(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  フライホイール用発電電動機において、フライホイール３付きの第１の永久磁石回転子１と、この第１の永久磁石回転子１に連結される第２の永久磁石回転子５と、前記第１の永久磁石回転子１と前記第２の永久磁石回転子５によって挟み込まれる界磁コイル７とを具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）フライホイール付きの第１の回転子と、
（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。
【請求項２】
請求項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フライホイール用発電電動機。
【請求項３】
請求項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フライホイール用発電電動機。
【請求項４】
請求項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フライホイール用発電電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７４９００号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】長谷川均，清野寛，長嶋賢，竹田圭吾，池田雅史，村上雅人，「永久磁石型非接触磁気クラッチの特性試験結果」，平成２１年電気学会全国大会（５−１９９），第５分冊，ｐｐ．２９８
【非特許文献２】Ｇｅｎ  Ｋｕｗａｔａ，Ｎｏｒｉｙａｓｕ  Ｓｕｇｉｔａｎｉ，ａｎｄ  Ｏｓａｍｕ  Ｓａｉｔｏ，「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｌｏｗ  Ｌｏｓｓ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｂｅａｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｆｌｙｗｈｅｅｌ  ＵＰＳ」，ＩＳＭＢ  １０，スイス
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
〔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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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である。
【図２】本発明の実施例を示す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である。
【図３】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である。
【図４】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である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】従来のフライホイール用発電電動機の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【実施例】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
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。
【符号の説明】
【００２１】
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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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