５，０００〜２０，０００ｋ
ｇ／ｍｍ2 の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用い、
例えばＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）で形
成する。この場合、プラスチック材料としては、エポキ
シ樹脂などを用いる。
【００１４】ハブは、破壊時の伸びが、フライホイール
リングの伸びより大きく、例えば２％以上、好ましくは
３〜４％で、ヤング率Ｅが３，０００〜４，０００ｋｇ
／ｍｍ2 のＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）を
用い、上方に凸となるコーン状或いはクラウン状に形成
する。
リングの伸びより大きく、例えば２％以上、好ましくは
３〜４％で、ヤング率Ｅが３，０００〜４，０００ｋｇ
／ｍｍ2 のＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）を
用い、上方に凸となるコーン状或いはクラウン状に形成
する。
【００１５】このように本発明は、高エネルギ密度のフ
ライホイールが可能となり、電力貯蔵用として、或いは
自動車などの車両用のフライホイールとしての利用が期
待できる。
ライホイールが可能となり、電力貯蔵用として、或いは
自動車などの車両用のフライホイールとしての利用が期
待できる。
【００１６】ハブの形状として、コーン状、クラウン状
を例示したがその他の曲面形状に形成しても良い。
を例示したがその他の曲面形状に形成しても良い。
【００１７】
【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。
て詳述する。
【００１８】図１において、１０は、回転軸で、図では
示していないが、ラジアル方向とスラスト方向の荷重
が、軸受で支持されると共に余剰電力で回転されるよう
になっている。
示していないが、ラジアル方向とスラスト方向の荷重
が、軸受で支持されると共に余剰電力で回転されるよう
になっている。
【００１９】この回転軸１０には、コーン状のＧＦＲＰ
からなるハブ１１が取り付けられると共にその外周にＣ
ＦＲＰからなるフライホイールリング１２が圧着されて
取り付けられて複合フライホイール１３が形成される。
からなるハブ１１が取り付けられると共にその外周にＣ
ＦＲＰからなるフライホイールリング１２が圧着されて
取り付けられて複合フライホイール１３が形成される。
【００２０】ハブ１１は、回転軸１０に嵌合する内筒部
１４と、その内筒部１４から下向きに、例えば４０〜５
０度の角度で広がったコーン部１５と、コーン部１５の
外周に一体に設けられた外筒部１６からなる。このハブ
１１の製作は、扇状に形成したガラス繊維シートを円周
方向に並べると共にこれを厚さ方向に複数枚並べて積層
すると共にエポキシ樹脂で固めて形成する。
１４と、その内筒部１４から下向きに、例えば４０〜５
０度の角度で広がったコーン部１５と、コーン部１５の
外周に一体に設けられた外筒部１６からなる。このハブ
１１の製作は、扇状に形成したガラス繊維シートを円周
方向に並べると共にこれを厚さ方向に複数枚並べて積層
すると共にエポキシ樹脂で固めて形成する。
【００２１】またフライホイールリング１２は、円周方
向にカーボン繊維を巻くと共にエポキシ樹脂で固めて形
成し、破壊時の伸びが１％以上、好ましくは１．５〜
１．５％で、ヤング率Ｅが、１５，０００〜２０，００
０ｋｇ／ｍｍ2 となるものを用いる。また寸法として、
例えば、外径６ｍ、内径３．６ｍ、高さ３ｍとなるよう
に形成される。
向にカーボン繊維を巻くと共にエポキシ樹脂で固めて形
成し、破壊時の伸びが１％以上、好ましくは１．５〜
１．５％で、ヤング率Ｅが、１５，０００〜２０，００
０ｋｇ／ｍｍ2 となるものを用いる。また寸法として、
例えば、外径６ｍ、内径３．６ｍ、高さ３ｍとなるよう
に形成される。
【００２２】ハブ１１は、支持部材１７にて回転軸１０
に取り付けられ、フライホイールリング１２は、ハブ１
１の外筒部１６に圧着した状態で嵌合することで取り付
けられる。ハブ１１の材料は、破壊時の伸びが、フライ
ホイールリング１２の伸びより大きく、例えば２％以
上、好ましくは３〜４％で、ヤング率Ｅが３，０００〜
４，０００ｋｇ／ｍｍ2 のＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プ
ラスチック）を用いる。
に取り付けられ、フライホイールリング１２は、ハブ１
１の外筒部１６に圧着した状態で嵌合することで取り付
けられる。ハブ１１の材料は、破壊時の伸びが、フライ
ホイールリング１２の伸びより大きく、例えば２％以
上、好ましくは３〜４％で、ヤング率Ｅが３，０００〜
４，０００ｋｇ／ｍｍ2 のＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プ
ラスチック）を用いる。
【００２３】以上において、高速回転時、フライホイー
ルリング１２は、その円周方向に伸びるが、コーン状の
ハブ１１は、その伸びに追従して変形する。この際、ハ
ブ１１の外筒部１４は、フライホイールリング１２に圧
着した状態で嵌合し、またコーン部１３の角度が４０〜
５０度に形成されるため、変形してもフライホイールリ
ング１２を良好に支持すると共に局部的な応力集中を防
止できる。また内筒部１４も同様に局部的な応力集中を
防止できる。
ルリング１２は、その円周方向に伸びるが、コーン状の
ハブ１１は、その伸びに追従して変形する。この際、ハ
ブ１１の外筒部１４は、フライホイールリング１２に圧
着した状態で嵌合し、またコーン部１３の角度が４０〜
５０度に形成されるため、変形してもフライホイールリ
ング１２を良好に支持すると共に局部的な応力集中を防
止できる。また内筒部１４も同様に局部的な応力集中を
防止できる。
【００２４】次に図２により本発明の他の実施例を説明
する。
する。
【００２５】図２は、ハブ１１の形状を変形した例を示
し、回転軸１０に取付られる内筒部１８とフライホイー
ルリング１２と嵌合する外筒部１９間の形状を、断面円
弧状のクラウン部２０とし、内筒部１８を支持部材２１
で回転軸１０に支持し、外筒部１９をフライホイールリ
ング１２に圧着して取り付けたものである。
し、回転軸１０に取付られる内筒部１８とフライホイー
ルリング１２と嵌合する外筒部１９間の形状を、断面円
弧状のクラウン部２０とし、内筒部１８を支持部材２１
で回転軸１０に支持し、外筒部１９をフライホイールリ
ング１２に圧着して取り付けたものである。
【００２６】本例においても、ハブ１１は、フライホイ
ールリング１２の伸びに追従して伸びると共に形状的に
応力集中が起こることがない。
ールリング１２の伸びに追従して伸びると共に形状的に
応力集中が起こることがない。
【００２７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高速回転
時の遠心力に耐え、かつリングの変位に追従できる複合
フライホイールとすることができる。
時の遠心力に耐え、かつリングの変位に追従できる複合
フライホイールとすることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す図である。
１１ ハブ １２ フライホイールリング
Claims (2)
- 【請求項１】 ＦＲＰでフライホイールリングを形成
し、そのフライホイールリング内周に、ＧＦＲＰからな
るコーン状のハブを取り付けたことを特徴とする複合フ
ライホイール。 - 【請求項２】 ＦＲＰでフライホイールリングを形成
し、そのフライホイールリング内周に、ＧＦＲＰからな
るクラウン状のハブを取り付けたことを特徴とする複合
フライホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19550195A JP3697293B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | フライホイール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19550195A JP3697293B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | フライホイール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942380A true JPH0942380A (ja) | 1997-02-10 |
| JP3697293B2 JP3697293B2 (ja) | 2005-09-21 |
Family
ID=16342141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19550195A Expired - Fee Related JP3697293B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | フライホイール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3697293B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008071955A3 (en) * | 2006-12-12 | 2008-07-31 | Imp Innovations Ltd | Energy storage apparatus for a vehicle |
| GB2449117A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-12 | Flybrid Systems Llp | High speed flywheel |
| CN102857020A (zh) * | 2012-09-04 | 2013-01-02 | 惠州市三鼎能源科技有限公司 | 一种飞轮储能装置 |
| JP2015502130A (ja) * | 2011-11-13 | 2015-01-19 | ロートエナジー ホールディングス, リミテッドRotenergy Holdings, Ltd. | 電気機械式フライホイール |
| JP2015532700A (ja) * | 2012-08-14 | 2015-11-12 | エンリッチメント テクノロジー カンパニー リミテッドＥｎｒｉｃｈｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ． | フライホイール・エネルギー貯蔵装置 |
| CN105591505A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-05-18 | 曾宪林 | 一种飞轮储能转子的安装方法 |
| 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 |
| JP2021519569A (ja) * | 2018-03-27 | 2021-08-10 | パーペトゥーム、リミテッドＰｅｒｐｅｔｕｕｍ Ｌｔｄ． | 機械的振動エネルギーを電気エネルギーに変換するための電気機械発電機 |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP19550195A patent/JP3697293B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB2449117B (en) * | 2007-05-11 | 2009-08-05 | Flybrid Systems Llp | High speed flywheel |
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| US9673680B2 (en) | 2011-11-13 | 2017-06-06 | Rotonix Hong Kong Limited | Electromechanical flywheels |
| JP2015532700A (ja) * | 2012-08-14 | 2015-11-12 | エンリッチメント テクノロジー カンパニー リミテッドＥｎｒｉｃｈｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ． | フライホイール・エネルギー貯蔵装置 |
| CN102857020A (zh) * | 2012-09-04 | 2013-01-02 | 惠州市三鼎能源科技有限公司 | 一种飞轮储能装置 |
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| CN105591505A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-05-18 | 曾宪林 | 一种飞轮储能转子的安装方法 |
| CN105591505B (zh) * | 2016-02-24 | 2018-04-10 | 曾宪林 | 一种飞轮储能转子的安装方法 |
| JP2021519569A (ja) * | 2018-03-27 | 2021-08-10 | パーペトゥーム、リミテッドＰｅｒｐｅｔｕｕｍ Ｌｔｄ． | 機械的振動エネルギーを電気エネルギーに変換するための電気機械発電機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3697293B2 (ja) | 2005-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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