JP2004304920A - Flywheel power storing device - Google Patents
Flywheel power storing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004304920A JP2004304920A JP2003095049A JP2003095049A JP2004304920A JP 2004304920 A JP2004304920 A JP 2004304920A JP 2003095049 A JP2003095049 A JP 2003095049A JP 2003095049 A JP2003095049 A JP 2003095049A JP 2004304920 A JP2004304920 A JP 2004304920A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flywheel
- flywheels
- power storage
- storage device
- electric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライホイールの回転運動により電力を貯蔵することができる電力貯蔵装置、特に車載用途に好適なフライホイール式電力貯蔵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気自動車やハイブリッドカーなどの車両では、発電可能な電動モータにより回転数制御が行われるフライホイールを備えた電力貯蔵装置が使用されることがある。
このようなフライホイール式電力貯蔵装置では、その充電時には上記モータがフライホイールの回転数を上げることによって電気エネルギーを当該ホイールの回転運動エネルギーに変換した状態で貯蔵し、また放電時には当該モータを発電機として機能させることで装置外部に給電できるようになっている。
【0003】
ところで、上記のようなフライホイール式電力貯蔵装置では、フライホイール重量を重くしたり、より高速に回転させたりすることによって当該装置の貯蔵可能な電力量を増加させることができる。ところが、このように電力量を増加する場合、フライホイールの重量増加などに伴って当該ホイールに生じる慣性トルクが大きくなり、例えばこのホイールと当該ホイールが回転自在に設けられた主軸とを含む回転体でのジャイロ効果も大きくなる。このため、車両走行時に上記回転体が振動等の外乱を受けた場合、大きなジャイロ効果が生じて、電力貯蔵装置から走行車両の車体側に好ましくない力が大きく作用し、車両走行に悪影響を与えるおそれがあった。
【0004】
そこで、従来装置には、各々二つのフライホイール及び発電可能な電動モータを固定軸に設け、各モータにより対応するフライホイールを互いに逆方向に回転駆動させることにより、それらフライホイールの慣性トルクを相殺して車両走行への悪影響が生じるのを防ごうとしたものが提供されている(例えば、特許文献1参照。)。
詳細には、上記二つのフライホイールは、同じ材料を用いて互いに同一形状・寸法で形成することで等しい慣性モーメントを有するよう構成されるとともに、各フライホイールを対応する電動モータによって実質的に同速度で逆方向に回転駆動させることにより、これらフライホイールで生じる慣性トルクを相殺し上記悪影響が車両に現れるのを防ごうとしていた。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−281050号公報(第3頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、二つの電動モータを用いて二つのフライホイールをそれぞれ回転駆動していたので、各モータを別々に制御する必要があり、回転数制御を同一とする制御が複雑となることなどにより、これらフライホイールを実質的に同一速度で互いに逆方向に回転駆動することが困難であった。また、このように電動モータを二つ使用していたので、各モータに接続された電気部品例えば発電機として機能させるための電気配線やこの配線に繋がれて電動機と発電機との切換を行うための切換装置等の必要な電気部品の部品点数が多かった。
【0007】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、必要な電動モータや電気部品数を削減することができるとともに、二つのフライホイールを互いに逆方向に確実に回転させることができるフライホイール式電力貯蔵装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、同軸上に配置された第1及び第2のフライホイールを有するフライホイール式電力貯蔵装置であって、
前記第1のフライホイールを回転駆動する発電可能な電動モータと、
前記電動モータの回転力を前記第2のフライホイール側に伝えるとともに、前記第1及び第2のフライホイールの慣性トルクが相殺されるように前記第1のフライホイールと反対方向に当該第2のフライホイールを回転駆動させる反転装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0009】
上記のように構成されたフライホイール式電力貯蔵装置では、電動モータが第1のフライホイールを回転駆動した場合に、反転装置がそのモータの回転力を用いて、上記の慣性トルクが相殺されるように第1のフライホイールに対し第2のフライホイールを確実に同軸反転させることができる。また、発電可能な電動モータを二つ使用していた上記従来例に比べて、必要なモータ数を一つとし、当該電力貯蔵装置に必要な電気部品数を半分以下に削減することができる。
【0010】
また、上記フライホイール式電力貯蔵装置において、前記反転装置が、遊星歯車装置であってもよい。
この場合、上記遊星歯車装置がその装置に含まれた遊星ギヤ等の歯部の噛み合いによってモータ回転力を第2のフライホイールに伝え、当該ホイール用モータを設けることなく第1及び第2のフライホイールを互いに逆方向に機械的に確実に回転させることができる。
【0011】
また、上記フライホイール式電力貯蔵装置において、前記反転装置が、傘歯車装置であってもよい。
この場合、上記傘歯車装置がその装置に含まれた傘歯車等の歯部の噛み合いによってモータ回転力を第2のフライホイールに伝え、当該ホイール用モータを設けることなく第1及び第2のフライホイールを互いに逆方向に機械的に確実に回転させることができる。また、上記傘歯車を例えば第1及び第2のフライホイールが回転自在に連結される回転軸に設けることにより、これらのフライホイールに歯部を形成することなく、しかも同一のフライホイールを用いることができ、装置部品点数をさらに削減することができる。
【0012】
また、上記フライホイール式電力貯蔵装置において、前記反転装置が、トラクションドライブ装置であってもよい。
この場合、上記ドライブ装置に含まれたローラによる牽引力(トラクション力)により、モータ回転力を第2のフライホイールに伝え、当該ホイール用モータを設けることなく第1及び第2のフライホイールを互いに逆方向に機械的に確実に回転させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフライホイール式電力貯蔵装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、下記の説明では、電気自動車等の車両に組み込まれる電力貯蔵装置を構成した場合を例示して説明する。
【0014】
図1は、本発明の一実施形態に係るフライホイール式電力貯蔵装置の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態の電力貯蔵装置1は、上記車両側に固定されるハウジング2内で図示を省略した軸受手段によって回転自在に軸支された回転軸としての主軸3、この主軸3に一体的に連結されたリング状の第1のフライホイール4、及び反転装置としての遊星歯車装置7を介在させて主軸3に連結された第2のフライホイール5を備えている。
【0015】
また、上記電力貯蔵装置1には、ハウジング2に取り付けられたステータ巻線6a及び主軸3に固定された永久磁石6bを備え、上記第1及び第2のフライホイール4,5の回転によって発電することが可能な電動モータ6が設けられている。また、このモータ6には、当該モータ6を電動機または発電機として切り換えるための切換装置(図示せず)が接続されており、電力貯蔵装置1はその切換装置を動作することにより、充電時及び放電時にモータ6を電動機及び発電機としてそれぞれ機能させるよう構成されている。そして、この電力貯蔵装置1では、その充電時において、上記モータ6が主軸3及び第1のフライホイール4を図のR方向に回転させ、かつ遊星歯車装置7が第2のフライホイール5をR方向とは反対方向に回転させることにより、当該装置1は上記モータ6に供給された電力(電気エネルギー)を第1及び第2のフライホイール4,5の各回転運動エネルギーに変換して蓄えることができる。
また、放電時においては、上記回転運動エネルギーがモータ6により電気エネルギー(回生電力)として取り出されて、電力貯蔵装置1がその回生電力を上記車両の駆動輪を駆動する駆動モータ等の他の電気機器に供給できるようになっている。
【0016】
上記第1のフライホイール4は、鉄などの金属またはCFRPなどの樹脂あるいは金属と樹脂を組み合わせたもの等により構成されたものであり、内周面4aが主軸3の外周面に圧入されることにより、このホイール4は主軸3と一体回転可能に連結されている。
上記第2のフライホイール5は、例えば第1のフライホイール4と同じ材料を用いて構成されたものであり、ハウジング2内で上記ホイール4と対向した状態で、かつ同軸に配置されている。また、このホイール5の内周面側には、上記遊星歯車装置7の遊星ギヤ7aと噛み合う歯部5aが形成されており、これらギヤ7aと歯部5aとの噛み合いによって上記モータ6の回転力が伝達されるようになっている。
また、上記第1及び第2のフライホイール4,5は、それらの慣性モーメントが実質的に同一となるように構成されたものである。具体的には、これらの第1及び第2のフライホイール4,5は同一の外径寸法及び軸方向寸法を有するよう形成されているが、第2のフライホイール5の上記歯部5aの形成に伴う重量低減に応じて、第1のフライホイール4の内径部にスリットなどを設けて、重量を減少させることで慣性モーメントの同一化を図っている。
【0017】
上記遊星歯車装置7は、主軸3の軸中心に対し例えば120度間隔で円周等配された三個の上記遊星ギヤ7aと、これら各遊星ギヤ7aを回転可能に支持した状態でハウジング2に取り付ける取付部材7bとを備えている。また、この遊星歯車装置7では、主軸3の先端部を太陽ギヤとして用いたものであり、その先端部にスプライン加工を施すことで各遊星ギヤ7aと噛み合う歯部3aを形成して、主軸3と一体的に回転する上記太陽ギヤを当該主軸先端部により構成している。そして、遊星歯車装置7では、電動モータ6によって主軸3が回転駆動されると、各遊星ギヤ7aが取付部材7bにより公転するのを阻止された状態で自転し、歯部5aとの噛み合い部を介してモータ回転力を第2のフライホイール5に伝達することにより、当該ホイール5を図のR方向とは反対方向に、かつ第1のフライホイール4と実質的に同速で回転駆動する。これにより、慣性モーメントが実質的に同一に構成された第1及び第2のフライホイール4,5は、その回転に伴って生じる慣性トルクが相殺された状態で互いに逆方向に回転される。
尚、上記の説明以外に、主軸3の外周面に圧入される貫通孔を備えた太陽ギヤを用いる構成でもよい。
【0018】
以上のように構成された本実施形態のフライホイール式電力貯蔵装置1では、第1のフライホイール4が電動モータ6によって図1のR方向に回転されたときに、第2のフライホイール5はその内周面側に形成された歯部5aが上記遊星歯車装置(反転装置)7の遊星ギヤ7aと噛み合うことによって上記モータ6の回転力が伝達されて、第1のフライホイール4と実質的に同速で逆方向に回転駆動される。この結果、電力貯蔵装置1では、第1及び第2の各フライホイール4,5に発生する慣性トルクが互いに打ち消しあうこととなり、それらの各慣性トルクが当該装置から車両の車体側に好ましくない力として伝わるのを阻止することができる。
【0019】
また、本実施形態では、上記電動モータ6が第1及び第2のフライホイール4,5を回転駆動する駆動源として共用されていることから、電力貯蔵装置1の電気部品、例えば上記切換装置やモータ6の回転数制御を行う制御装置などの電気部品を複数設ける必要がなく、二つの電動モータを使用していた上記従来品に比べて電気部品数を半分以下に削減することができ、よって小型で省エネルギーな電力貯蔵装置を容易に構成することができる。しかも、遊星歯車装置7が第2のフライホイール5を第1のフライホイール4と実質的に同一速度で機械的に確実に反転させることから、電気部品のトラブルに起因する不具合が生じるのを極力防いだ状態で、上記フライホイール4,5の慣性トルクを確実に相殺することができる。具体的には、例えば電動モータ6への供給電圧が低下したときでも、遊星歯車装置7は上記電圧低下に伴うモータ回転力の低下に応じて、第2のフライホイール5の回転数を低くし、第1のフライホイール4の回転数と実質的に等しくして慣性トルクを確実に相殺することができる。
【0020】
図2は、別の実施形態に係るフライホイール式電力貯蔵装置の要部構成を示す断面図である。図2において、この実施形態と図1に示した実施形態との主な相違点は、上記遊星歯車装置7に代えて傘歯車装置17を設けて、この装置17により第2のフライホイール14bを第1のフライホイール14aに対し実質的に同一速度で逆方向に回転駆動させた点である。
図2に示すように、本実施形態では、ハウジング2内で回転自在な回転軸としての主軸13は、第1のフライホイール14aの内周面14a1が圧入されることにより当該ホイール14aと一体的に連結された第1軸部材13aと、第2のフライホイール14bの内周面14b1が圧入されることにより当該ホイール14bと一体的に連結された第2軸部材13bとを具備している。上記第1軸部材13a側には、発電可能な上記電動モータ6が取り付けられている。また、第1及び第2軸部材13a,13bの間には、上記反転装置としての傘歯車装置17が設置されている。
また、上記第1及び第2のフライホイール14a,14bは、慣性モーメントが実質的に等しくなるように、例えば同じ材料を用いて同一形状及び寸法に形成されている。
【0021】
上記傘歯車装置17は、第1及び第2軸部材13a,13bの各一端部側に取り付けられて、互いに対向配置された傘歯車17a,17bと、これらの傘歯車17a,17bに連結されるとともに、主軸13の軸中心に対し例えば90度間隔で円周等配された四個の傘小歯車17cと、一端部側がハウジング2内の突起部2aに固定されるとともに、他端部側で上記の各傘小歯車17cを回転可能に支持するピン部材17dとを備えている。そして、この傘歯車装置17では、電動モータ6が第1軸部材13a及び第1のフライホイール14aを図のR1方向に回転させると、その第1軸部材13a側に設けられた傘歯車17aが同方向に回転するとともに、傘歯車17aは歯部どうしが噛み合った上記の各傘小歯車17cを同図のR3方向に回転させる。さらに、この各傘小歯車17cの回転に伴って、各傘小歯車17cと歯部どうしが噛み合った上記傘歯車17bが同図のR2方向に回転して、第2軸部材13b及び第2のフライホイール14bを同R2方向にかつ第1のフライホイール14aと実質的に同じ回転数で回転駆動させる。
【0022】
以上のように構成された本実施形態では、傘歯車装置(反転装置)17が電動モータ6の回転力を用いて、第2のフライホイール14bを第1のフライホイール14aと逆方向に機械的に確実に回転駆動させることができるので、上記実施形態と同様に、必要な電気部品数を削減した状態で、第1及び第2のフライホイール14a,14bの慣性トルクを相殺することができ、上記実施形態での効果を同様に得ることができる。さらに、本実施形態では、第1及び第2のフライホイール14a,14bが同じ材料を用いて同一形状及び寸法に形成されているので、上記実施形態での効果に加えて、電力貯蔵装置1の部品点数をさらに削減することができるとともに、第2のフライホイールに対する歯部形成加工等を実施する必要がない。
【0023】
図3は、別の実施形態に係るフライホイール式電力貯蔵装置の要部構成を示す断面図である。図3において、この実施形態と図2に示した実施形態との主な相違点は、上記傘歯車装置17に代えてトラクションドライブ装置27を設けて、この装置27により第2のフライホイール24bを第1のフライホイール24aに対し逆方向に回転駆動させた点である。
図3に示すように、本実施形態では、ハウジング2内で回転自在な回転軸としての主軸23は、第1のフライホイール24aの内周面24a1が圧入されることにより当該ホイール24aと一体的に連結された第1軸部材23aと、第2のフライホイール24bの内周面24b1が圧入されることにより当該ホイール24bと一体的に連結された第2軸部材23bとを具備している。上記第1軸部材23a側には、発電可能な上記電動モータ6が取り付けられている。また、第1及び第2軸部材23a,23bの間には、上記反転装置としてのトラクションドライブ装置27が設置されている。
また、上記第1及び第2のフライホイール24a,24bは、それらの慣性モーメントが実質的に同一になるように構成されたものである。具体的には、これらの第1及び第2のフライホイール24a,24bは、同一の外形寸法及び軸方向寸法を有するように形成されているが、第2のフライホイール24bのトラクションドライブ装置27による減速(伝達ロス)に応じて、第1のフライホイール24aの内径部にスリットなどを設けて慣性モーメントの同一化を図っている。
【0024】
上記トラクションドライブ装置27は、第1及び第2軸部材23a,23bの各一端部側に取り付けられて、互いに対向配置されたトラクションローラ27a,27bと、これらのトラクションローラ27a,27bと転動自在に設けられるとともに、主軸23の軸中心に対し例えば90度間隔で円周等配された四個のトラクションローラ27cと、一端部側がハウジング2内の突起部2aに固定されるとともに、他端部側で上記の各トラクションローラ27cを回転可能に支持するピン部材27dとを備えている。そして、このトラクションドライブ装置27では、電動モータ6が第1軸部材23a及び第1のフライホイール24aを図のR1方向に回転させると、その第1軸部材23a側に設けられたトラクションローラ27aが同方向に回転するとともに、このローラ27aの回転に応じて上記の各トラクションローラ27cがローラ27a上を転動して同図のR3方向に回転する。さらに、この各トラクションローラ27cの回転に伴って、上記トラクションローラ27bが各ローラ27c上を転動して同図のR2方向に回転して、第2軸部材23b及び第2のフライホイール24bを同R2方向にかつ第1のフライホイール24aと実質的に同じ回転数で回転駆動させる。
【0025】
以上のように構成された本実施形態では、トラクションドライブ装置(反転装置)27が電動モータ6の回転力を用いて、第2のフライホイール24bを第1のフライホイール24aと逆方向に機械的に確実に回転駆動させることができるので、上記実施形態と同様に、必要な電気部品数を削減した状態で、第1及び第2のフライホイール24a,24bの慣性トルクを相殺することができ、図2に示した実施形態での効果を同様に得ることができる。しかも、図1に示した実施形態と異なり、第2のフライホイールに対する歯部形成加工等を実施する必要がない。
【0026】
尚、上記の説明では、車両に組み込まれる電力貯蔵装置を構成した場合について説明したが、本発明は発電可能な電動モータによって一の方向に回転駆動される第1のフライホイールに対して、反転装置が上記モータの回転力により第2のフライホイールを他の方向に回転駆動して、これらフライホイールで生じる慣性トルクが相殺するように当該ホイールを互いに逆方向に回転させるものであればよく、車両以外の鉄道等の他の交通手段や工場等の電気設備などに用いられる各種電力貯蔵装置に適用することができる。
また、上記の各実施形態の説明では、第1及び第2のフライホイールでの慣性トルクを互いに打ち消しあわせて完全に相殺する場合について説明したが、本発明は反転装置によって二つのフライホイールを互いに逆回転させるものであればよく、これらホイールでの慣性トルクを減殺するものでもよい。
また、上記の各実施形態の説明では、軸方向に上下二段に配置されたリング状の第1及び第2のフライホイールを有する構成について説明したが、本発明はフライホイールの設置数や形状等は上記のものに限定されるものではなく、例えば上記第1のフライホイール4に代えて、そのホイール4の1/2の慣性モーメントを有する二つのホイールを主軸3に一体的に取り付けて第1のフライホイールを構成してもよい。
【0027】
また、図1及び図3に示した実施形態では、第2のフライホイール5;24bの慣性モーメントが第1のフライホイール4;24aのものと実質的に同一になるように第1のホイール4;24aにスリットを設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば遊星歯車装置7やトラクションドライブ装置27が第2のフライホイール5;24bの回転速度を増速させて第1のフライホイール4のものより大きくすることにより、同じ軸方向寸法を有する第1及び第2のフライホイールの慣性トルクを相殺してもよいし、これら第1及び第2のホイールの外径寸法を変更してホイール重量を調整することで慣性トルクを相殺してもよく、その他の方法を適宜採用してもよい。
また、図2に示した実施形態では、主軸13を第1及び第2軸部材13a,13bを分割し、かつそれらの軸部材13a,13bの先端部に傘歯車17a,17bを設けた傘歯車装置17について説明したが、傘歯車装置はこれに限定されるものではなく、ハウジング2側に設けられた複数の傘小歯車に連結されるとともに、主軸が挿通される貫通孔を有するリング状の傘歯車を第1及び第2のフライホイールの各対向面に取り付ける構成でもよい。このように構成した場合は、主軸を二つの軸部材に分割する必要がない。
【0028】
また、図1〜図3の各実施形態における上記軸受手段は、転がり軸受または磁気軸受により構成されており、高速回転時での軸受損失を極力生じない状態で主軸を含む回転体を支承できるようになっている。また、磁気軸受を用いた場合、非常事態が生じたときのみ使用されるタッチダウン軸受が含まれており、上記磁気軸受に異常が生じた場合などにおいて、高速回転中の回転体がハウジング2の内面などと接触するのを防ぎ、回転体などに損傷が発生するのを防止できるようになっている。
また、各実施形態では、電動モータ6を主軸に永久磁石6bを設けた同期モータにより構成した場合について説明したが、例えば上記回転体に短絡環付ケイ素鋼板を設けた誘導モータを用いることもできる。
また、図2または図3の実施形態では、第1及び第2のフライホイールが回転軸としての主軸と一体的に回転するインナーロータタイプに反転装置(傘歯車装置またはトラクションドライブ装置)を適用した場合について説明したが、例えば上記リング状の傘歯車またはローラを用いることにより、第1及び第2のフライホイールが固定軸に対して所定隙間をおいて回転自在に配置されたアウターロータタイプに傘歯車装置またはトラクションドライブ装置を適用することもできる。
また、本発明の反転装置は、上記実施形態に記載されたものに限定されない。
【0029】
【発明の効果】
本発明のフライホイール式電力貯蔵装置によれば、各々一つの電動モータ及び反転装置により、慣性トルクが相殺するように第1及び第2のフライホイールを回転駆動しているので、電気部品数が少なくすることができるとともに、上記のフライホイールを互いに逆方向に確実に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るフライホイール式電力貯蔵装置の要部構成を示す断面図である。
【図2】別の実施形態に係るフライホイール式電力貯蔵装置の要部構成を示す断面図である。
【図3】別の実施形態に係るフライホイール式電力貯蔵装置の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 フライホイール式電力貯蔵装置
4、14a、24a 第1のフライホイール
5、14b、24b 第2のフライホイール
6 (発電可能な)電動モータ
7 遊星歯車装置(反転装置)
17 傘歯車装置(反転装置)
27 トラクションドライブ装置(反転装置)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power storage device capable of storing power by rotating a flywheel, and more particularly to a flywheel type power storage device suitable for in-vehicle use.
[0002]
[Prior art]
In vehicles such as electric vehicles and hybrid cars, an electric power storage device including a flywheel whose rotation speed is controlled by an electric motor capable of generating electric power is sometimes used.
In such a flywheel type power storage device, the electric motor converts the electric energy into the rotational kinetic energy of the wheel by increasing the rotation speed of the flywheel when charging, and stores the electric power when discharging. By functioning as a device, power can be supplied to the outside of the device.
[0003]
By the way, in the flywheel type power storage device as described above, the amount of power that can be stored in the device can be increased by increasing the weight of the flywheel or rotating the flywheel at a higher speed. However, when the amount of electric power is increased in this manner, the inertia torque generated in the wheel increases due to an increase in the weight of the flywheel and the like. For example, a rotating body including the wheel and a main shaft on which the wheel is rotatably provided. The gyro effect is also increased. For this reason, when the rotating body is subjected to disturbance such as vibration during traveling of the vehicle, a large gyro effect is generated, and an undesired force acts greatly on the vehicle body side of the traveling vehicle from the power storage device, and adversely affects the vehicle traveling There was a fear.
[0004]
Therefore, in the conventional device, two flywheels and an electric motor capable of generating electricity are provided on a fixed shaft, and the respective flywheels are rotated by the respective motors in directions opposite to each other, thereby canceling the inertia torque of the flywheels. In order to prevent the occurrence of an adverse effect on the running of the vehicle, there has been provided an apparatus (for example, see Patent Document 1).
Specifically, the two flywheels are formed to have the same moment of inertia by being formed of the same material and having the same shape and dimensions, and each flywheel is substantially the same by a corresponding electric motor. By rotating the flywheel in the reverse direction at a speed, the inertial torque generated by these flywheels is offset, and the above-mentioned adverse effects are prevented from appearing on the vehicle.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-281050 (
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional apparatus, two flywheels are driven to rotate using two electric motors, respectively. Therefore, it is necessary to control each of the motors separately, which complicates the control for making the rotation speed control the same. For this reason, it has been difficult to rotate these flywheels at substantially the same speed in opposite directions. Further, since two electric motors are used in this manner, electric parts connected to each motor, for example, electric wiring for functioning as a generator, and switching between the electric motor and the generator connected to this wiring are performed. Required number of electrical parts such as a switching device for switching.
[0007]
In view of the above-described conventional problems, the present invention can reduce the number of necessary electric motors and electric components, and can surely rotate two flywheels in opposite directions to each other. An object is to provide a power storage device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a flywheel type power storage device having first and second flywheels arranged coaxially,
An electric motor capable of generating electric power for rotating and driving the first flywheel;
The rotational force of the electric motor is transmitted to the second flywheel side, and the second flywheel is moved in the opposite direction to the first flywheel so that the inertia torque of the first and second flywheels is offset. And a reversing device for rotationally driving the flywheel.
[0009]
In the flywheel type power storage device configured as described above, when the electric motor rotationally drives the first flywheel, the reversing device uses the rotational force of the motor to cancel the inertia torque. In this way, the second flywheel can be reliably coaxially inverted with respect to the first flywheel. Further, compared to the above-described conventional example in which two electric motors capable of generating electricity are used, the number of necessary motors can be reduced to one, and the number of electric components required for the power storage device can be reduced to half or less.
[0010]
Further, in the flywheel type power storage device, the reversing device may be a planetary gear device.
In this case, the planetary gear device transmits the motor rotational force to the second flywheel by meshing the teeth of the planetary gear and the like included in the device, and the first and second flywheels are provided without providing the wheel motor. The wheels can be reliably rotated mechanically in opposite directions.
[0011]
In the flywheel type power storage device, the reversing device may be a bevel gear device.
In this case, the bevel gear device transmits the motor rotational force to the second flywheel by meshing the teeth of bevel gears and the like included in the device, and the first and second flywheels are provided without providing the wheel motor. The wheels can be reliably rotated mechanically in opposite directions. Also, by providing the bevel gear on, for example, a rotating shaft to which the first and second flywheels are rotatably connected, it is possible to use the same flywheel without forming a tooth portion on these flywheels. Therefore, the number of device parts can be further reduced.
[0012]
Further, in the flywheel type power storage device, the reversing device may be a traction drive device.
In this case, the motor rotational force is transmitted to the second flywheel by the traction force (traction force) of the rollers included in the drive device, and the first and second flywheels are reversed from each other without providing the wheel motor. It can be surely rotated in the direction mechanically.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a flywheel type power storage device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which a power storage device incorporated in a vehicle such as an electric vehicle is configured will be described.
[0014]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a main configuration of a flywheel type power storage device according to an embodiment of the present invention. In the figure, a power storage device 1 of the present embodiment includes a
[0015]
The power storage device 1 includes a stator winding 6a attached to the
At the time of discharging, the rotational kinetic energy is extracted as electric energy (regenerative power) by the
[0016]
The first flywheel 4 is made of a metal such as iron or a resin such as CFRP or a combination of a metal and a resin. The inner
The
The first and
[0017]
The
In addition to the above description, a configuration using a sun gear having a through-hole that is press-fitted into the outer peripheral surface of the
[0018]
In the flywheel type power storage device 1 of the present embodiment configured as described above, when the first flywheel 4 is rotated by the
[0019]
Further, in the present embodiment, since the
[0020]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a main configuration of a flywheel power storage device according to another embodiment. In FIG. 2, the main difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 1 is that a
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
The first and
[0021]
The
[0022]
In the present embodiment configured as described above, the bevel gear device (reversing device) 17 mechanically moves the
[0023]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a main configuration of a flywheel power storage device according to another embodiment. In FIG. 3, the main difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 2 is that a
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
Further, the first and
[0024]
The
[0025]
In the present embodiment configured as described above, the traction drive device (reversing device) 27 mechanically moves the
[0026]
In the above description, a case has been described in which an electric power storage device incorporated in a vehicle is configured. However, the present invention provides a first flywheel that is rotated in one direction by an electric motor capable of generating electric power. Any device may be used as long as the device drives the second flywheel to rotate in the other direction by the rotational force of the motor, and rotates the wheels in opposite directions so that the inertia torque generated by these flywheels cancels out. The present invention can be applied to various power storage devices used for other transportation means other than vehicles, such as railways, and electric facilities such as factories.
Further, in the description of each of the above embodiments, a case has been described in which the inertia torques of the first and second flywheels are mutually canceled to completely cancel each other. What is necessary is just to reverse the rotation, and it is also possible to reduce the inertia torque of these wheels.
Further, in the description of each of the above-described embodiments, the configuration having the ring-shaped first and second flywheels arranged in the upper and lower stages in the axial direction is described. However, the present invention is not limited to the above-described one. For example, instead of the first flywheel 4, two wheels having a moment of inertia of の of the One flywheel may be configured.
[0027]
Also, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, the first flywheel 4; 24b is designed so that the moment of inertia of the
In the embodiment shown in FIG. 2, the
[0028]
The bearing means in each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 is constituted by a rolling bearing or a magnetic bearing, and can support a rotating body including a main shaft in a state where bearing loss during high-speed rotation is minimized. It has become. When a magnetic bearing is used, a touch-down bearing used only when an emergency occurs is included. In the case where an abnormality occurs in the magnetic bearing, for example, the rotating body rotating at a high speed rotates the
Further, in each of the embodiments, the case where the
In the embodiment shown in FIG. 2 or FIG. 3, the reversing device (bevel gear device or traction drive device) is applied to an inner rotor type in which the first and second flywheels rotate integrally with a main shaft as a rotation shaft. Although the case has been described, for example, by using the above-mentioned ring-shaped bevel gears or rollers, an outer rotor type in which the first and second flywheels are rotatably arranged with a predetermined gap with respect to the fixed shaft is provided. A gear device or a traction drive device can also be applied.
The reversing device of the present invention is not limited to the one described in the above embodiment.
[0029]
【The invention's effect】
According to the flywheel type power storage device of the present invention, the first and second flywheels are rotationally driven by one electric motor and one reversing device so as to cancel the inertia torque. It is possible to reduce the number of rotations and to surely rotate the flywheels in directions opposite to each other.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a flywheel type power storage device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of a flywheel power storage device according to another embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of a flywheel power storage device according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flywheel type electric
17 Bevel gear device (reversing device)
27 Traction drive device (reversing device)
Claims (4)
前記第1のフライホイールを回転駆動する発電可能な電動モータと、
前記電動モータの回転力を前記第2のフライホイール側に伝えるとともに、前記第1及び第2のフライホイールの慣性トルクが相殺されるように前記第1のフライホイールと反対方向に当該第2のフライホイールを回転駆動させる反転装置とを備えたことを特徴とするフライホイール式電力貯蔵装置。A flywheel type power storage device having first and second flywheels arranged coaxially,
An electric motor capable of generating electric power for rotating and driving the first flywheel;
The rotational force of the electric motor is transmitted to the second flywheel side, and the second flywheel is moved in the opposite direction to the first flywheel so that the inertia torque of the first and second flywheels is offset. A flywheel type power storage device comprising: a reversing device for driving a flywheel to rotate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003095049A JP2004304920A (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Flywheel power storing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003095049A JP2004304920A (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Flywheel power storing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004304920A true JP2004304920A (en) | 2004-10-28 |
Family
ID=33407465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003095049A Pending JP2004304920A (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Flywheel power storing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004304920A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009501114A (en) * | 2005-07-14 | 2009-01-15 | イェフィム・ケレス | Differential propulsion mechanism |
GB2462489A (en) * | 2008-08-12 | 2010-02-17 | Managed Technologies Ltd | A flywheel kinetic energy recovery and storage apparatus |
JPWO2010073743A1 (en) * | 2008-12-25 | 2012-06-14 | のあい株式会社 | Coaxial reversal type coreless generator |
CN103715819A (en) * | 2013-04-27 | 2014-04-09 | 东北林业大学 | Two level flywheel energy storage device |
CN107696857A (en) * | 2017-10-11 | 2018-02-16 | 烟台工程职业技术学院 | A kind of automobile mechanical economizer |
CN111268178A (en) * | 2020-03-16 | 2020-06-12 | 北京微动航科技术有限公司 | Satellite attitude control flying wheel pair, satellite attitude control system and satellite |
-
2003
- 2003-03-31 JP JP2003095049A patent/JP2004304920A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009501114A (en) * | 2005-07-14 | 2009-01-15 | イェフィム・ケレス | Differential propulsion mechanism |
GB2462489A (en) * | 2008-08-12 | 2010-02-17 | Managed Technologies Ltd | A flywheel kinetic energy recovery and storage apparatus |
GB2462489B (en) * | 2008-08-12 | 2012-07-04 | Managed Technologies Ltd | Kinetic energy recovery and storage apparatus |
JPWO2010073743A1 (en) * | 2008-12-25 | 2012-06-14 | のあい株式会社 | Coaxial reversal type coreless generator |
CN103715819A (en) * | 2013-04-27 | 2014-04-09 | 东北林业大学 | Two level flywheel energy storage device |
CN103715819B (en) * | 2013-04-27 | 2014-10-22 | 东北林业大学 | Two level flywheel energy storage device |
CN107696857A (en) * | 2017-10-11 | 2018-02-16 | 烟台工程职业技术学院 | A kind of automobile mechanical economizer |
CN107696857B (en) * | 2017-10-11 | 2019-07-23 | 烟台工程职业技术学院 | A kind of automobile mechanical economizer |
CN111268178A (en) * | 2020-03-16 | 2020-06-12 | 北京微动航科技术有限公司 | Satellite attitude control flying wheel pair, satellite attitude control system and satellite |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4799199B2 (en) | In-wheel motor drive device | |
JP3993050B2 (en) | Drive unit and automobile equipped with the unit | |
JP4693327B2 (en) | Electric drive device for vehicle | |
CN102112333B (en) | Vehicle drive device | |
JP6065726B2 (en) | Driving force distribution device | |
JP4260799B2 (en) | Electric motor and method for driving electric motor | |
WO2012096308A1 (en) | Motor drive force transmission device | |
JPWO2012086036A1 (en) | Power transmission device for vehicle | |
JP2007218407A (en) | Vehicle driving unit | |
CN101657954A (en) | Nested variable field dynamoelectric machine | |
JP5342671B2 (en) | Power output device | |
KR940006840A (en) | Drive systems for electric vehicles | |
JPWO2013069098A1 (en) | Power transmission device for vehicle | |
JP2006175902A (en) | Traveling body having electric motor wheel | |
WO2012161136A1 (en) | Drive device for vehicle with electric motor | |
JP2015515581A (en) | Drive shaft device for electrically driven vehicle | |
JPH08340663A (en) | Vehicle drive device and drive control method thereof | |
JP2004304920A (en) | Flywheel power storing device | |
JP2008253004A (en) | Vehicle drive device | |
JP5263577B2 (en) | Vehicle drive actuator | |
JP2012233511A (en) | Vehicle driving device | |
JP5409748B2 (en) | Power transmission device | |
JP4573140B1 (en) | Electric drive / transmission device for vehicles | |
JP2023086034A (en) | Driving device | |
JP2004046023A (en) | Method of driving rotating body by rotary electric machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090602 |