JP2011091973A - Generator motor for flywheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フライホイール用発電電動機に係り、特に非接触軸受を使用したフライホイール用発電電動機に関するものである。 The present invention relates to a flywheel generator motor, and more particularly to a flywheel generator motor using a non-contact bearing.
図8は従来のフライホイール用発電電動機の模式図である。
この図において、101は永久磁石回転子、103は永久磁石回転子101に連結軸102によって連結されるフライホイール、104は永久磁石回転子101及びフライホイール102を収納する真空容器、105は裏鉄、106は裏鉄105に固定される界磁コイルである。
FIG. 8 is a schematic view of a conventional flywheel generator motor.
In this figure, 101 is a permanent magnet rotor, 103 is a flywheel connected to the
このように、非接触軸受を使用した従来のフライホイール装置では、風損をなくすために、永久磁石回転子101及びフライホイール103は真空容器104の中に入っている。
As described above, in the conventional flywheel device using the non-contact bearing, the
しかしながら、上記したように、非接触軸受を使用したフライホイール装置においては、真空容器の中に収納されているため、非接触でフライホイールのトルクもしくは電力を取り出す装置が必要である。非接触クラッチでは、永久磁石を使用した場合、引き外す時に吸引力が動的な安定性に重大な影響を及ぼす。また、機械的な引き外し機構が必要となるなどの問題がある。 However, as described above, in the flywheel device using the non-contact bearing, since it is housed in the vacuum vessel, a device for taking out the torque or electric power of the flywheel in a non-contact manner is required. In a non-contact clutch, when a permanent magnet is used, the attractive force has a significant effect on the dynamic stability when it is pulled off. There is also a problem that a mechanical tripping mechanism is required.
発電電動機の場合は、真空層に入れたときの、回転子や界磁コイルでの発熱の問題がある。また、界磁コイルを真空層の外にするとギャップが大きくなり、低温超電導磁気軸受では断熱隔離のため、さらにギャップが大きくなる。このようにギャップが大きくなると、エネルギーの変換効率が低下するといった問題があった。
本発明は、上記状況に鑑みて、真空層や断熱層を有するギャップの大きな装置であっても、効率よくエネルギーを変換することができるフライホイール用発電電動機を提供することを目的とする。
In the case of a generator motor, there is a problem of heat generation in the rotor and field coil when it is put in a vacuum layer. Further, when the field coil is out of the vacuum layer, the gap is increased, and in the low temperature superconducting magnetic bearing, the gap is further increased due to adiabatic isolation. When the gap is increased in this way, there is a problem that the energy conversion efficiency decreases.
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a flywheel generator motor that can efficiently convert energy even in a device having a large gap including a vacuum layer and a heat insulating layer.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕フライホイール用発電電動機において、フライホイール付きの第1の回転子と、この第1の回転子に連結される第2の回転子と、前記第1の回転子及び前記第2の回転子を収納する真空容器と、この真空容器の外部にあって、前記第1の回転子と前記第2の回転子によって挟み込まれる界磁コイルとを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a generator motor for a flywheel, a first rotor with a flywheel, a second rotor connected to the first rotor, the first rotor, and the second rotation A vacuum vessel for housing the child, and a field coil outside the vacuum vessel and sandwiched between the first rotor and the second rotor are provided.
〔2〕上記〔1〕記載のフライホイール用発電電動機において、前記第1の回転子及び前記第2の回転子が永久磁石であることを特徴とする。
〔3〕上記〔2〕記載のフライホイール用発電電動機において、前記永久磁石が2極配置のバーチカル構造であることを特徴とする。
〔4〕上記〔2〕記載のフライホイール用発電電動機において、前記永久磁石がハルバッハ構造であることを特徴とする。
[2] In the flywheel generator motor described in [1], the first rotor and the second rotor are permanent magnets.
[3] In the flywheel generator motor described in [2] above, the permanent magnet has a vertical structure with two poles.
[4] The flywheel generator motor according to [2], wherein the permanent magnet has a Halbach structure.
本発明によれば、真空層や断熱層を有するギャップの大きな装置であっても、効率よくエネルギーを変換することができる。 According to the present invention, even a device having a large gap having a vacuum layer or a heat insulating layer can efficiently convert energy.
本発明のフライホイール用発電電動機は、フライホイール付きの第1の回転子と、この第1の回転子に連結される第2の回転子と、前記第1の回転子及び前記第2の回転子を収納する真空容器と、この真空容器の外部にあって、前記第1の回転子と前記第2の回転子によって挟み込まれる界磁コイルとを具備する。 The generator motor for a flywheel according to the present invention includes a first rotor with a flywheel, a second rotor coupled to the first rotor, the first rotor, and the second rotation. A vacuum vessel that houses the child, and a field coil that is located outside the vacuum vessel and is sandwiched between the first rotor and the second rotor.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本発明の実施例を示すフライホイール用発電電動機の模式図、図2はそのフライホイール用発電電動機のコイルを軸方向から見た図、図3は図2に示されるフライホイール用発電電動機のコイルの具体例を示す図、図4は本発明の実施例を示すフライホイール用発電電動機の回転子を軸方向から見た図、図5は図4に示されるフライホイール用発電電動機の回転子の具体例を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic view of a flywheel generator motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view of the coil of the flywheel generator motor viewed from the axial direction, and FIG. 3 is a flywheel generator shown in FIG. FIG. 4 is a view showing a specific example of a coil of an electric motor, FIG. 4 is a view of a rotor of a generator motor for a flywheel showing an embodiment of the present invention as viewed from the axial direction, and FIG. 5 is an illustration of the generator motor for a flywheel shown in FIG. It is a figure which shows the specific example of a rotor.
これらの図において、1は第1の永久磁石回転子、3は第1の永久磁石回転子1に連結軸2によって連結されるフライホイール、5は第1の永久磁石回転子1のフライホイール2側とは反対側に連結軸4によって連結される第2の永久磁石回転子、6は第1の永久磁石回転子1及びフライホイール3と第2の永久磁石回転子5とを収納する真空容器、7は第1の永久磁石回転子1と第2の永久磁石回転子5とに挟まれ、かつ第1の永久磁石回転子1と第2の永久磁石回転子5とが連結される連結軸4の回りに配置される、出力を取り出すための界磁コイル、gは第1の永久磁石回転子1と第2の永久磁石回転子5との間のギャップである。
In these drawings, 1 is a first permanent magnet rotor, 3 is a flywheel connected to the first permanent magnet rotor 1 by a connecting
図2及び図3に示すように、コイル5は、例えば、6個の区画されたコイル素子5A〜5Fによって円板状に構成されている。
また、図4又は図5に示すように、第1の永久磁石回転子1及び第2の永久磁石回転子5は、2極配置のバーチカル構造、つまり、N極とS極からなる円板状の回転子を極性を異ならせたものを張り合わせるようにしている。
As shown in FIG.2 and FIG.3, the coil 5 is comprised by the disk shape by the six divided
Further, as shown in FIG. 4 or FIG. 5, the first permanent magnet rotor 1 and the second permanent magnet rotor 5 have a vertical structure with two poles, that is, a disc shape composed of an N pole and an S pole. The rotors of different polarity are stuck together.
図6は従来方式と本発明の方式とのギャップ間の磁束密度(起磁力)の実測値を示す図である。この図において、横軸に実際のギャップ(mm)、縦軸にギャップ磁束密度〔T〕を示し、▲は従来方式、●は本発明の方式を示している。
この図から明らかなように、本発明の方式●は、従来方式▲に対してギャップ磁束密度を高くすることができることがわかる。
FIG. 6 is a diagram showing measured values of magnetic flux density (magnetomotive force) between the gaps of the conventional method and the method of the present invention. In this figure, the horizontal axis indicates the actual gap (mm), the vertical axis indicates the gap magnetic flux density [T], ▲ indicates the conventional method, and ● indicates the method of the present invention.
As is apparent from this figure, the method ● of the present invention can increase the gap magnetic flux density as compared with the conventional method ▲.
上記したように、界磁コイル7を第1の永久磁石回転子1と第2の永久磁石回転子5で挟み込む構造の発電電動機を構成することで、励磁電流分を第1の永久磁石回転子1と第2の永久磁石回転子5が補償し、第1の永久磁石回転子1と第2の永久磁石回転子5との間のギャップgが大きくても、効率よくエネルギーを変換することができる。
本発明によれば、真空層や断熱層を有するギャップの大きな発電電動機であっても、効率よくエネルギーを変換するすることができる。
As described above, by configuring the generator motor having a structure in which the
According to the present invention, even a generator motor with a large gap having a vacuum layer or a heat insulating layer can efficiently convert energy.
なお、上記実施例では、第1の永久磁石回転子1と第2の永久磁石回転子5とは通常2極配置のバーチカル構造であるが、ハルバッハ構造にしてもよい。極数も2極だけでに限定されるものではない。また、回転子および磁界コイルを円筒構造にしてもよい。
図7は本発明の他の実施例を示すフライホイール用発電電動機の回転子の構成を示す図である。
In the above embodiment, the first permanent magnet rotor 1 and the second permanent magnet rotor 5 are usually vertical structures with two poles, but may be Halbach structures. The number of poles is not limited to only two. Further, the rotor and the magnetic field coil may have a cylindrical structure.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a rotor of a flywheel generator motor according to another embodiment of the present invention.
この図に示すように、フライホイール用発電電動機の回転子11は、第1の永久磁石回転子及び第2の永久磁石回転子ともにハルバッハ構造とする。つまり、隣合う永久磁石毎に磁極の方向を90°回転させた磁石群を配列した永久磁石ブロックとする。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
As shown in this figure, the
In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明のフライホイール用発電電動機は、真空層や断熱層を有するギャップの大きな発電電動機であっても、効率よくエネルギーを変換することができるフライホイール用発電電動機として利用可能である。 The generator motor for a flywheel of the present invention can be used as a generator motor for a flywheel capable of efficiently converting energy even if it is a generator motor having a vacuum layer or a heat insulating layer and having a large gap.
1 第1の永久磁石回転子
2,4 連結軸
3 フライホイール
5 第2の永久磁石回転子
5A〜5F 6個の区画されたコイル素子
6 真空容器
7 界磁コイル
g 第1の永久磁石回転子と第2の永久磁石回転子との間のギャップ
11 回転子(ハルバッハ構造)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st
Claims (4)
(b)該第1の回転子に連結される第2の回転子と、
(c)前記第1の回転子及び前記第2の回転子を収納する真空容器と、
(d)該真空容器の外部にあって、前記第1の回転子と前記第2の回転子によって挟み込まれる界磁コイルとを具備することを特徴とするフライホイール用発電電動機。 (A) a first rotor with a flywheel;
(B) a second rotor coupled to the first rotor;
(C) a vacuum vessel that houses the first rotor and the second rotor;
(D) A flywheel generator motor comprising a field coil outside the vacuum vessel and sandwiched between the first rotor and the second rotor.
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