(57)【特許請求の範囲】
【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又は断面円弧状のクラウン状のハブを取り付け、該ハブは破壊時の伸びが上記フライホイールリングよりも大きいものであることを特徴とするフライホイール。
【請求項２】
上記ハブの破壊時の伸びは２％〜４％であり、上記フライホイールリングの破壊時の伸びは１％以上である請求項１記載のフライホイール。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
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チックを使用したフライホイールに関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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としても、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。
【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フライホイールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、ＧＦＲＰからなるコーン状のハブ又は断面円弧状のクラウン状のハブを取り付け、該ハブは破壊時の伸びが上記フライホイールリングよりも大きいものであることを特徴とするフライホイールである。
【００１２】
請求項２の発明は、上記ハブの破壊時の伸びは２％〜４％であり、上記フライホイールリングの破壊時の伸びは１％以上であるものである。
【発明の実施の形態】
【００１３】
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、１５，０００〜２０，０００ｋｇ／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。
【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。
【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。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【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。
【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ＣＦＲＰ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４０〜５０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１．５〜２．０％で、ヤング率Ｅが、１５，０００〜２０，０００ｋｇ／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１１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。
【００２４】
次に図２により本発明の他の実施例を説明する。
【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。
【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。
【発明の効果】
【００２７】
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フライホイールとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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。
【符号の説明】
【００２９】
１１  ハブ
１２  フライホイールリング
【図１】
0003697293.tif 000002
【図２】
0003697293.tif 000003