JPS58123345A - フライホイ−ル発電機 - Google Patents
フライホイ−ル発電機Info
- Publication number
- JPS58123345A JPS58123345A JP57003589A JP358982A JPS58123345A JP S58123345 A JPS58123345 A JP S58123345A JP 57003589 A JP57003589 A JP 57003589A JP 358982 A JP358982 A JP 358982A JP S58123345 A JPS58123345 A JP S58123345A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yoke
- flywheel
- magnetic bearing
- bearing
- grooves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この兜・明は電力系統における余剰電力をフライホイー
ルによる惰械エネルギー蓄権装置に蓄積し、ビーク負葡
時にこのエネルギーを発″ｌｌＥ機で電気エネルギーに
変換し、周波数変換装置を介して富力Ａｍに送り込み、
そのバックアップを行なうためのフライホイール発電機
に関するものである。
ルによる惰械エネルギー蓄権装置に蓄積し、ビーク負葡
時にこのエネルギーを発″ｌｌＥ機で電気エネルギーに
変換し、周波数変換装置を介して富力Ａｍに送り込み、
そのバックアップを行なうためのフライホイール発電機
に関するものである。
従来この棚の装置として一般に知られているものを第１
図に示す。第１図において（１）はフライホイール、（
２）は回転軸、（８）はこの回転軸を支承するラジアル
軸受、（４１はスラスト軸受である。（５１４ｔ ７ラ
イホイールを収容する耐圧容器であり、内部の真空を維
持するために排気ポンプ（６）、および排気管（７）を
備えると共に、前記容器（５）の内部と外部の気圧差に
よって、前記容器（５）と、前記回転軸（２′との間の
隙ｍ）を通じて、外部の空気が前記容器（５）の内部に
侵入することを防ぐ目的で、軸シール（８）を伽えてい
る。また、前記フライホイール（１）の全自重が前記ス
ラスト軸受（４）に印加されることを避けるために、前
記フライホイール（１）の上部に硝気軸受（９）を備え
ている。そして前記回転軸（２）には、軸継手α０）を
介し、固定脚０１）によって支承される四則電動発電機
（以後ＭＧと記す） （１２）か直結されている。
図に示す。第１図において（１）はフライホイール、（
２）は回転軸、（８）はこの回転軸を支承するラジアル
軸受、（４１はスラスト軸受である。（５１４ｔ ７ラ
イホイールを収容する耐圧容器であり、内部の真空を維
持するために排気ポンプ（６）、および排気管（７）を
備えると共に、前記容器（５）の内部と外部の気圧差に
よって、前記容器（５）と、前記回転軸（２′との間の
隙ｍ）を通じて、外部の空気が前記容器（５）の内部に
侵入することを防ぐ目的で、軸シール（８）を伽えてい
る。また、前記フライホイール（１）の全自重が前記ス
ラスト軸受（４）に印加されることを避けるために、前
記フライホイール（１）の上部に硝気軸受（９）を備え
ている。そして前記回転軸（２）には、軸継手α０）を
介し、固定脚０１）によって支承される四則電動発電機
（以後ＭＧと記す） （１２）か直結されている。
上記（２）から（１υまでの各要素が、第２図における
フライホイール電動光１［ｆｆ１（（２）を構成してい
る。第２図において（１２ａ ）は、前記電動発ｉＩＥ
機（ロ）の励磁巻線、（１２ｂ）は励ｉ ！Ｉｔ ＩＩ
装置、に）は交流電力系絖、０句はこの電力系統と前記
警動発市機（ロ）の間で電力の兎°換を行なう周波数変
換器置である。
フライホイール電動光１［ｆｆ１（（２）を構成してい
る。第２図において（１２ａ ）は、前記電動発ｉＩＥ
機（ロ）の励磁巻線、（１２ｂ）は励ｉ ！Ｉｔ ＩＩ
装置、に）は交流電力系絖、０句はこの電力系統と前記
警動発市機（ロ）の間で電力の兎°換を行なう周波数変
換器置である。
以下に動作について設明する。第８図にＭＧの動作特性
曲線膏示す。図中横軸に回転数、縦軸に′ｉｌｉ機子電
電圧電機子電流、トルク、出力を示している。また第４
図には、ＭＧの運転スフジュールを示す。こねから明ら
かなように、ＭＧを電動連転するときには、２つの異な
った運転モードが利用される。１つは起動時、したかつ
て回転数が零からＮ＋ ｒｐｌ！ｌまでの範囲内にある
ときで、この領域でＭＧは定トルク運転を行なう。俟言
すると、出力、１１１機子電圧が周波数に比例して増加
する一方、ｔｌＥ機子電子電流Ｇの端子力率は周波数に
無関係に、それぞわの定格値を一定に保２ような制御を
受けなから加速される。もう１つの運転モードは、エネ
ルギー査檀時、したがって（ロ）転数がＮ＋ ｒｐｍか
らは定出力運転を行なう。？＃言すると、電機子電圧、
電機子電流は周波数の平方根に、それぞれ比例および反
比例し、トルクは周波数に反比例する一方、出力と端子
力率は周波数に無関係に、そねぞねの定格値を一定に保
つように制御を受ける。特に、後者のような制御を行な
うことは、ＭＧを周波数変換器から見ると、転流リアク
タンスか一定になるという意味をもっている。
曲線膏示す。図中横軸に回転数、縦軸に′ｉｌｉ機子電
電圧電機子電流、トルク、出力を示している。また第４
図には、ＭＧの運転スフジュールを示す。こねから明ら
かなように、ＭＧを電動連転するときには、２つの異な
った運転モードが利用される。１つは起動時、したかつ
て回転数が零からＮ＋ ｒｐｌ！ｌまでの範囲内にある
ときで、この領域でＭＧは定トルク運転を行なう。俟言
すると、出力、１１１機子電圧が周波数に比例して増加
する一方、ｔｌＥ機子電子電流Ｇの端子力率は周波数に
無関係に、それぞわの定格値を一定に保２ような制御を
受けなから加速される。もう１つの運転モードは、エネ
ルギー査檀時、したがって（ロ）転数がＮ＋ ｒｐｍか
らは定出力運転を行なう。？＃言すると、電機子電圧、
電機子電流は周波数の平方根に、それぞれ比例および反
比例し、トルクは周波数に反比例する一方、出力と端子
力率は周波数に無関係に、そねぞねの定格値を一定に保
つように制御を受ける。特に、後者のような制御を行な
うことは、ＭＧを周波数変換器から見ると、転流リアク
タンスか一定になるという意味をもっている。
こねに対して、ＭＧを発電運転する場合には、動作モー
ドは１梗類、即ち定出力運転のみか利用される。これを
第４図の運転スフジュールに則して訓明すると以下のよ
うになる。
ドは１梗類、即ち定出力運転のみか利用される。これを
第４図の運転スフジュールに則して訓明すると以下のよ
うになる。
起動時にはＭＧを定トルクｉ！Ｅ動運転を行ない、フラ
イホイールを回転数が零からＮ、 ｒｐｍに達するまで
、したがって時刻Ｔ＋に達するまで加述する。
イホイールを回転数が零からＮ、 ｒｐｍに達するまで
、したがって時刻Ｔ＋に達するまで加述する。
回転数がＮ＋ ｒｐＨ１に達すると制御モードは切り押
えられて、ＭＧは定トルク運転な行ない、フライホイー
ルに対する機械エネルギーの蓄積を開始する。時刻Ｔ１
において［ｇ１転数がＮ＊ ｒｐｆｆｌに達すると周波
数変換器を介したＭＧへの電力系統からの給電は停止さ
れ、フライホイールは慣性により空転する。その後、時
刻Ｔｍになって電力系統が、ビーり負荷時を迎えると、
ＭＧに励磁が与えられ発電機動作を開始する。この際フ
ライホイールか機械エネルギーを放出するにしたがって
、回転数は低下して行くため発電機の端子電圧および周
波数Ｇ１それに応じて減少して行く。したがって周波数
変換器では、この回転数と共に変動する交流を整流し、
直流に変換した後、逆変換動作を行なし１定周波定電圧
の交流に変換して、電力系統への給電を行なうＯこうし
て時刻Ｔ４になって、回転数がＮ＋ ｒｐｍまで低下す
ると、電力系統への給電は停止され、フライホイールは
電力系統の余剰電力が利用できる時刻Ｔ、になるまで空
転を続ける。このようにしてスケジュール１行程を終了
する。
えられて、ＭＧは定トルク運転な行ない、フライホイー
ルに対する機械エネルギーの蓄積を開始する。時刻Ｔ１
において［ｇ１転数がＮ＊ ｒｐｆｆｌに達すると周波
数変換器を介したＭＧへの電力系統からの給電は停止さ
れ、フライホイールは慣性により空転する。その後、時
刻Ｔｍになって電力系統が、ビーり負荷時を迎えると、
ＭＧに励磁が与えられ発電機動作を開始する。この際フ
ライホイールか機械エネルギーを放出するにしたがって
、回転数は低下して行くため発電機の端子電圧および周
波数Ｇ１それに応じて減少して行く。したがって周波数
変換器では、この回転数と共に変動する交流を整流し、
直流に変換した後、逆変換動作を行なし１定周波定電圧
の交流に変換して、電力系統への給電を行なうＯこうし
て時刻Ｔ４になって、回転数がＮ＋ ｒｐｍまで低下す
ると、電力系統への給電は停止され、フライホイールは
電力系統の余剰電力が利用できる時刻Ｔ、になるまで空
転を続ける。このようにしてスケジュール１行程を終了
する。
このようなＭＧでは、真空容器中に収容されているのは
フライホイールだけなので、空転時にＭＧの回転子か発
生する風損か大きし１ことと、使用する軸受の個数が多
いため、それによる軸受損失が大きいことなどのために
、エネルギー蓄積装置としての変換効率が小さくなる欠
点に加えて、全体の軸長が長くなるため、軸系の危険速
度力ｉ低くなり、動作回転数範囲内番こそね力＄入り込
む可能性が大きいという欠点もある。
フライホイールだけなので、空転時にＭＧの回転子か発
生する風損か大きし１ことと、使用する軸受の個数が多
いため、それによる軸受損失が大きいことなどのために
、エネルギー蓄積装置としての変換効率が小さくなる欠
点に加えて、全体の軸長が長くなるため、軸系の危険速
度力ｉ低くなり、動作回転数範囲内番こそね力＄入り込
む可能性が大きいという欠点もある。
本発明は上述の欠点を解消することを目的としてなされ
たもので、強磁性体である磁気軸受のヨークの外周部側
面に所定の深さと間隔とをもった溝を切り、磁気軸受自
体を誘導子形発亀機の回転子として利用し、且つその外
周部に檀層鉄１［、％と電機子巻線及び界磁巻線を装備
することによって磁気軸受とＭＧとを一体化したことを
特徴とするものである。
たもので、強磁性体である磁気軸受のヨークの外周部側
面に所定の深さと間隔とをもった溝を切り、磁気軸受自
体を誘導子形発亀機の回転子として利用し、且つその外
周部に檀層鉄１［、％と電機子巻線及び界磁巻線を装備
することによって磁気軸受とＭＧとを一体化したことを
特徴とするものである。
以下この発明の一実施例を図につし・て汐明する。
第６図において、ｏ均は強磁性体力）らなり、外周部側
面に所定の深さと幅とピッチをもった溝を有する磁気軸
受ヨーク、０６）は真空容益（４−に固定された積層鉄
心からなる電機子鉄心−で、その内径各１前記磁気軸受
ヨーク（ロ）の外径に対して所定の空１ｌｆｔ長をもつ
ように配重さねている。そして前記鉄、１．（ｌＱ各こ
Ｌｔ界磁巻ｉ１１ （１２１Ｌ ）と電機子巻線Ｑηと
が装備されている。前記空隙部分にはキャンに）が挿入
されていて、電機子鉄心に）、電機予巻ｆｊｌ（１７）
及び界磁巻線（１２ａ）か大気圧下におかれるようにな
ぎねている。なお第６図及び第７図は磁気軸受ヨーク（
ロ）の外周部の溝を示す平面図及び断面図である。
面に所定の深さと幅とピッチをもった溝を有する磁気軸
受ヨーク、０６）は真空容益（４−に固定された積層鉄
心からなる電機子鉄心−で、その内径各１前記磁気軸受
ヨーク（ロ）の外径に対して所定の空１ｌｆｔ長をもつ
ように配重さねている。そして前記鉄、１．（ｌＱ各こ
Ｌｔ界磁巻ｉ１１ （１２１Ｌ ）と電機子巻線Ｑηと
が装備されている。前記空隙部分にはキャンに）が挿入
されていて、電機子鉄心に）、電機予巻ｆｊｌ（１７）
及び界磁巻線（１２ａ）か大気圧下におかれるようにな
ぎねている。なお第６図及び第７図は磁気軸受ヨーク（
ロ）の外周部の溝を示す平面図及び断面図である。
このＭＧの回転子構造及び励磁の原理については誘導十
形同期機と同一のものであり、その他の構成は第１図の
ものと同様であるから説明を省略する。
形同期機と同一のものであり、その他の構成は第１図の
ものと同様であるから説明を省略する。
上述のように、ＭＧの回転子は真空中で回転することに
なるため、空転時の風損は大幅に減少するとともに、軸
受の個数、したがって軸受損失も減少し、更に軸長が短
くて済むために危険速度も上昇するので、性能を向上さ
せることができる。
なるため、空転時の風損は大幅に減少するとともに、軸
受の個数、したがって軸受損失も減少し、更に軸長が短
くて済むために危険速度も上昇するので、性能を向上さ
せることができる。
又、界磁巻線が固定子側に備えられているため、回転子
に発生する損失は溝の表面ｉｓで生じる渦電流損失だけ
であるため、熱伝導゛に”°より軸端へ取り出すことも
可能である。
に発生する損失は溝の表面ｉｓで生じる渦電流損失だけ
であるため、熱伝導゛に”°より軸端へ取り出すことも
可能である。
また、固定子は前記キャンによって真空部分から絶縁さ
ねているため、冷却に関しては強制空冷等の従来の冷却
法で十分である。
ねているため、冷却に関しては強制空冷等の従来の冷却
法で十分である。
なお、もしＭＧの導体の断面積か十分に大きく、中空導
体形式による直接冷却法が採用できるなら、上記実施例
に於けるようなキャンは不必要となる。
体形式による直接冷却法が採用できるなら、上記実施例
に於けるようなキャンは不必要となる。
上述の方式により、風損、軸受損を小さくできると共に
、危険速度も上昇し、重量、寸法共に４・さくできると
いう極めて有利なフライホイールエネルギー蓄積装置を
得ることができる。
、危険速度も上昇し、重量、寸法共に４・さくできると
いう極めて有利なフライホイールエネルギー蓄積装置を
得ることができる。
第１図は従来の７ライホイ一ル発電機を示す縦断面図、
第２図はフライホイールＭＧの結線を示す単線図、第８
図はフライホイールＭＧの動作特性曲線、第４図はフラ
イホイール発ｉｉｓの運転スケジュール、第５図はこの
尭明の一実施例を示す縦断面図、第６図及び第７図は磁
気軸受ヨークの詳細１示７平面図′＆Ｕ ＩＮ、、、面
図ｒｉ、ｂ・図中、（１）は７ライホ慴−ル、（２）は
回転軸、（，９３Ｇニラシアル軸受、（４）はスラスト
軸受、（６）は耐圧容益、（６）は排気ポンプ、（７）
は排気管、（８）は軸シール、（９）は砂気軸受、（ロ
）は磁気軸受ヨーク、（ロ）瘉ま積層鉄ＩＣ？、（ロ）
は電機子巻線、（１２ｍ）は励磁巻線である。 なお図中同一符号は同一また＆；相当する部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第２図 第３図 ヰｍ 第４図 第６図 ／σ ２７５−
第２図はフライホイールＭＧの結線を示す単線図、第８
図はフライホイールＭＧの動作特性曲線、第４図はフラ
イホイール発ｉｉｓの運転スケジュール、第５図はこの
尭明の一実施例を示す縦断面図、第６図及び第７図は磁
気軸受ヨークの詳細１示７平面図′＆Ｕ ＩＮ、、、面
図ｒｉ、ｂ・図中、（１）は７ライホ慴−ル、（２）は
回転軸、（，９３Ｇニラシアル軸受、（４）はスラスト
軸受、（６）は耐圧容益、（６）は排気ポンプ、（７）
は排気管、（８）は軸シール、（９）は砂気軸受、（ロ
）は磁気軸受ヨーク、（ロ）瘉ま積層鉄ＩＣ？、（ロ）
は電機子巻線、（１２ｍ）は励磁巻線である。 なお図中同一符号は同一また＆；相当する部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第２図 第３図 ヰｍ 第４図 第６図 ／σ ２７５−
Claims (1)
- フライホイール、このフライホイールの（ロ）転軸、こ
の（ロ）転軸に設けられた磁気軸受ヨーク、上記フライ
ホイール及び磁気軸受ヨークを収容し、排気管を介して
排気ポンプに接続された耐圧容器、この耐圧容器内にお
いて上記ヨークと対向し上記回転軸を支承する硝気軸受
を備えたものにおいて、上記磁気軸受ヨークの外周部に
溝を設けると共に、上記砂気軸受ヨークの外崗部側面に
対して向い合った上記容器の内周部に種層鉄心を設け、
この槓増鉄心中に１Ｍ機子巻線と励磁巻線とを装備し磁
気軸受ヨークと回転電機とを一体化したことを特徴とす
るフライホイール発％Ｅ枦。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003589A JPS58123345A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | フライホイ−ル発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003589A JPS58123345A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | フライホイ−ル発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123345A true JPS58123345A (ja) | 1983-07-22 |
Family
ID=11561646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57003589A Pending JPS58123345A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | フライホイ−ル発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123345A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63309779A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-16 | ザ ボーイング カンパニー | 可変慣性エネルギー貯蔵装置 |
| US4928218A (en) * | 1989-03-06 | 1990-05-22 | Ncr Corporation | Switch mode power supply start-up circuit |
| WO2010102477A1 (zh) * | 2009-03-09 | 2010-09-16 | Wang Runxiang | 空气动力飞轮 |
| CN112398269A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-23 | 华中科技大学 | 一种定子混合励磁飞轮储能电机 |
-
1982
- 1982-01-12 JP JP57003589A patent/JPS58123345A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63309779A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-16 | ザ ボーイング カンパニー | 可変慣性エネルギー貯蔵装置 |
| US4928218A (en) * | 1989-03-06 | 1990-05-22 | Ncr Corporation | Switch mode power supply start-up circuit |
| WO2010102477A1 (zh) * | 2009-03-09 | 2010-09-16 | Wang Runxiang | 空气动力飞轮 |
| CN112398269A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-23 | 华中科技大学 | 一种定子混合励磁飞轮储能电机 |
| CN112398269B (zh) * | 2020-11-30 | 2021-08-31 | 华中科技大学 | 一种定子混合励磁飞轮储能电机 |
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