(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフライホイール盤（１１〜１７）をその回転軸を揃えかつ離間して積層状に配列して層状回転体に成し、
該層状回転体の各層のフライホイール盤には隣接層がある側の面に磁極群（３１〜３７）がそれぞれ配設され、
該磁極群は隣接層の対向するフライホイール盤面に配設された磁極群と同極を成し、
該磁極群の各磁極は隣接層の対向するフライホイール盤の磁極群の各磁極と回転方向において磁気反発力を及ぼすように互い違いになるように配設され，
上記層状回転体の全ての層のフライホイール盤にそれらのフライホイール盤の逆転を阻止する逆転阻止手段が取り付けられている，
ことを特徴とするフライホイール。
【請求項２】
請求項１において，
回転駆動力を入力する入力層のフライホイール盤に正転方向の回転駆動力を間欠的に与える間欠駆動手段を更に備えている，ことを特徴とするフライホイール。
【請求項３】
請求項１または請求項２において，
上記各フライホイール盤の磁極群は、各フライホイール盤において回転軸を中心とする磁極配置円の円周に沿って等角度間隔に配置された複数の磁極を有し，かつこれらの複数の磁極は隣接層の対向するフライホイール盤面の磁極とその磁極配置円が重なるようされている，ことを特徴とするフライホイール。
【請求項４】
請求項３において，
上記層状回転体は各層のフライホイール盤が、回転駆動力を入力する入力層のフライホイール盤から順次に直径が大となりかつ重量が大となる円板で構成されていて全体として円錐台の形状を成しており，該各層のフライホイール盤は直径が大なるフライホイール盤ほど磁極配置円の直径が大となるように構成されている，ことを特徴とするフライホイール。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項において，
上記層状回転体の各層の磁極群は回転駆動力を入力する入力層のフライホイール盤から端部側の層に向かうに従ってその磁力が次第に大きくなるように構成されている，ことを特徴とするフライホイール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において，
上記層状回転体の各層の磁極群は隣接層のフライホイール盤の磁極群間で働く磁気反発力の回転中心軸方向成分が大となるように構成されて、該層状回転体の中間層の各フライホイール盤がその両隣接層のフライホイール盤の磁極群からの磁気反発力の回転中心軸方向成分の平衡によって空間に浮いた状態となるようにされている，ことを特徴とするフライホイール。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において，
上記磁極群は永久磁石、電磁石、または永久磁石と電磁石の組合せで構成されている，ことを特徴とするフライホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数のフライホイール盤からなるフライホイールに関するものである。
【０００２】
回転板をフライホイールとすることで、フライホイールを高速回転させてその回転エネルギーを一時貯蔵するフライホイールエネルギー貯蔵システムなどに用いることができる。
【０００３】
フライホイールエネルギー貯蔵システムではフライホイールを高速回転させてその回転エネルギーを貯蔵しており、一般にはフライホイールの回転付勢は電動機を用いて行っている。かかるシステムでは、その貯蔵する回転エネルギーを大きくするためには、フライホイールは重量が大きくかつ高速回転するほどよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフライホイールは，大重量の１つの回転板（フライホイール盤）から構成されていて常に全体として一体回転されるものとなっており，負荷の変動等に対してフライホイール自身はなんら緩衝作用を有しないものとなっている。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、緩衝作用をも得られるようにしたフライホイールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため，本発明にあっては次のような構成としてある。すなわち，特許請求の範囲における請求項１に記載のように，
複数のフライホイール盤（１１〜１７）をその回転軸を揃えかつ離間して積層状に配列して層状回転体に成し、
該層状回転体の各層のフライホイール盤には隣接層がある側の面に磁極群（３１〜３７）がそれぞれ配設され、
該磁極群は隣接層の対向するフライホイール盤面に配設された磁極群と同極を成し、
該磁極群の各磁極は隣接層の対向するフライホイール盤の磁極群の各磁極と回転方向において磁気反発力を及ぼすように互い違いになるように配設され，
上記層状回転体の全ての層のフライホイール盤にそれらのフライホイール盤の逆転を阻止する逆転阻止手段が取り付けられている，
ような構成としてある。
【０００７】
上記構成によれば，隣接するフライホイール盤同士が相対回転して磁気反発力を蓄えるとき，磁気反発力は相対回転の進行に応じて徐々に大きくなるので，緩衝作用を得ることができる。また，相対回転によって蓄えられた磁気反発力は，逆転阻止手段によって正転方向にのみフライホイール盤を回転駆動する力として有効利用することができる。
【０００８】
上記解決手法を前提として，次のように構成することができる。すなわち，
【０００９】
回転駆動力を入力する入力層のフライホイール盤に正転方向の回転駆動力を間欠的に与える間欠駆動手段を更に備えている，ようにすることができる（請求項２対応）。この場合、間欠駆動手段による駆動時には磁気反発力を利用した緩衝作用によって間欠駆動手段が過負荷になってしまうのを極力防止しつつ，間欠駆動手段を停止したときには緩衝作用によって蓄えられた磁気反発力によってフライホイール盤を正転方向へと回転駆動させることができる。
【００１０】
上記各フライホイール盤の磁極群は、各フライホイール盤において回転軸を中心とする磁極配置円の円周に沿って等角度間隔に配置された複数の磁極を有し，かつこれらの複数の磁極は隣接層の対向するフライホイール盤面の磁極とその磁極配置円が重なるようされている，ようにすることができる（請求項３対応）。この場合、磁極の好ましい配置態様が提供される。
【００１１】
上記層状回転体は各層のフライホイール盤が、回転駆動力を入力する入力層のフライホイール盤から順次に直径が大となりかつ重量が大となる円板で構成されていて全体として円錐台の形状を成しており，該各層のフライホイール盤は直径が大なるフライホイール盤ほど磁極配置円の直径が大となるように構成されている，ようにすることができる（請求項４対応）。この場合、フライホイール盤の直径に応じた磁極の好ましい配置態様が提供される。
【００１２】
上記層状回転体の各層の磁極群は回転駆動力を入力する入力層のフライホイール盤から端部側の層に向かうに従ってその磁力が次第に大きくなるように構成されている，ようにすることができる（請求項５対応）。この場合、端部側にある重量の大きなフライホイール盤をスムーズに回転させる上で好ましいものとなる。
【００１３】
上記層状回転体の各層の磁極群は隣接層のフライホイール盤の磁極群間で働く磁気反発力の回転中心軸方向成分が大となるように構成されて、該層状回転体の中間層の各フライホイール盤がその両隣接層のフライホイール盤の磁極群からの磁気反発力の回転中心軸方向成分の平衡によって空間に浮いた状態となるようにされている，ようにすることができる（請求項６対応）。この場合、回転摩擦を低減してズムーズな回転を得る上で好ましいものとなる。
【００１４】
上記磁極群は永久磁石、電磁石、または永久磁石と電磁石の組合せで構成されている，ようにすることができる（請求項７）。この場合、磁極群の具体的な構成が提供される。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１６】
図において、支持フレーム１は上、下のベース１a 、１b を支柱１c 、１d によって互いに平行に固定保持して構成してあり、この支持フレーム１のベース１a 、１b の中央部にはフライホイール盤の回転中心となる中心軸３が垂直に貫通して固定されている。そしてこの中心軸３には７個のフライホイール盤１１〜１７がそれらの回転中心を揃えて積層状にかつ等間隔に離間して配列して取り付けられており、各フライホイール盤１１〜１７はそれぞれラチェットベアリング２１〜２７を介在させて中心軸３に取り付けることで正転方向のみに回転可能となっている。
【００１７】
図４にはこのラチェットベアリング２１〜２７の構成例が示される。このラチェットベアリングはフライホイール盤の一方向（正転方向）への回転を許し、逆方向（逆転）への回転を阻止する機構を有するものであり、図示するように、中心軸３に固定されるインナーレース２０a 、フライホイール盤の内側面に固定されるアウターレース２０b 、インナーレース２０a に回転可能に設けられたつめ２０c 、アウターレース２０b の内側に設けられた歯２０d 、インナーレース２０a のツメ２０c の先端とインナーレース２０a との間に設けられてつめ２０c を外側に押しやるよう働くバネ２０e などで構成されている。なお、図中のＹはアウターレース２０b の正転方向（すなわちフライホイール盤の正転方向）を示すものである。このようなラチェットベアリング２１〜２７によれば、フライホイール盤１１〜１７の逆転を多くの回転位置で、あるいは、つめ２０c の数を多数とすればほとんど全ての回転位置で阻止することができる。
【００１８】
フライホイール盤１１〜１７は小径のものから大径のものへと順次にその半径ｒi が一定長ｒ0 ずつ大きくなるようにしてある。すなわち、各フライホイール盤１１〜１７の半径ｒi は、最上層のフライホイール盤１１の半径をｒ1 とすると、
ｒi ＝ｒ1 ＋（ｉ−１）ｒ0         但し、ｉ＝１〜７
である。このようにフライホイール盤１１〜１７は中心軸３に等間隔ごとに離間して、その外径ｒ1 〜ｒ7 が大きくなる順に配列されているので、全体としては円錐台の形状を成している。このフライホイール盤１１〜１７は鉄、または鉄と鉛の合金からなり、上層から下層にいくに従ってその重量が大となる。すなわち、フライホイール盤１１〜１７の重量は、例えば１０ｋｇ、２０ｋｇ、４０ｋｇ、８０ｋｇ、１６０ｋｇ、３２０ｋｇ、６４０ｋｇと順次に重くなる。
【００１９】
最上層のフライホイール盤１１にはその上側に回転中心を揃えてプーリ１１a が固定されていてフライホイール盤１１と一体回転するようになっている。また支持フレーム１のベース１a には、間欠的な駆動力を発生することが可能な駆動用ステッピングモータ２が固定されており、その出力シャフト２b にプーリ２a が固定されている。そしてこのステッピングモータ２のプーリ２a とフライホイール盤１１のプーリ１１a の間にベルト４が掛け渡されており、ステッピングモータ２の回転駆動力をフライホイール盤１１に伝えることができるようになっている。
【００２０】
フライホイール盤１１〜１７にはそれぞれ永久磁石３１〜３７がその磁極が盤面に露出するようにして盤を貫通して取り付けられている。各永久磁石３１〜３７は各フライホイール盤１１〜１７において中心軸３を中心とする各盤別の永久磁石用配置円の円周に沿って等角度間隔で配置される。例えば図５にはフライホイール盤１１と１２についての永久磁石３１と３２の配置態様が示される。図示のように、フライホイール盤１１には半径ｄ1 の配置円の円周に沿って６０°おきの等角度間隔で合計６個の永久磁石３１a 〜３１f が配置される。またフライホイール盤１２には半径ｄ1 と半径ｄ2 の二つの配置円の円周にそれぞれ沿って同じく６０°おきの等角度間隔で合計１２個の永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 、３２ａ2 〜３２ｆ2 が配置される。
【００２１】
以下、同様にして、中間の層にある各フライホイール盤１２〜１６は永久磁石配置用に二つの配置円を持ち、そのうちの内側の配置円は上側に隣接するフライホイール盤の外側の配置円と重なり、また外側の配置円は下側に隣接するフライホイール盤の内側の配置円と重なるようにしてある。そして最下層のフライホイール盤１７では、半径ｄ6 の配置円に沿って６０°間隔で６個の永久磁石３７a 〜３７f が配置される。
【００２２】
各フライホイール盤１１〜１７に埋め込まれた永久磁石３１〜３７は、隣接するフライホイール盤の対向する面に露出している磁極と互いに同極となるようにしてある。すなわち、フライホイール盤１１と１２の間では永久磁石３１と３２はＮ極同士で互いに向かい合い、フライホイール盤１２と１３の間では永久磁石３２と３３はＳ極同士で互いに向かい合い、以下同様にして最後にフライホイール盤１６と１７の間では永久磁石３６と３７はＳ極同士で互いに向かい合うようになっている。
【００２３】
ここで、各フライホイール盤１１〜１７の永久磁石３１〜３７はそれぞれ磁界を形成するものであるが、その磁界はフライホイール盤１１〜１７が鉄であることの影響を余り受けず、その磁界の形成態様は永久磁石３１〜３７だけが存在する場合に形成する磁界とほぼ同じような形をしていると考えることができる。
【００２４】
なお、永久磁石３１〜３７の配置の角度間隔は上述の実施例のものに限られるものではなく、例えば図７に示されるように４５°間隔とすることで一つの配置円上に合計８個配置するようにしてもよいし、図８に示されるように３０°間隔とすることで一つの配置円上に合計１２個配置するようにしてもよい。ここで、図５の実施例のように永久磁石３１〜３７の配置角度間隔が比較的大きい場合（すなわち個数が比較的少ない場合）には、配置角度間隔が小さい場合に比して永久磁石の直径を大きくするとよい。
【００２５】
この実施例装置の動作を以下に説明する。
まず、各フライホイール盤１１〜１７に配設された永久磁石３１〜３７の作用について図６を参照して説明する。この図６はフライホイール盤１１と１２についてその永久磁石３１、３２の作用の態様を示したものであり、これらの永久磁石３１、３２は対向する面の磁極が互いにＮ極であって、フライホイール盤１１と１２の間ではこのＮ極により磁気反発力を相互に作用しあっている。他のフライホイール盤についてもこの作用は同じである。
【００２６】
図６の（ａ）はフライホイール盤が静止していて、つりあい状態にあるときを示している。つまり、フライホイール盤１１の永久磁石３１a 〜３１f は、その下側のフライホイール盤１２の内側の配置円上の永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 と配置円に沿って互い違いになるようにして隣接する磁石間の中心点に位置している。これは例えば永久磁石３１a に着目してみれば、この永久磁石３１a はフライホイール盤１２の永久磁石３２ａ1 から正転方向（時計回り方向で図中の矢印Ｙで示す方向）の反発力を受け、かつ永久磁石３２ｂ1 からは逆転方向（反時計回り方向）の反発力を受けるので、それらの反発力が同じになり、つりあった位置に静止するからである。
【００２７】
図６の（ｂ）は上述の静止状態から上側のフライホイール盤１１が正転方向に回転した場合の状態を示している。この状態では、フライホイール盤１１の各永久磁石３１a 〜３１f は下側のフライホイール盤１２の配置円上の正転方向にある各永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 にそれぞれ近づき、それにより永久磁石３１a 〜３１f は逆転方向に向く大きな反発力を、また永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 は正転方向を向く同じ大きさの反発力を受けることになる。ところが、上側のフライホイール盤１１はラチェットベアリング２１により逆転方向への回転を阻止されているから、永久磁石３１a 〜３１f に逆転方向に働いた反発力はこのラチェットベアリング２１の作用によって、いわば反射されて下側のフライホイール盤１２の永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 を正転方向に回転させる付勢力に変換される。よってフライホイール盤１２は正転方向に回転させられることになる。
【００２８】
図６（ｃ）は図６ (ａ) の静止状態から下側のフライホイール盤１２が正転方向に回転した場合の状態を示している。この状態では、フライホイール盤１２の各永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 は上側のフライホイール盤１１の配置円上の正転方向にある各永久磁石３１a 〜３１f にそれぞれ近づき、それにより永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 は逆転方向に向く大きな反発力を、また永久磁石３１ａ〜３１f は正転方向を向く同じ大きさの反発力を受けることになる。ところが前述同様にして、フライホイール盤１２はラチェットベアリング２２により逆転方向への回転を阻止されているから、永久磁石３２ａ1 〜３２ｆ1 に逆転方向に働いた反発力はこのラチェットベアリング２２の作用によって反射されて上側のフライホイール盤１１の永久磁石３１a 〜３１f を正転方向に回転させる回転付勢力に変換される。よってフライホイール盤１１は正転方向に回転させられることになる。
【００２９】
この図６の説明からも明らかなように、それが上下層のいずれのフライホイール盤であっても、フライホイール盤の正転方向への回転により隣接フライホイール盤との永久磁石間で生じた磁気反発力は、その隣接フライホイール盤を正転方向に回転する付勢力に効率よく変換されることになる。
【００３０】
次にこの実施例装置を回転始動させる動作について説明する。まず、理解を容易にするために、ステッピングモータ２を１ステップ分回転駆動してその出力シャフト２b に固定されたプーリ２a に間欠的な回転を与え、その回転をベルト４を介してプーリ１１a に伝達し、それによりこのプーリ１１a に固定された最上層のフライホイール盤１１をある角度分、正転方向に回転させたものとする。すると、この回転は次に説明するように順次に下側のフライホイール盤１２〜１７に伝達され、全てのフライホイール盤１１〜１７が一緒になってある移動量だけ回転を始めることになる。
【００３１】
すなわち、上記フライホイール盤１１の正転方向の回転により、図６（ｂ）で説明したように、その下側のフライホイール盤１２がフライホイール盤１１に引きずられるようにして正転方向に回転し、それにより更に下側のフライホイール盤１３も正転方向に回転する。このような回転動作が順次に下側のフライホイール盤に向かって行われ、最後には最下層のフライホイール盤１７も正転方向に回転駆動される。
【００３２】
ここで、各フライホイール盤１１〜１７は、それらに取り付けられた永久磁石３１〜３７で発生する磁気反発力のため、あるフライホイール盤の永久磁石がそれに隣接するフライホイール盤の永久磁石の位置を乗り越えて回転するということはない。つまり、各フライホイール盤１１〜１７の間には、それに取り付けられた永久磁石と隣接フライホイール盤の永久磁石との間の反発場により、言わば反発力の「山」が形成されていて、フライホイール盤１１〜１７はこの反発力の「山」を乗り越えることはなく、したがって、隣接するフライホイール盤間の相対的位置変位は、永久磁石の配置間隔（すなわち実施例では回転角度で６０°の間）以内に制限される。
【００３３】
さて、フライホイール盤１１に与えられた回転は順次に下側に向けて伝えられていく訳であるが、中間にあるフライホイール盤１２〜１６はそれぞれ自分の下側に負荷としてフライホイール盤を引きずっているため、上側のフライホイール盤よりも大きく回転移動することはない。しかしながら、最下層のフライホイール盤１７に回転が伝えられると、このフライホイール盤１７は下側に負荷としてのフライホイール盤を持っていないので、回転を始めた後は回転エネルギーを得て、その回転エネルギーによって上側のフライホイール盤１６よりも位置的に前に進むことになる。つまり、図６の（ｃ）と同じ状態となるものであり、これによりフライホイール盤１６はその下側のフライホイール盤１７から正転方向に回転付勢力を受けて回転されることになる。
【００３４】
以下、同様にして、フライホイール盤１７で言わば折り返された正転方向の回転付勢力は、次には下側のフライホイール盤から上側のフライホイール盤に向けて順次に伝えられて、各フライホイール盤を回転させることも可能になる。
【００３５】
ステッピングモータ２を間欠的に駆動してフライホイール盤１１に対して間欠的な回転駆動力を供給し続けてやれば、フライホイール盤１１〜１７は正転方向に次第に増速しつつ回転を始めることになる。この場合、各フライホイール盤１１〜１７は、隣接するフライホイール盤１１との間で磁石配置角度範囲内での相対的位置変位はあるが、あたかも全てのフライホイール盤１１〜１７が回転に関し同期がとれているようにして、同じ回転速度で一体的に回転するものである。
【００３６】
このようにして各フライホイール盤１１〜１７の回転速度を次第に増速すると、各フライホイール盤１１〜１７は除々に回転による大きな回転エネルギーを得てくる。特に下側のフライホイール盤ほどその径と重量が大きいので、最下層のフライホイール盤１７では隣接する上側のフライホイール盤１６から逆転方向の磁気反発力を受けても容易には減速しないようになる。
【００３７】
フライホイール盤１１〜１７はやがて所望の高速回転速度に達し、それぞれ同じ角速度で回転をする。この状態では、下側にあるフライホイール盤は径が大きく大重量であるため大きな回転エネルギーを持ち、フライホイール盤１１〜１７全体としても大きな回転エネルギーを蓄えている状態となり、この回転エネルギーを例えば発電電力として取り出せば、その回転エネルギーに見合った大きな電力を取り出すことが可能である。この回転エネルギーを取り出す層としては、最下層のフライホイール盤１７は上述の回転付勢力の折り返し作用をしているので、この層から取り出すよりは、例えばその上側の隣接するフライホイール盤１６からベルト伝動機構を用いて出力を取り出すなどするとよい。
【００３８】
ここで、ステッピングモータ２によりフライホイールを起動させる場合に，再上層のフライホイール盤１１がその下のフライホイール盤１２に対して正転方向に相対回転されようとして磁気反発力を受けるが，この磁気反発力は相対回転の進行に応じて徐々に大きくなるので，緩衝作用が得られて，ステッピングモータ２が過負荷になってしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。勿論，各フライホイール盤１１〜１７はその逆転が阻止されているので，上記緩衝によって蓄えられた磁気反発力は，各フライホイール盤を正転方向へと回転駆動する力として有効利用されることになる。なお、このステッピングモータ２の回転駆動力としては、前述したフライホイール盤１１と１２間の磁気反発力の「山」を超えない程度の大きさのものにすることが望ましい。
【００３９】
なお、ラチェットベアリングと永久磁石の配置関係について述べておくと、ラチェットベアリングのつめ数が多く実質的に全ての位置で逆転阻止作用が働いている場合には何の考慮も必要でないが、つめ数が少ないため逆転方向に戻るあそびがある場合には、適当な大きさの反発力が層間で生じる位置で逆転阻止作用が働くようにラチェットベアリングのつめと永久磁石との配置関係を定めればよい。
【００４０】
図９は本発明の他の実施例としての回転装置を示し、また図１０はその駆動入力機構部分の詳細な側断面図を示すものである。図中、前述の実施例と同一の符号は同一または相当部分を示す。この実施例では、ステッピングモータ２の出力シャフト２b はフライホイール盤１１に直接に連結されており、この出力シャフト２b は上側ベース１a に双方向回転自在のベアリング６０を介在して取り付けられている。フライホイール盤１１がラチェットベアリング２１を介在させて中心軸３に取り付けられていることは前述の実施例と同じである。
【００４１】
この実施例装置の動作は、ステッピングモータ２の回転駆動力をベルト伝動機構を介してフライホイール盤１１に伝えるのではなく出力シャフト２b で直接に伝えるものである点を除いて、前述の実施例と同じである。
【００４２】
本発明の実施にあたっては、上述した各実施例の他にも、種々の変形例が可能である。
【００４３】
本発明ではフライホイール盤の逆転を阻止する手段としてラチェットベアリングを用いたが、これに限らず、フライホイール盤の逆転を阻止できるものであれば他の種々の方法の逆転阻止手段が利用できる。
【００４４】
また上述の実施例では回転駆動入力の発生源として間欠的な回転駆動力を発生できるステッピングモータを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、サーボモータなどを用いるものであってもよいし、通常のモータの回転駆動力を例えば電磁クラッチなどで間欠的に最上層のフライホイール盤１１に与える機構、あるいは間欠的回転駆動力を発生できる機械的回転駆動装置などを用いるものであってもよい。また本発明の回転装置に入力する回転駆動力は間欠的なものに限られるものではなく、通常のモータによる連続的な回転駆動力を入力するものであってもよい。
【００４５】
また各フライホイール盤に取り付ける永久磁石も実施例のように、フライホイール盤を貫通してその両面にＮ極とＳ極を形成するタイプのものに限られるのではなく、例えば小円板状の永久電磁石を、対向するフライホイール盤との間で磁極が同極となるようにして、各フライホイール盤の表面に張りつけたり埋め込んだりするものであってもよい。この場合、全ての層のフライホイール盤の磁極を同極とする（例えばＮ極に統一する）などすることもできる。またより強い磁気反発力を発生したいならば、フライホイール盤の径方向に永久磁石の数を増加させればよい。また永久磁石の形も円形に限られるものではなく、楕円形としてもよいし、図１１に示されるような長方形状のものとしてもよい。
【００４６】
また上述の実施例では永久磁石を各フライホイール盤に円周上に等角度間隔で配したが、本発明はこれに限られるものではなく、要は、前述した隣接層間に発生する磁気反発力の「山」と「谷」が隣接層のフライホイール盤間のいずれかの箇所で噛み合った状態になるような配置にすればよいものである。
【００４７】
また上述の実施例では、各フライホイール盤間で作用する磁気反発力の大きさは、上下の層で重なり合う合計６個の永久磁石の磁気反発力であって、どのフライホイール盤についてもほぼ同じであるようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば重量が大となる下側のフライホイール盤にいくほど永久磁石の数を増やしてその磁気反発力を大とすれば、前述のいわゆる磁気反発力の「山」を乗り越えることなく下側の大重量のフライホイール盤を回転駆動することが可能となる。もちろん永久磁石の数を増やすかわりに、その磁力を下側にいくほど強くしてもよい。
【００４８】
またフライホイール盤１１〜１７の永久磁石の数を増やしてかつフライホイール盤間の間隔を十分に接近させれば、回転中心軸方向にも大きな磁気反発力の成分が発生するので、この磁気反発力成分によって中間層にあるフライホイール盤１２〜１６を実質的に空間に浮き上がらせた状態にすることができ、これにより回転運動における摩擦の影響を極めて小さくして、それらのフライホイール盤１２〜１６をスムーズに回転させるようにすることができる。
【００４９】
また上述の実施例ではフライホイール盤間の磁気反発力を発生する手段として永久磁石を用いたが、本発明はこれに限られない。すなわち、電磁石を用いるものであってもよいし、超伝導電磁石を用いれば極めて大きな反発力を得られるので、かなり大重量のフライホイール盤の回転駆動も可能である。もちろん、永久磁石と電磁石を組み合わせるものであってもよい。装置を小型に構成したい場合には永久磁石の利用が有効である。
【００５０】
またフライホイール盤の材質も実施例のような鉄などの磁性材料に限られるものではなく、例えばコンクリートあるいは合成樹脂などの磁性を持たないものであってもよい。その形状も円形に限らず、例えば正多角形としてもよい。
【００５１】
また多層状に配列したフライホイール盤の全体形状は実施例の円錐台の形状に限られるものではない。例えば、図１２に示されるような円柱状のものであってもよい。この場合には、下側のフライホイール盤にいくに従って板の厚みが増すようにしてあり、回転駆動力は最上層のフライホイール盤に加える。あるいは図１３に示されるような逆円錐台の形状であってもよく、この場合には最下層のフライホイール盤から回転駆動力を入力する。あるいは図１４に示されるような提灯形の形状であってもよく、この場合には最上層または最下層のいずれ側のフライホイール盤からも回転駆動力を入力できる。さらには図１５に示されるような鼓の形状のものでもよく、この場合には中央層のフライホイール盤から回転駆動力を入力する。
【００５２】
以上に説明した本発明の回転装置は、小さな回転力（トルク）で直径の小なるフライホイール盤１１を回し、それにより直径の大なるフライホイール盤から大きな回転力（トルク）として取り出すことができるものであるから、本回転装置は見方によればトルクコンバータと見ることもでき、しかも多層配列のいずれのフライホイール盤から出力を取り出してもよいとすれば、多段切換え形のトルクコンバートといえる。このような使い方をする場合、フライホイール盤の総重量は余り重くしないほうが外部に対して、より多くの仕事ができる。
【００５３】
図１６には本発明の応用例が示される。この例はフライホイール回転装置において極めて高速の回転を得られるようにしたものであり、前述した円錐台形状のフライホイール回転装置４１、４２、４３を３台用意し、フライホイール回転装置４１の最下層フライホイール盤をフライホイール回転装置４２の最上層フライホイール盤にベルト５１で接続し、またこのフライホイール回転装置４２の最下層フライホイール盤をフライホイール回転装置４３の最上層フライホイール盤にベルト５２で接続する。このようにすると、フライホイール回転装置４１の回転数はベルト５１でフライホイール回転装置４２に伝えられると、その回転数はベルト５１が掛け渡されている両フライホイール盤の径の違いからｎ倍にされ、同様に、フライホイール回転装置４２の回転数はベルト５２でフライホイール回転装置４３に伝えられると、ｍ倍にされ、よってフライホイール回転装置４３の回転数はフライホイール回転装置４１の回転数のｎ×ｍ倍となり、非常に高速な回転速度を得ることができる。そしてこのようなシステムとした場合、重量のかなり重いフライホイール盤を非常に速い速度で回転させることができるので、システム全体としての回転エネルギーは非常に大きなものとなる。
【００５４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、フライホイール盤の相対回転の進行に応じて徐々に大きくされる磁気反発力を利用した緩衝作用を得ることができ，また蓄えられた磁気反発力をフライホイール盤を正転方向に回転駆動させるための駆動力として有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのフライホイールを示す斜視図である。
【図２】実施例のフライホイールの側断面図である。
【図３】実施例のフライホイールの駆動入力機構部分の詳細な側断面図である。
【図４】ラチェットベアリングの構成例を示す図である。
【図５】実施例のフライホイールにおけるフライホイール盤の永久磁石の配置態様を説明する図である。
【図６】実施例のフライホイールにおけるフライホイール盤の永久磁石の作用を説明するための図である。
【図７】フライホイール盤の永久磁石の他の配置態様を説明する図である。
【図８】フライホイール盤の永久磁石のまた他の配置態様を説明する図である。
【図９】本発明のまた他の実施例としてのフライホイールを示す斜視図である。
【図１０】他の実施例のフライホイールの駆動入力機構部分の詳細な側断面図である。
【図１１】フライホイール盤の永久磁石のさらに他の配置態様を示す図である。
【図１２】フライホイール盤の多層状形状の他の例である。
【図１３】フライホイール盤の多層状形状のまた他の例である。
【図１４】フライホイール盤の多層状形状のまた他の例である。
【図１５】フライホイール盤の多層状形状のまた他の例である。
【図１６】本発明のフライホイールの応用例である。
【符号の説明】
１  支持フレーム
１a 、１b   ベース
１c 、１d   支柱
２  駆動用ステッピングモータ
３  中心軸
４  ベルト
１１〜１７  フライホイール盤
２１〜２７  ラチェットベアリング
３１〜３７  永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003632210.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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