(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体と、
二方向の回転軸回りに前記回転体を回転可能に保持する回転体保持機構と、
を有し、
前記回転体が球状であり、
前記回転体保持機構は、前記回転体を超臨界状態にした液体で回転可能に保持することを特徴とするフライホイール装置。
【請求項２】
前記回転軸は、前記回転体の重心を通過するとともに互いに直交していることを特徴とする請求項１記載のフライホイール装置。
【請求項３】
前記回転体に中空部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のフライホイール装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のフライホイール装置と、
電気エネルギーと前記回転体の運動エネルギーとの相互変換を行う変換装置と、
を備えたことを特徴とするエネルギー貯蔵装置。
【請求項５】
二方向の回転軸回りに回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体と、
電気エネルギーを、前記回転体を二方向に回転させる運動エネルギーに変換することによって、前記回転体に二方向の運動エネルギーを蓄積させ、前記回転体の二方向に蓄積された回転エネルギーを電気エネルギーに変換することによって、電気エネルギーを取り出す変換装置と、
を備えたことを特徴とするエネルギー蓄積装置。
【請求項６】
前記回転体に向けて延び出している回転支持軸と、
前記回転支持軸と交差する方向に延びる第２回転支持軸と、
前記回転支持軸と前記第２回転支持軸とにギアで噛みあう回転力伝達軸と、
を備え、
前記回転支持軸が回転することにより、前記回転体が、前記回転支持軸回りに回転するとともに前記第２回転支持軸回りに回転することを特徴とする請求項５に記載のエネルギー蓄積装置。
【請求項７】
前記回転体が球状であり、
前記回転体保持機構は、
前記回転体の外側に位置する外殻球と、
前記外殻球の内表面側に複数配置され、前記回転体を支えつつ前記外殻球の内表面と前記回転体の外表面との間に一定の間隔を形成させる複数の回転体支持部と、
を有することを特徴とする請求項５記載のエネルギー蓄積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体を有するフライホイール装置、および、それを備えたエネルギー貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを運動エネルギーに変換して貯蔵するものとして、円筒円盤状のフライホイール（ＦＷ）を回転可能に備えたフライホイール装置が知られている。
【０００３】
フライホイール装置は、フライホイールの重心を通過する回転軸を設け、発電機に供給された電気エネルギーでフライホイールを回転軸まわりに回転させることにより、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して貯蔵エネルギーとして蓄えている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】齋藤武雄,小笠原弘丞,山田昇,“フライホイールエネルギー貯蔵と電気自動車への応用に関する研究” ,日本機械学会論文集B 編, Vol. 70, No.697 (2004), pp.244-251.
【非特許文献２】竹内彰,高橋勲,“フライホイールエネルギー貯蔵装置による短時間大容量電源の試作”,電気学会半導体電力変換・産業電力応用合同研究会講演論文集,pp.83-88,(2000).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来型のフライホイール装置でエネルギーを貯蔵する際のエネルギー密度を増加させるためには、１）フライホイールのローターの回転速度、２）フライホイールのローターのサイズ、３）フライホイールのローターの密度、のいずれかを増加させる必要があるが、いずれもローターへの応力増大は避けられない。このため、ローターを構成する部材として炭素繊維複合材料などの高強度軽量材が必要となる。また、磁気軸受や真空ローター容器を使用しない場合には軸受損および風損などの機械的損失が増大し、構成部品の寿命低下、騒音、発熱などの問題が生じる。また、ローターの高速回転化を行うとモータ選定の自由度が狭まり、汎用モータの使用が困難となる。以上の点から従来型のフライホイールではコストパフォーマンスの向上には限界がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、装置構成を大型化することなく更に高い運動エネルギーを蓄えることができるフライホイール装置、および、それを備えたエネルギー貯蔵装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１発明（フライホイール装置）は、回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体と、二方向の回転軸回りに前記回転体を回転可能に保持する回転体保持機構と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２発明（エネルギー貯蔵装置）は、第１発明のフライホイール装置と、電気エネルギーと前記回転体の運動エネルギーとの相互変換を行う変換装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、装置構成を大型化することなく更に高い運動エネルギーを蓄えることができるフライホイール装置、および、それを備えたエネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るフライホイール装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るフライホイール装置の回転部の正面図である。
【図３】解析例で、回転体として２軸回りに回転可能な球体を設けたことを示す斜視図である。
【図４】第１実施形態のフライホイール装置の変形例として、球体に代えて設けた楕円体の概略図である。
【図５】解析例での解析条件を示す説明図である。
【図６】解析例での解析結果を示すグラフ図である。
【図７】解析例での解析結果を示すグラフ図である。
【図８】解析例で、回転体を２軸回りに回転可能にした場合を示す斜視図である。
【図９】解析例で、回転体を１軸回りに回転可能にした場合を示す斜視図である。
【図１０】解析例で、回転するものを円盤のみとした場合、を示す斜視図である。
【図１１】実験例で、実験装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】実験例で、実験装置の仕様を示す説明図である。
【図１３】実験例で、貯蔵エネルギーの実測値と解析値との比較を示す説明図である。
【図１４】第２実施形態に係るフライホイール装置およびエネルギー貯蔵装置の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５（ａ）および（ｂ）は、何れも、第３実施形態に係るフライホイール装置を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、すでに説明したものと同一または類似の構成要素には同一または類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。
【００１２】
また、図面は模式的なものであり、寸法比などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法比などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１３】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るフライホイール装置１０を備えたエネルギー貯蔵装置１２の基本構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るフライホイール装置の回転部の正面図である。
【００１５】
本実施形態に係るフライホイール装置１０は、回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体１４と、二方向の回転軸であるｘ軸、ｙ軸回りに回転体１４を回転可能に保持する回転体保持機構１６と、を有する。なお、以下の説明では、このように２軸回りに回転する回転体を、適宜、２軸スピン体ともいい、２軸回りに回転することを、適宜、２軸スピンともいう。そして、１軸回りに回転する回転体を、適宜、１軸スピン体ともいい、１軸回りに回転することを、適宜、１軸スピンともいう。
【００１６】
本実施形態では、ｘ軸、ｙ軸は、何れも、回転体１４の重心Ｇを通過するとともに互いに直交している。また、本実施形態では、回転体１４として球体１４ｓを設けている。そして、本実施形態に係るエネルギー貯蔵装置１２は、フライホイール装置１０と、電気エネルギーと回転体１４の運動エネルギーとの相互変換を行う変換装置１８と、を備えている。
【００１７】
本実施形態のフライホイール装置１０では、縦回転と横回転を同時に行う（後述の図８（ａ）も参照）ことで貯蔵エネルギー量を縦回転分と横回転分との和にする構造にされている。内側で回転する軸（ｘ軸）は外側で回転する軸（ｙ軸）によって回転させられるが、外側で回転する軸は常に一方向に回転を行う。本明細書では前者（ｘ軸）を従属軸（Dependent axis）、後者（ｙ軸）を独立軸（Independent axis）と定義する。
【００１８】
以下、回転体保持機構１６および変換装置１８の具体的な構成について説明する。変換装置１８には、フライホイール装置１０に向けて延び出している棒状の回転支持軸２０を備えている。回転支持軸２０はｙ軸と同方向を向いている。
【００１９】
回転体保持機構１６は、回転支持軸２０からの回転力を伝達する回転力伝達軸２２を備えている。回転力伝達軸２２は、ｙ軸と１３５°（４５°）の角度をなすようにディスク（円盤）２８に回転可能に取り付けられている。
【００２０】
更に、回転体保持機構１６は、回転体１４に固定された第２回転支持軸２４を備えている。第２回転支持軸２４は回転軸ｘ軸と同方向を向いており、第２回転支持軸２４は回転力伝達軸２２からの回転力によって回転する。
【００２１】
回転支持軸２０の先端、回転力伝達軸２２の両端、および、第２回転支持軸２４の回転力伝達軸２２側には、それぞれギア３０が取り付けられており、ギア３０が噛み合っていることによって回転力が伝達される構成になっている。
【００２２】
本実施形態では、変換装置１８は、電気エネルギーと回転体１４の運動エネルギーとの相互変換を行うことができる。すなわち、変換装置１８の動力部（モータなど）が電気エネルギーを受けて回転支持軸２０を回転させると、回転体１４が２軸（ｘ軸およびｙ軸）回りに回転して、電気エネルギーが運動エネルギーに変換されて蓄えられる。そして、貯蔵されたこの運動エネルギーを電気エネルギーとして取り出すときには、回転体１４の運動エネルギーを変換装置１８で電気エネルギーに変換する。従って、装置構成を大型化することなく簡単な構成で、従来よりも高い運動エネルギーを蓄えることができるフライホイール装置１０、および、それを備えたエネルギー貯蔵装置１２を実現させることができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、ｘ軸、ｙ軸が互いに直交する例で説明したが、直交しない構成にすることも可能である。また、ｘ軸、ｙ軸は、何れも、回転体１４の重心Ｇを通過する例で説明したが、必ずしも重心Ｇを通過する必要はない。
【００２４】
また、回転体１４として球体１４ｓを例に挙げて説明したが、楕円体（図４の楕円体３４を参照）など、球以外の形状にすることも可能である。
【００２５】
また、回転体１４に中空部３２（図２参照）が形成されていてもよい。回転体中心点Ｃ（重心Ｇ。図２参照）からの距離が遠い部分の質量が大きいほど、回転体１４の回転によって貯蔵される貯蔵エネルギーが大きい。従って、このように中空部３２を形成することにより、回転体１４の重量を小さくしても貯蔵エネルギーをあまり小さくしなくても済む。そして、高速で回転する回転体１４の質量を小さくすることによって、回転体１４を支える第２回転支持軸２４や回転支持軸２０に要求される耐破壊強度が大幅に低くなるので、フライホイール装置１０の重量低減化や構成簡素化を図る上で極めて有効である。
【００２６】
＜解析例＞
（１）解析モデル
図３は、本解析例で、回転体１４として２軸回りに回転可能な球体１４ｓを設けたことを示す斜視図でる。図３では、球体１４ｓの表面と、従属軸ｘ（Dependent axis）および独立軸ｙ（Independent axis）に直交するｚ軸との交点Ａの回転軌跡Ｋ（球体１４ｓを回転させたときの交点Ａの移動軌跡）も示している。球体１４ｓが２軸回りに回転する場合には球上の地点によって回転軌跡Ｋが異なる。
【００２７】
また、図４は、第１実施形態のフライホイール装置１０の変形例として、球体１４ｓに代えて設けた楕円体３４の概略図である。
【００２８】
１軸回りに回転可能な回転体（１軸スピン体）に貯蔵される運動エネルギーＥは、回転体の慣性モーメントＩと回転角速度ωとから次式により求めることができる。
【数１】
0005931499.tif 000002
【００２９】
しかし、２軸回りに回転可能な回転体（２軸スピン体）の場合には式（１）を単純に適用できるかどうかは判らない。そこで、本発明者は、有限要素法（ＦＥＭ）を用いて２軸スピン体を微小体積要素に分割し、各要素の重量および接線方向並進速度から運動エネルギーを算出し、それぞれの要素の持つエネルギーを積算することで２軸スピン体の貯蔵エネルギーを解析計算で求めた。本解析手法は２軸スピン体が球以外の形状の場合にも適用できる。
【００３０】
図３に２軸スピン球のFEMモデルを示す。２軸スピン体としては、ｙ軸に独立軸、ｘ軸に従属軸をもつ半径Ｒの球体１４ｓとした。ここでの座標は空間に固定された絶対座標である。いま、この球体１４ｓが独立軸（ｙ軸）まわりに角速度ωｉ、従属軸（ｘ軸）まわりに角速度ωｄで回転するとき（ただし、ωｉ＝ωｄ）、ある時間において球体内の絶対座標Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）に重心Ｇが位置する微小要素の回転軌跡および速度変化について考える。この微小要素の従属軸および独立軸まわりの並進速度ｖｄおよびｖｉは、それぞれ式（２）および式（３）で示される。
【数２】
0005931499.tif 000003
【数３】
0005931499.tif 000004
【００３１】
微小要素の並進移動速度ｖは式（２）および式（３）の合成速度となり、式（４）で示される。
【数４】
0005931499.tif 000005
【００３２】
式（４）より、点Ｐに位置する微小要素に貯蔵される運動エネルギーｅは、次式のようになる。
【数５】
0005931499.tif 000006
【００３３】
式（５）を用いて、球体１４ｓを構成する全微小要素の運動エネルギーを足し合わせることで、球体１４ｓに貯蔵される運動エネルギーを求めることができる。なお、ある微小要素の座標の時間変化（軌跡）は各要素の初期座標に依存する。たとえば、図３に示すように回転開始時にP0（ｘ＝0、ｙ＝0、ｚ≒R）に重心をもつ要素は、回転開始時は従属軸（ｘ軸）まわりの速度成分と独立軸まわりの速度成分が等しく、且つ、最も高速で移動するが、回転が進むにつれて独立軸（ｙ軸）まわりの速度成分は減少し（例えば座標P1を参照）、座標P2（ｘ＝0、ｙ＝0、ｚ≠R）において独立軸まわりの速度成分は無くなり、従属軸まわりにのみ速度成分を有する状態となる。
【００３４】
（２）解析結果
図５に解析条件を示す。本解析例では、球体１４ｓ、楕円体３４の両者について解析計算を行い貯蔵エネルギーを算出した。図６、図７に解析結果を示す。図６、図７では、比較のため、球体１４ｓ、楕円体３４をそれぞれ１軸まわりにのみ回転させた際の貯蔵エネルギーも示す。楕円体３４の場合には、球体１４ｓに比べて回転軸による慣性モーメントに違いがあるため、独立軸（ｙ軸）と従属軸（ｘ軸）の各軸まわりで１軸回転させた場合の結果を示した。
【００３５】
図６から判るように、球体１４ｓの場合、全ての回転速度において、２軸回転（２軸スピン）のほうが１軸回転（１軸スピン）よりも貯蔵エネルギーが大きく、その比率は常に２倍となる。また、図７から判るように、楕円体３４の場合でも同様に、２軸スピンにした場合のほうが常に貯蔵エネルギー量は大きく、その比率は各回転軸まわりの慣性モーメントを足し合わせて式（１）により算出した貯蔵エネルギーの比率と一致する。つまり、物体を互いに直交する２つの軸まわりで２軸回転（２軸スピン）したときの貯蔵エネルギー量には重ね合わせの原理が適用できることが本解析例により明らかになった。 
＜実験例＞
（１）実験装置
解析例により２軸スピン体による貯蔵エネルギー倍増が予想できたため、実際に、第１実施形態で説明したフライホイール装置１０の一例を設計し、実験による原理確認と機械的損失の評価とを行った。図８〜図１０は、それぞれ、本解析例で、回転体１４を２軸回りに回転可能にした場合、回転体１４を１軸回りに回転可能にした場合、および、回転するものをディスク２８のみとした場合、を示す斜視図である。図１１は、実験装置の構成を示す斜視図であり、図１２は実験装置の仕様を示す説明図である。
【００３６】
図１１に示すように、実験装置４０は、回転部４２、モータ（DCモータ）４４、電磁クラッチ４６およびトルク計４８を有する。回転部４２は、図２に示したように、球体１４ｓ（Sphere）と、その外側に設置されたギアボックス内蔵の円盤状のディスク２８と、を備えており、モータ駆動によって球体１４ｓおよびディスク２８は縦回転（独立軸まわり）を行うと同時に、ディスク２８に内蔵されたギアの作用によって球体１４ｓが横回転（従属軸まわり）を行うことで、２軸スピンを行う。ギア比は1:1であるため、縦回転と横回転の角速度は等しくなる。また、ギアを取り外すことにより回転部４２の１軸回転も行うことができる構造になっている。更に、モータ４４とトルク計４８の間に取り付けられた電磁クラッチ４６を切り離すことで自由回転（フリーラン）が可能となっている。
【００３７】
（２）実験原理および実験条件
モータ駆動により２軸スピン体に回転力を与え、設定回転数に達したところで電磁クラッチを切り離し、２軸スピン体をフリーランさせると、機械的損失(以下、機械損)により徐々に回転数が下がり、やがて停止する。このとき、２軸スピン体に貯蔵されていたエネルギーはすべて機械損により失われる。したがって、あらかじめ機械損の回転速度依存を計測しておくことにより、フリーラン時の時間と回転数の関係から損失エネルギーを積算し、設定回転数における貯蔵エネルギーとして算出できる。なお、ここで言う機械損には風損も含まれる。
【００３８】
まず、ある回転速度ωにおける機械損Ｑ（ω）は、この回転速度での定常回転を維持するために必要なトルクＴ（ω）を測定し、次式により求められる。
【００３９】
【数６】
0005931499.tif 000007
本実験例では、図８〜図１０に示すように、回転部４２を(i)２軸スピン（2-axis）、(ii)１軸スピン（1-axis）、および(iii)円盤（Disc）のみで１軸スピン、とした3つのケースにおいて、回転速度ω＝ 600r/minから1000 r/minの間における定常回転試験を行い、機械損と回転速度との関係を明らかにした。
【００４０】
次に、ω=ωmaxで定常回転中の回転部４２をモータ４４から切り離して自然減速させるフリーラン試験を行った。フリーラン時に回転を減速させる因子は機械損のみであるから、回転部４２に貯蔵されていたエネルギーは全て機械損によって消費されることになる。定常回転時における機械損と回転速度との関係と、フリーラン時における回転速度と経過時間との関係より、ω=ωmax時に回転部４２に貯蔵されていたエネルギーのうち測定下限回転数ω=ωmin時までに消費されるエネルギーEは次式によって求められる。
【数７】
0005931499.tif 000008
【００４１】
本実験例では、モータ出力の制限、トルク回転計の測定精度の制限および電磁クラッチの切り離し伝達速度の制限により、フリーラン開始回転速度ωmax= 900 min-1、測定下限回転数ωmin=600 min-1とし、定常回転試験と同様に3つのケースにおける貯蔵エネルギーＥを算出した。これより、ケース(i) あるいはケース(ii) からケース(iii) の貯蔵エネルギーを差し引くことで、球体１４ｓに貯蔵されたエネルギーが抽出できる。なお、上記の解析例では完全な球体において２軸回転化によって貯蔵エネルギーが2倍になることが示されたが、本実験例に用いた球体１４ｓは取り付け部品の影響により完全な球体ではなく、図１２に示すように慣性モーメントに異方性があるため２倍とはならず、解析上では1.78倍になる。
【００４２】
（３）実験結果
機械損は２軸スピンにした場合が最も大きかった。これは、２軸スピンでは作動するギアおよび軸受の数が１軸回転や円盤のみの場合よりも３個多いためにギヤ損失が増加したためと考えられる。 また、１軸回転と円盤のみでは大きな差は見られず、円盤の風損の影響が支配的であることがわかる。
【００４３】
図１３に、式（７）により算出した貯蔵エネルギーの実測値と解析値との比較を示す。 １軸スピン、２軸スピンともに貯蔵エネルギーの実測値は解析値より約10%小さいものの、貯蔵エネルギーの比率は解析値（1.78倍）と一致する結果となった。これより、球体１４ｓの２軸回転化によって貯蔵エネルギーの向上が原理的に可能であることが確認できた。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係るフライホイール装置５０およびエネルギー貯蔵装置５２の構成を示す模式図である。なお、説明を判り易くするために、図１４では、外殻球６０および低粘性流体Ｍを断面図で描いている。
【００４５】
本実施形態に係るフライホイール装置５０は、回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体５４と、二方向の回転軸であるｘ軸、ｙ軸回りに回転体５４を回転可能に保持する回転体保持機構５６と、を有する。そして、本実施形態に係るエネルギー貯蔵装置５２は、フライホイール装置５０と、電気エネルギーと回転体５４の運動エネルギーとの相互変換を行う変換装置（電力変換機）５８と、を備えている。
【００４６】
第１実施形態と同様、本実施形態では、ｘ軸、ｙ軸は、何れも、回転体５４の重心Ｇを通過するとともに互いに直交している。なお、第１実施形態と同様、ｘ軸、ｙ軸は必ずしも重心Ｇを通過する必要はない。また、本実施形態では、回転体５４として球体を設けている。
【００４７】
本実施形態では、回転体保持機構５６は、回転体５４の外表面との間に一定の間隔を形成するように回転体５４を覆う外殻球６０を備えている。外殻球６０と回転体５４との間には低粘性流体Ｍ（高圧の二酸化炭素など）が充填されて超臨界状態とされている。
【００４８】
また、回転体保持機構５６は、外殻球６０の中心を通る上下方向軸（ｚ軸）上に一対の誘導コイル６２ａ、６２ｂが配置されている。誘導コイル６２ａ、６２ｂは、それぞれ、外殻球６０の上側、下側に配置されている。更に、回転体保持機構５６は、外殻球６０の中心を通る水平方向軸（ｘ軸）上に一対の誘導コイル６４ａ、６４ｂが配置されている。誘導コイル６４ａ、６４ｂは、外殻球６０の両サイド側に配置されている。
【００４９】
本実施形態では、変換装置５８からの電力により、回転体５４が磁力で浮上するとともにｘ軸、ｚ軸の２軸まわりに回転し、電気エネルギーが運動エネルギーとして貯蔵される。また、貯蔵されたこの運動エネルギーを電気エネルギーとして取り出すときには、回転体１４の運動エネルギーを変換装置５８で電気エネルギーに変換する。
【００５０】
従って、機械的なエネルギー損失を生じさせることなく回転体５４を２軸まわりに回転させてエネルギーを貯蔵することができる。
【００５１】
なお、回転体５４の磁気浮上に支障がない限り、低粘性流体Ｍを設けない構成、更には外殻球６０を設けない構成にすることも可能である。
【００５２】
また、第１実施形態と同様、回転体５４に中空部７２（図２参照）が形成されていてもよい。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図１５（ａ）および（ｂ）は、何れも、本実施形態に係るフライホイール装置８０を説明する斜視図である。なお、図１５（ｂ）では外殻球９０を描き、図１５（ａ）では外殻球を描かないで示している。
【００５４】
本実施形態に係るフライホイール装置８０は、回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体８４と、二方向の回転軸りに回転体８４を回転可能に保持する回転体保持機構８６と、を有する。そして、本実施形態に係るエネルギー貯蔵装置は、フライホイール装置８０と、電気エネルギーと回転体８４の運動エネルギーとの相互変換を行う変換装置（図示せず）と、を備えている。
【００５５】
第１実施形態と同様、本実施形態では、二方向の回転軸は、何れも、回転体８４の重心を通過するとともに互いに直交している。なお、第１、第２実施形態と同様、ｘ軸、ｙ軸は必ずしも重心Ｇを通過する必要はない。また、本実施形態では、回転体８４として球体を設けている。
【００５６】
本実施形態では、回転体保持機構８６は、回転体８４の外側に位置する外殻球９０と、外殻球９０の内壁側（内表面側）に複数配置され、回転体８４を支えつつ外殻球９０の内表面と回転体８４の外表面との間に一定の間隔を形成させる複数の回転体支持部９２と、を備えている。回転体支持部９２は、回転体８４に当接する球状の当接体９４と、外殻球９０の内壁側に配置されて当接体９４を回転可能に保持する当接体保持部９６とを有する。
【００５７】
そして、本実施形態では、外殻球９０の内壁側の所定位置から延び出す複数の誘導コイル９８が配置されている。誘導コイルの配置位置は、回転体８４を互いに直交する２軸まわりに磁力で回転させることができるように予め設定されている。
【００５８】
本実施形態では、変換装置（図示せず）からの電力により、回転体８４が二方向の回転軸まわりに回転してエネルギーを貯蔵する。また、貯蔵されたこの運動エネルギーを電気エネルギーとして取り出すときには、回転体１４の運動エネルギーを変換装置で電気エネルギーに変換する。従って、機械的なエネルギー損失を生じさせることなくエネルギーを貯蔵することができる。また、第２実施形態のように超臨界状態にする必要がなく、装置構成が大幅に簡素となる。
【００５９】
なお、第１実施形態や第２実施形態と同様、回転体８４に中空部が形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかるフライホイール装置、および、それを備えたエネルギー貯蔵装置は、回転することにより運動エネルギーを蓄える回転体と、二方向の回転軸回りにこの回転体を回転可能に保持する回転体保持機構と、を有するので、装置構成を大型化することなく更に高い運動エネルギーを蓄えることができるフライホイール装置、および、それを備えたエネルギー貯蔵装置として用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  フライホイール装置
１２  エネルギー貯蔵装置
１４  回転体
１６  回転体保持機構
１８  変換装置
３２  中空部
３４  楕円体
５０  フライホイール装置
５２  エネルギー貯蔵装置
５４  回転体
５６  回転体保持機構
５８  変換装置
８０  フライホイール装置
８４  回転体
８６  回転体保持機構
ｘ  回転軸
ｙ  回転軸
【図１】
0005931499.tif 000009
【図２】
0005931499.tif 000010
【図３】
0005931499.tif 000011
【図４】
0005931499.tif 000012
【図５】
0005931499.tif 000013
【図６】
0005931499.tif 000014
【図７】
0005931499.tif 000015
【図８】
0005931499.tif 000016
【図９】
0005931499.tif 000017
【図１０】
0005931499.tif 000018
【図１１】
0005931499.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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