(57)【要約】【課題】簡単な構造によって回転体にダンピングを付与しこの回転体の振動を抑えることができる電力貯蔵装置の制振構造を提供する。【解決手段】超電導磁気軸受９，１０を収容する内槽１１を外槽１３に振動減衰部１６が弾性支持するとともに、この内槽１１に発生する振動をこの振動減衰部１６が減衰させる。また、回転体側の質量が内槽１１側の質量よりも重く設定されている。このため、比較的重い回転体側よりも比較的軽い固定体側に、回転体を加振させるエネルギーを多く分配されて、制振が困難な回転体側ではなく、制振が容易な固定体側で振動を吸収することができる。その結果、固定体側の内槽１１の振動を振動減衰部１６によって抑え、回転体側にダンピングを付与することによって、超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの接触を防止することができる。【選択図】図１
2013150499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置のこの回転体に発生する振動を抑制する電力貯蔵装置の制振構造であって、
前記回転体側の回転子と固定体側の固定子との間に磁場を発生させて、この回転体の回転軸を非接触で回転自在に支持する超電導磁気軸受と、
前記回転体に発生する振動を減衰させるために、前記固定子を支持する前記固定体に発生する振動を減衰させる振動減衰部と、
を備える電力貯蔵装置の制振構造。
【請求項２】
請求項１に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記回転体側の質量が前記固定体側の質量よりも大きいこと、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記振動減衰部は、前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽を、この内槽を収容する外槽に弾性支持するとともに、この内槽に発生する振動を減衰させること、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記振動減衰部のダンパ部を空気室内に収容する収容部を備えること、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、
前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽を、この内槽を収容する外槽に支持する支持部を備え、
前記振動減衰部は、前記外槽を弾性支持するとともに、前記内槽及び前記外槽に発生する振動を減衰させること、
を特徴とする電力貯蔵装置の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置のこの回転体に発生する振動を抑制する電力貯蔵装置の制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力貯蔵装置は、フライホイールと一体となって回転するロータと、このロータを回転自在に支持する軸受装置と、このフライホイール、ロータ及び軸受装置を極低温及び高真空下で収容する低温容器（クライオスタット）などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の電力貯蔵装置は、余剰電力などによってフライホイール及びロータを回転させて、電力エネルギーを回転エネルギーに変換して貯蔵している。この従来の電力貯蔵装置では、ロータの振動を抑えてロータがステータに接触するのを防ぐ必要がある。従来の電力貯蔵装置では、ベアリングのような機械軸受、又は常電導電磁石の磁気吸引力によってロータを非接触で回転自在に支持する能動型磁気軸受（Active Magnetic Bearing(AMB))によって、ロータを回転自在に支持することが考えられる。しかし、機械軸受の場合には、極低温／高真空下で潤滑油が蒸発してしまうため使用することができない。また、AMBの場合には、原理的に極低温／高真空下で使用可能であるが、AMB中の銅線コイルに通電する必要があり、通電によって極低温空間で発熱して、この極低温空間を冷却するために冷凍機で多大な電気エネルギーを消費する。このため、AMBの場合には、回転エネルギーの効率が著しく低下し、電力貯蔵装置として成立しなくなるおそれがある。さらに、AMBの場合には、ロータとステータとの間に発生する電磁力がこれらの間隙の逆数に比例し、この隙間が大きくなると電磁力が低下するため、ロータとステータとの間の隙間が１mm以下と狭く設定されている。このためAMBの場合には、電力貯蔵装置の組立精度を維持するのが困難であるとともに、室温で組立精度を確保したとしても、室温から−200〜−250℃程度まで冷却すると均一に熱収縮せずに材質による歪みの相違によってロータとステータとが接触してしまうおそれがある。一方、電動発電機の回転軸とロータとの間で磁気力によって非接触でトルクを伝達する非接触式磁気クラッチ（磁気力トルク伝達部品）に対してクライオスタット外部から磁気力を与えて、振動を抑制する手法も考えられる。しかし、非接触式磁気クラッチの磁気力を制御する方法では、制御対象がロータの端部に限られるためロータ全体として振動を抑制することができず、振動抑制効果が限定されてしまう問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2002-118968号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電力貯蔵装置は、超電導磁気軸受の超電導コイルと超電導バルク体との間に磁場を発生させて、この超電導磁気軸受によってロータを非接触で回転自在に支持している。このような従来の電力貯蔵装置では、超電導コイル及び超電導バルク体を非接触で軸受として使用するため減衰（ダンピング）が無い又は極めて小さい。このため、従来の電力貯蔵装置では、ロータが外力によって加振されると減衰せず、ロータがステータと接触する問題点がある。
【０００５】
この発明の課題は、簡単な構造によって回転体にダンピングを付与しこの回転体の振動を抑えることができる電力貯蔵装置の制振構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１及び図３に示すように、電気エネルギーを回転体（６ｂ，７，８，９ａ，１０ａ）の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置（１）のこの回転体に発生する振動を抑制する電力貯蔵装置の制振構造であって、前記回転体側の回転子（９ａ，１０ａ）と固定体（９ｂ，１０ｂ，１１；９ｂ，１０ｂ，１１，１３）側の固定子（９ｂ，１０ｂ）との間に磁場を発生させて、この回転体の回転軸（７）を非接触で回転自在に支持する超電導磁気軸受（９，１０）と、前記回転体に発生する振動を減衰させるために、前記固定子を支持する前記固定体に発生する振動を減衰させる振動減衰部（１６；１８）とを備える電力貯蔵装置の制振構造（１５）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、前記回転体側の質量が前記固定体側の質量よりも大きいことを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、図１及び図２に示すように、前記振動減衰部（１６）は、前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽（１１）を、この内槽を収容する外槽（１３）に弾性支持するとともに、この内槽に発生する振動を減衰させることを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、図１及び図２に示すように、前記振動減衰部のダンパ部（１６ｂ）を空気室内に収容する収容部（１７）を備えることを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力貯蔵装置の制振構造において、図３に示すように、前記超電導磁気軸受の固定子を支持した状態でこの超電導磁気軸受を収容する内槽（１１）を、この内槽を収容する外槽（１３）に支持する支持部（１９）を備え、前記振動減衰部（１８）は、前記外槽を弾性支持するとともに、前記内槽及び前記外槽に発生する振動を減衰させることを特徴とする電力貯蔵装置の制振構造である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によると、簡単な構造によって回転体にダンピングを付与しこの回転体の振動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第１実施形態に係る電力貯蔵装置の制振装置を備える電力貯蔵装置を模式的に示す縦断面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造における振動減衰部の構成を模式的に示す概念図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は振動減衰部の力学モデルを示す概念図である。
【図３】この発明の第２実施形態に係る電力貯蔵装置の制振装置を備える電力貯蔵装置を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示す電力貯蔵装置１は、電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する装置である。電力貯蔵装置１は、充電時には余剰電力をフライホイール８の運動エネルギーに変換して貯蔵するとともに、放電時にはこのフライホイール８に蓄積されている運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。電力貯蔵装置１は、例えば、超電導体を使用した磁気支持装置によって回転体を支持し、電力を回転体の運動エネルギーとして蓄積する超電導フライホイール蓄電装置である。電力貯蔵装置１は、電動発電機（発電電動機）２と、架台３と、継手４は、連結軸５と、磁気クラッチ６と、回転軸７と、フライホイール（はずみ車）８と、超電導磁気軸受９，１０と、内槽１１と、冷却装置１２と、外槽１３と、真空排気装置１４Ａ，１４Ｂと、制振構造１５などを備えている。
【００１４】
電動発電機２は、電動機と発電機とが可逆であり兼用される装置である。電動発電機２は、電気エネルギーによって電動機を回転させてフライホイール８  を回転させるとともに、このフライホイール８の運動エネルギーによって発電機を回転させて電力を発生する。電動発電機２は、回転軸２ａなどを備えている。架台３は、電力貯蔵装置１の主要部分を支持する部材である。架台３は、外槽１３の外側に配置されているフレーム状の部材であり、電動発電機２、圧縮機１２ｂ、外槽１３及び真空ポンプ１４ａ，１４ｃなどを支持している。継手４は、電動発電機２側の回転軸２ａと磁気クラッチ６側の連結軸５とを接続する装置である。継手４は、例えば、電動発電機２と磁気クラッチ６との間で動力を伝達する軸継手などである。連結軸５は、継手４と磁気クラッチ６とを連結する部材である。連結軸５は、継手４及び磁気クラッチ６と一体となって回転するように、一方の端部が継手４に固定されており、他方の端部が磁気クラッチ６のクラッチ片６ａに固定されている。
【００１５】
磁気クラッチ６は、電動発電機２と回転軸７との間で動力を伝達する装置である。磁気クラッチ６は、例えば、非接触で動力を断続させる非接触式磁気クラッチのような磁気力トルク伝達部品である。磁気クラッチ６は、永久磁石又はコイル（例えば銅線）のクラッチ片６ａと、このクラッチ片６ａとの間に磁力を発生する永久磁石のクラッチ片６ｂとを備えている。磁気クラッチ６は、クラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間に間隙部を形成するようにクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとが対向しており、外槽１３の外側にクラッチ片６ａが配置され、内槽１１の内側にクラッチ片６ｂが配置されている。
【００１６】
回転軸７は、フライホイール８と一体となって回転する部材である。回転軸７は、上端部が磁気クラッチ６のクラッチ片６ｂに固定されている。フライホイール８は、電気エネルギーを運動エネルギーとして保存するための部材である。フライホイール８は、このフライホイール８の中心が回転軸７の中心軸と一致するように、この回転軸７に固定されている。フライホイール８は、回転軸７とともに内槽１１内に浮揚状態で収容されており、電力貯蔵用の超電導フライホイールとして機能する。
【００１７】
超電導磁気軸受９，１０は、回転軸７を回転自在に支持する装置である。超電導磁気軸受９は、フライホイール８の上方に配置されており、回転軸７の上端部側を非接触で支持している。超電導磁気軸受１０は、フライホイール８の下方に配置されており、回転軸７の下端部側を非接触で支持している。超電導磁気軸受９，１０は、超電導物質のマイスナー効果による磁気浮上を利用して回転軸７を回転自在に支持するスラスト軸受として機能する。超電導磁気軸受９，１０は、超電導バルク体（回転子）９ａ，１０ａと超電導コイル（固定子）９ｂ，１０ｂなどを備えており、回転体側の超電導バルク体９ａ，１０ａと固定体側の超電導コイル９ｂ，１０ｂとの間に磁場を発生させる。超電導磁気軸受９，１０は、超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとを対向させてこれらの間に磁気反発力を発生させて、超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの間に所定の間隔が保持させるように回転軸７をガイドする。超電導磁気軸受９，１０は、回転軸７及びフライホイール８を浮揚状態で支持することによって、エネルギー損失の大部分を占める軸受部分の摩擦抵抗を低減している。
【００１８】
超電導バルク体９ａ，１０ａは、単結晶と同等の超電導特性を有する高温超電導材料の固まりである。超電導バルク体９ａ，１０ａは、例えば、Ｙ系超電導材料などを溶解させてから結晶成長させた溶融成長体であり、冷却することによって超電導特性を発揮する。超電導バルク体９ａ，１０ａは、回転軸７の外周面に固定されており、磁気クラッチ６のクラッチ片６ｂ、回転軸７及びフライホイール８とともに回転体の一部を構成する。超電導コイル９ｂ，１０ｂは、超電導線材を巻き回して形成したコイルである。超電導コイル９ｂ，１０ｂは、例えば、Nb-Ti系超電導材又はビスマス系高温超電導材又はY系高温超電導材を巻き付けたリング状の部材であり、内槽１１とともに固定体の一部を構成しており、超電導バルク体９ａ，１０ａと間隔をあけて内槽１１に固定されている。この第１実施形態では、クラッチ片６ｂ、回転軸７、フライホイール８及び超電導バルク体９ａ，１０ａによって構成される回転体側の質量が、超電導コイル９ｂ，１０ｂ、内槽１１及び冷凍機１２ａによって構成される固定体側の質量よりも大きくなるように設定されている。
【００１９】
内槽１１は、内部が極低温／高真空下の容器である。内槽１１は、超電導磁気軸受９，１０の超電導コイル９ｂ，１０ｂを支持した状態でこの超電導磁気軸受９，１０を収容する。内槽１１は、例えば、磁気クラッチ６のクラッチ片６ｂ、回転軸７、フライホイール８及び超電導磁気軸受９，１０を極低温下で収容するクライオスタットなどの低温容器である。内槽１１は、磁気クラッチ６のクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間の部分がガラス繊維強化プラスチック（Glass fiber reinforced plastics(GFRP))などの非金属部材である。内槽１１は、超電導磁気軸受９，１０の超電導コイル９ｂ，１０ｂを臨界温度以下にするために内部が極低温下に維持されているとともに、フライホイール８の風損を低減するために内部が高真空下に維持されている。
【００２０】
冷却装置１２は、内槽１１の内部を冷却する装置である。冷却装置１２は、例えば、内槽１１内の超電導磁気軸受９，１０の超電導コイル９ｂ，１０ｂを液体窒素によって臨界温度以下に冷却する極低温用冷凍機のような熱伝導型冷却装置である。冷却装置１２は、ヘリウムガスの圧縮と膨張とを繰り返して冷却するGM(Gifford-McMahon)冷凍機のような冷凍機１２ａと、この冷凍機１２ａに冷媒ガスを供給する圧縮機１２ｂと、冷凍機１２ａと圧縮機１２ｂとの間で冷媒ガスが流れる可撓性を有する柔軟な管路１２ｃなどを備えている。冷却装置１２は、冷凍機１２ａが内槽１１の内側に配置されており、圧縮機１２ｂが外槽１３の外側に配置されている。
【００２１】
外槽１３は、内部が高真空下の容器である。外槽１３は、内槽１１を高真空下で収容する真空断熱容器である。外槽１３は、内槽１１との間に真空断熱層（空間）を形成しており、内槽１１とは異なり極低温下ではないが、この内槽１１と同様に高真空下でこの内槽１１を収容している。外槽１３は、内槽１１と同様に、磁気クラッチ６のクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間の部分がGFRPなどの非金属部材である。
【００２２】
真空排気装置１４Ａは、内槽１１の内部を真空状態にする装置であり、真空排気装置１４Ｂは、外槽１３の内部を真空状態にする装置である。真空排気装置１４Ａは、超電導バルク体９ａ，１０ａへの伝熱（超電導コイル９ｂ，１０ｂからの冷熱で超電導バルク体９ａ，１０ａを冷却）のために、内槽１１の内部を数〜100Pa程度の真空状態に調整する。真空排気装置１４Ａは、内槽１１の内部を真空排気する真空ポンプ１４ａと、この真空ポンプ１４ａと内槽１１とを接続する可撓性を有する柔軟な管路１４ｂなどを備えている。同様に、真空排気装置１４Ｂは、外槽１３の内部を真空排気する真空ポンプ１４ｃと、この真空ポンプ１４ｃと外槽１３とを接続する可撓性を有する柔軟な管路１４ｄなどを備えている。
【００２３】
制振構造１５は、電力貯蔵装置１の回転体に発生する振動を抑制する構造である。制振構造１５は、クラッチ片６ｂ、超電導バルク体９ａ，１０ａ、回転軸７及びフライホイール８などの回転体側が外力によって振動したときに、超電導コイル９ｂ，１０ｂ及び内槽１１などの固定体側の振動を減衰させることによって回転体側の振動も減衰させて、超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとが衝突するのを防ぐ。制振構造１５は、図１及び図２に示すように、振動減衰部１６と収容部１７などを備えている。
【００２４】
図１及び図２に示す振動減衰部１６は、回転体に発生する振動を減衰させるために、固定体に発生する振動を減衰させる部分である。振動減衰部１６は、内槽１１を外槽１３に弾性支持するとともに、この内槽１１に発生する振動を減衰させる部分である。振動減衰部１６は、極低温／高真空下にダンパを設置せずに内槽１１を外槽１３から柔支持することによって、回転体側にダンピングを付与し超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの接触を防止する。振動減衰部１６は、一方の端部が内槽１１の外側表面に連結され、他方の端部が外槽１３の内側表面に連結されており、内槽１１の上部及び下部にそれぞれ少なくとも３箇所配置されている。振動減衰部１６は、ばね部１６ａとダンパ部１６ｂなどを備えている。
【００２５】
ばね部１６ａは、内槽１１を外槽１３に向かって付勢する引張力を発生する引張コイルばねなどの弾性体である。ダンパ部１６ｂは、油又は空気などの作動流体を利用したピストン型のダッシュポット（減衰器）である。ダンパ部１６ｂは、シリンダ内に移動自在に収容されるピストンによってこのシリンダ内をヘッド側室とロッド側室とに区画しており、ヘッド側室とロッド側室との間で絞り部を通じてシリンダ内の作動流体が移動したときに発生する粘性抵抗力によって振動を減衰させる。振動減衰部１６は、図２（Ａ）に示すばね部１６ａとダンパ部１６ｂとを直列に配置したマクスウェルモデル、図２（Ｂ）に示すばね部１６ａとダンパ部１６ｂとを並列に配置したフォークトモデル、図２（Ｃ）に示すようにマクスウェルモデルとばね部１６ａとを並列に配置した３要素、図２（Ｄ）に示すマクスウェルモデルとフォークトモデルとを直列に配置した４要素などの力学モデルによって構成されている。
【００２６】
収容部１７は、振動減衰部１６のダンパ部１６ｂを空気室内に収容する部分である。収容部１７は、例えば、ばね部１６ａ及びダンパ部１６ｂを密封する容器である。収容部１７は、通常の室温／大気圧下で使用可能なダンパを適用可能なように予め内部に空気が充満されており、高真空下の外槽１３内でダンパ部１６ｂから作動流体が蒸発するのを防止する。
【００２７】
次に、この発明の第１実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造の作用を説明する。
電力貯蔵装置１に電力を貯蔵するときには、フライホイール８の運動エネルギーに電気エネルギーを変換して貯蔵する。磁気クラッチ６を通電状態にしてクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間に電磁力を発生させて、電動発電機２の回転軸２ａと回転軸７と接続する。次に、電動発電機２を電動機として機能させて、余剰電力によって電動発電機２が回転軸７を回転し、この回転軸７と一体となってフライホイール８が回転し、電気エネルギーが運動エネルギーとして蓄積される。このとき、超電導磁気軸受９，１０の超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの間に磁気反発力が作用しているため、回転軸７及びフライホイール８が浮揚状態となって回転し、摩擦抵抗によって運動エネルギーが損失するのを超電導磁気軸受９，１０が防ぐ。
【００２８】
電力貯蔵装置１から電力を取り出すときには、フライホイール８の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出す。電動発電機２を発電機として機能させて、フライホイール８の回転エネルギーによって電動発電機２の回転軸２ａを回転させると、電動発電機２が電力を発生して運動エネルギーが電気エネルギーとして取り出される。このように、余剰電力をフライホイール８の運動エネルギーに変換して電力貯蔵装置１が貯蔵するとともに、フライホイール８に貯蔵されている運動エネルギーを必要時に電力貯蔵装置１が電気エネルギーに変換しこの電気エネルギーが取り出される。
【００２９】
超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとによる磁気ばねによって、回転軸７側の超電導バルク体９ａ，１０ａと内槽１１側の超電導コイル９ｂ，１０ｂとが作用／反作用を及ぼし合う。このとき、回転体側及び固定体側の質量比の逆比で回転体と固定体とが変位するため、回転体側及び固定体側の質量比が1:1の場合には、回転体と固定体との相対変位が最小となる。しかし、超電導磁気軸受９，１０を使用する電力貯蔵装置１の場合には、回転体に対してダンピングを与えることが困難であり、この系では超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの接触を防ぐことが難しい。この第１実施形態では、例えば、回転体側の質量：固定体側の質量＝10:1となるように回転子側の質量を大きくして、固定体側の変位が回転体側の変位よりも10倍大きくなるように設定し、振動減衰部１６のダンパ部１６ｂによってダンピングを付与し回転体の振動を抑えている。全体でＥ[J]の外乱によるエネルギーの入力があった場合に、回転体側の質量ＭRと固定体側の質量ＭSとの比が1:1であるときには、外乱による固定体側のエネルギーＥS及び回転体側のエネルギーＥRをダンパによってＥS=ＥR＝Ｅ/２しか吸収できない。しかし、この第１実施形態では、例えば、回転体側と固定体側の質量比を10:1に設定したときには、固定体側に作用する力ＦSと回転体側に作用する力ＦRとが作用／反作用の関係よりＦS=-ＦRである。このため、この第１実施形態では、固定体側の加速度ａSと回転体側の加速度ａRとが|aS|:|aR|=ＦS/ＭS:ＦR/ＭR=10:1となり、速度ｖ∝加速度ａであるため、ＥS:ＥR=ＭSａS2: ＭRａR2=10:1より、ダンパ部１６ｂによって10Ｅ/11も吸収できる。
【００３０】
この発明の第１実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、回転体側の超電導バルク体９ａ，１０ａと固定体側の超電導コイル９ｂ，１０ｂとの間に磁場を発生させて、この回転体の回転軸７を非接触で回転自在に超電導磁気軸受９，１０が支持し、回転体に発生する振動を減衰させるために、超電導バルク体９ａ，１０ａを支持する固定体に発生する振動を振動減衰部１６が減衰させる。このため、ダンピングを付与することが困難な回転体側ではなく固定体側の振動を振動減衰部１６によって減衰させて、回転体側の振動を容易に抑制することができる。
【００３１】
(2) この第１実施形態では、回転体側の質量が固定体側の質量よりも大きい。このため、比較的重い回転体側よりも比較的軽い固定体側に、回転体を加振させるエネルギーを多く分配されて、制振が困難な回転体側ではなく、制振が容易な固定体側で振動を吸収することができる。その結果、固定体側の振動を振動減衰部１６によって抑え、回転体側にダンピングを付与することによって、超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの接触を防止することができる。
【００３２】
(3) この第１実施形態では、超電導バルク体９ａ，１０ａを支持した状態で超電導磁気軸受９，１０を収容する内槽１１を、この内槽１１を収容する外槽１３に振動減衰部１６が弾性支持するとともに、この内槽１１に発生する振動をこの振動減衰部１６が減衰させる。このため、振動減衰部１６によって固定体側の内槽１１を弾性支持することで、回転体側よりも固定体側の内槽１１をより一層容易に振動させることができる。その結果、回転体側の回転軸７が外力によって振動したときに、固定体側の内槽１１の振動をこの振動減衰部１６によって減衰させることによって、この回転体側の回転軸７の振動を抑えることができる。
【００３３】
(4) この第１実施形態では、振動減衰部１６のダンパ部１６ｂを空気室内に収容部１７が収容する。このため、高真空下の外槽１３内にダンパ部１６ｂを設置してもこのダンパ部１６ｂから作動流体が蒸発するのを収容部１７によって防止することができる。その結果、極低温／高真空下で使用可能な高価な特別のダンパが不要になって、通常の安価なダンパ部１６ｂによって回転軸７の振動を抑えることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図３に示す電力貯蔵装置１は、図１及び図２に示す振動減衰部１６が省略されており、弾性支持部１９などを備えている。図３に示す制振構造１５は、クラッチ片６ｂ、超電導バルク体９ａ，１０ａ、回転軸７及びフライホイール８などの回転体側が外力によって振動したときに、超電導コイル９ｂ，１０ｂ、内槽１１及び外槽１３などの固定体側の振動を減衰させることによって回転体側の振動も減衰させて、超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとが衝突するのを防ぐ。制振構造１５は、振動減衰部１８などを備えている。
【００３５】
振動減衰部１８は、外槽１３を弾性支持するとともに、内槽１１及び外槽１３に発生する振動を減衰させる部分である。振動減衰部１８は、外槽１３を架台３から柔支持することによって、回転体側にダンピングを付与し超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの接触を防止する。振動減衰部１８は、図１に示す振動減衰部１６と同様にばね部１８ａとダンパ部１８ｂなどを備えている。ばね部１８ａは、外槽１３を架台３に向かって付勢する引張力を発生する引張コイルばねなどの弾性体である。ダンパ部１８ｂは、図１に示すダンパ部１６ｂと同様に、油又は空気などの作動流体を利用したピストン型のダッシュポット（減衰器）である。振動減衰部１８は、図２に示す振動減衰部１６と同様に、マクスウェルモデル、フォークトモデル、３要素又は４要素などの力学モデルによって構成されている。この第２実施形態では、クラッチ片６ｂ、回転軸７、フライホイール８及び超電導バルク体９ａ，１０ａによって構成される回転体側の質量が、超電導コイル９ｂ，１０ｂ及び内槽１１及び外槽１３側によって構成される固定体側の質量よりも重くなるように設定されている。
【００３６】
図３に示す支持部１９は、外槽１３に内槽１１を支持する部分である。支持部１９は、例えば、内槽１１の底面が外槽１３の上面に剛支持されるように、この内槽１１の底面とこの外槽１３の上面とを連結する部材である。支持部１９は、内槽１１と外槽１３との間に少なくとも３箇所配置されている。
【００３７】
この発明の第２実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、超電導バルク体９ａ，１０ａを支持した状態でこの超電導磁気軸受９，１０を収容する内槽１１を、この内槽１１を収容する外槽１３に弾性支持部１９が弾性支持し、振動減衰部１８が外槽１３を弾性支持するとともに内槽１１及び外槽１３に発生する振動を減衰させる。このため、回転体側の回転軸７が外力によって振動したときに固定体側の内槽１１及び外槽１３の振動を振動減衰部１８によって減衰させることによって、この回転体側の回転軸７の振動を抑えることができる。また、高真空下の外槽１３内に振動減衰部１８を配置せずにこの外槽１３の外側に振動減衰部１８を配置する構造であるため、振動減衰部１８のダンパ部１８ｂを空気室内の収容部１７に収容する必要がない。その結果、通常の空冷型のダンパ部１８ｂを振動減衰部１８に使用することができ、電力貯蔵装置１を安価に製造することができる。さらに、外槽１３の外側に振動減衰部１８を配置するため、冷却装置１２の負荷が一切増えず、回転エネルギーの効率が低下するのを防ぐことができる。
【００３８】
(2) この第２実施形態では、回転体側の質量が固定体側の質量よりも重い。このため、固定体側の内槽１１及び外槽１３の振動を振動減衰部１８によって抑え、回転体側にダンピングを付与することによって、超電導バルク体９ａ，１０ａと超電導コイル９ｂ，１０ｂとの接触を防止することができる。
【００３９】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、クラッチ片６ａが永久磁石又はコイルでありクラッチ片６ｂが永久磁石である磁気クラッチ６を例に挙げて説明したが、超電導バルク体を使用した磁気クラッチについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、固体体側の質量と回転体側の質量との比が1:10である場合を例に挙げて説明したが、これらの質量比を1:10に限定するものではなく、固体体側の質量が回転体側の質量よりも大きくなるように任意の質量比に設定することができる。さらに、この実施形態では、超電導磁気軸受９，１０とともにフライホイール８を内槽１１に収容する場合を例に挙げて説明したが、超電導磁気軸受９，１０のみを内槽１１に収容することもできる。
【００４０】
(2) この実施形態では、磁気クラッチ６のクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間の外槽１３の一部を非金属部材によって構成する場合を例に挙げて説明したが、この部分の外槽１２を省略して内槽１１の非金属部材を大気中に露出させることもできる。また、この実施形態では、冷却装置１２の冷凍機１２ａがGM冷凍機である場合を例に挙げて説明したが、他の形式の冷凍機である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、真空排気装置１４Ａ，１４Ｂによって内槽１１及び外槽１３を真空状態にする場合を例に挙げて説明したが、これらの内部の真空度が所定値に達した後に外部への漏れがないように密封することもできる。
【００４１】
(3) この実施形態では、ばね部１６ａ，１８ａ及びダンパ部１６ｂ，１８ｂによって振動減衰部１６，１８を構成する場合を例に挙げて説明したが、任意の個数及び力学モデルのばね部１６ａ，１８ａ及びダンパ部１６ｂ，１８ｂによって振動減衰部１６，１８を構成することができる。また、この実施形態では、内槽１１及び外槽１３の上方及び下方に振動減衰部１６，１８を配置する場合を例に挙げて説明したが、内槽及び外槽１３の下方又は上方に振動減衰部１６，１８を配置することもできる。さらに、この第１実施形態では、振動減衰部１６のばね部１６ａ及びダンパ部１６ｂを収容部１７内に収容する場合を例に挙げて説明したが、ダンパ部１６ｂのみを収容部１７内に収容することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  電力貯蔵装置
２  電動発電機
３  架台
４  継手
５  連結軸
６  磁気クラッチ
７  回転軸
８  フライホイール
９，１０  超電導磁気軸受
９ａ，１０ａ  超電導バルク体（回転子）
９ｂ，１０ｂ  超電導コイル（固定子）
１１  内槽
１２  冷却装置
１３  外槽
１４Ａ，１４Ｂ  真空排気装置
１５  制振構造
１６  振動減衰部
１６ａ  ばね部
１６ｂ  ダンパ部
１７  収容部
１８  振動減衰部
１８ａ  ばね部
１８ｂ  ダンパ部
１９  支持部
【図１】
2013150499.tif 000003
【図２】
2013150499.tif 000004
【図３】
2013150499.tif 000005