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公開番号2025164637
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024080581
出願日2024-05-17
発明の名称フライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置
出願人個人
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 7/02 20060101AFI20251023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】フライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置を提供する。
【解決手段】フライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置は結合部、装着ボックス、リニアモジュールおよび二つのブロック状錘を備える。装着ボックスは結合部を囲むように結合部に連結される。リニアモジュールは装着ボックスに配置される。二つのブロック状錘はリニアモジュールに連結され、結合部に相対する側に据えられたうえでフライホイール装置の回転に伴ってリニアモジュールに沿って結合部の近くまで移動するか、結合部から離れて移動する。フライホイール装置の回転が加速する際、二つのブロック状錘はフライホイール装置の加速に伴って結合部から離れて移動する。フライホイール装置が慣性回転する際、二つのブロック状錘はフライホイール装置の減速に伴って結合部の近くまで移動する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
結合部、装着ボックス、リニアモジュールおよび二つのブロック状錘を備え、
前記装着ボックスは前記結合部を囲むように前記結合部に連結され、
前記リニアモジュールは前記装着ボックスに配置され、
二つの前記ブロック状錘は前記リニアモジュールに連結され、前記結合部に相対する側に据えられたうえでフライホイール装置の回転に伴って前記リニアモジュールに沿って前記結合部の近くまで移動するか、前記結合部から離れて移動し、
前記フライホイール装置の回転が加速する際、二つの前記ブロック状錘は前記フライホイール装置の加速に伴って前記結合部から離れて移動し、
前記フライホイール装置が慣性回転する際、二つの前記ブロック状錘は前記フライホイール装置の減速に伴って前記結合部の近くまで移動することを特徴とするフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
二つの前記ブロック状錘は前記結合部の軸孔の軸の中心に垂直する方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
【請求項３】
前記装着ボックスは円形底板、環状壁、二つの第一ベアリングおよび二つの第二ベアリングを有し、前記環状壁は前記円形底板の周りに沿って環状に連結され、二つの前記第一ベアリングおよび二つの前記第二ベアリングは前記環状壁に配置され、
前記結合部は前記円形底板の中央に据えられ、
前記リニアモジュールは第一ボールねじおよび第二ボールねじを有し、前記第一ボールねじは二つの前記第一ベアリングに回転可能に連結され、前記第二ボールねじは二つの前記第二ベアリングに回転可能に連結され、
二つの前記ブロック状錘は前記第一ボールねじおよび前記第二ボールねじに連結されることを特徴とする請求項１に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
【請求項４】
前記第一ボールねじおよび前記第二ボールねじはそれぞれ軸部および二つのボールナットを有し、前記第一ボールねじおよび前記第二ボールねじの前記軸部は二つの前記第一ベアリングおよび二つの前記第二ベアリングに回転可能に連結され、それぞれ中間部位および前記中間部位の両側に位置する右ねじ部および左ねじ部を有し、二つの前記ボールナットはそれぞれ前記右ねじ部および前記左ねじ部に締め付けられ、
二つの前記ブロック状錘はそれぞれ二つの前記ボールねじの前記ボールナットに連結され、かつ前記右ねじ部および前記左ねじ部に据えられることを特徴とする請求項３に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
【請求項５】
二つの前記ブロック状錘はそれぞれ本体および二つの翼部を有し、二つの前記翼部は前記本体に連結され、かつ前記本体の相対する両側に据えられ、
二つの前記ブロック状錘は前記本体が前記結合部に向かい、二つの前記翼部が二つの前記ボールねじの前記ボールナットに連結されることを特徴とする請求項４に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
【請求項６】
前記リニアモジュールは一つ以上のリニアスライドを有し、前記リニアスライドは前記第一ボールねじおよび前記第二ボールねじに平行して前記円形底板および二つの前記ブロック状錘との間に装着されることを特徴とする請求項３に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
【請求項７】
さらに一つ以上の弾性部材を備え、
前記弾性部材は二つの前記ブロック状錘に連結されることを特徴とする請求項１に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
【請求項８】
前記装着ボックスはさらに蓋を有し、前記蓋は前記環状壁に被さることを特徴とする請求項３に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。
【請求項９】
前記結合部は前記装着ボックスの中央に据えられることを特徴とする請求項１に記載のフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライホイールエネルギー変換設備に関し、詳しくはフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置に関するものである。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
フライホイールエネルギー変換システム、即ちフライホイールに蓄えられるエネルギーを電気エネルギーに変換する方法は風力、水力、畜力またはモーターの駆動力などの外力によってフライホイールを回転させるとともにエネルギーをフライホイールに蓄えることである。フライホイールに蓄えられるエネルギーとフライホイールの回転速度とは正の相関にある。
【０００３】
フライホイールの回転エネルギーを維持するために、特許文献１により開示された低消費電力発電装置はフライホイールの回転運動の慣性を二つのモーターで維持し、フライホイールに発電機を設置して電気を発生させるものである。しかし、特許文献１は構造が複雑であり、発電機の配置位置および配線を配慮しなければならないため、フライホイールの設計、組立およびメンテンナスの難易度を上げてしまう。
【０００４】
フライホイールの回転速度は回転エネルギーに関わる。フライホイールの質量はフライホイールの蓄える回転エネルギーに影響する。
フライホイールの回転トルクは固定トルクおよび可変トルクに分けられる。
固定トルクのフライホイールの質量は一定である。
可変トルクのフライホイールの質量は回転に伴って変化する。
可変トルクのフライホイールには稼働中に回転トルクを調整することができるが、フライホイールの回転に伴って変化する回転トルクのバランスが取れないということが深刻な問題になる。
それに対し、特許文献２により開示された慣性比適応型慣性装置の設計方法は遠心力とスプリングの復元力とのバランスによってフライホイールの径方向におけるマスブロックの位置を決め、システムの振動にバランスを維持させることである。
バランスを維持するという問題のため、現今のフライホイールエネルギー変換システムは構造が固定されたフライホイールによって稼働し、質量の大きいフライホイールを駆動するモーターの消費電力が比較的大きい。
質量の比較的小さいフライホイールを使用する場合、比較的小さい消費電力でフライホイールを駆動することはできるが、フライホイールによって蓄えられるエネルギーは増加できないため、エネルギー生成には役立たない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許１０，１２２，２４０号公報
米国特許２０２２０１６３０９４公開号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した欠点に鑑み、回転中のフライホイール装置全体のブロック状錘を調整することによってフライホイール装置の回転エネルギーを向上させるフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、フライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置は結合部、装着ボックス、リニアモジュールおよび二つのブロック状錘を備える。装着ボックスは結合部を囲むように結合部に連結される。リニアモジュールは装着ボックスに配置される。二つのブロック状錘はリニアモジュールに連結され、結合部に相対する側に据えられたうえでフライホイール装置の回転に伴ってリニアモジュールに沿って結合部の近くまで移動するか、結合部から離れて移動する。フライホイール装置の回転が加速する際、二つのブロック状錘はフライホイール装置の加速に伴って結合部から離れて移動する。フライホイール装置が慣性回転する際、二つのブロック状錘はフライホイール装置の減速に伴って結合部の近くまで移動する。
【０００８】
詳しく言えば、本発明によるフライホイールエネルギー変換設備のフライホイール装置において、二つのブロック状錘はフライホイール装置の加速に伴って結合部、即ち回転の中心から離れて移動する。つまり、フライホイール装置の錘が結合部から離れて遠く移動すれば、比較的大きい回転トルクによって回転エネルギーのエネルギー密度を増大させることができる。またフライホイール装置が慣性回転する際、二つのブロック状錘は結合部から離れた部位から結合部の近く、即ち回転の中心まで移動するため、回転トルクの低減によって起動または再加速時の消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施形態による回転電気機械を示す斜視図である。
本発明の一実施形態による回転電気機械を示す断面図である。
本発明の一実施形態による回転電気機械の一部分を示す分解斜視図である。
図３中の左側のフライホイール装置を示す斜視図である。
図３中の右側のフライホイール装置を示す分解斜視図である。
図５のフライホイール装置の結合部、第一ボルトおよび第二ボルトが装着ボックスに装着された後の状態を上から見た平面図である。
図５のフライホイール装置の二つのブロック状錘が互いに近い距離を保つ状態を上から見た平面図である。
図５のフライホイール装置の二つのブロック状錘が互いに遠く離れる状態を上から見た平面図である。
本発明の別の実施形態においてのフライホイール装置を示す分解斜視図である。
図９のフライホイール装置の結合部、第一ボルト、第二ボルトおよび二つのリニアスライドが装着ボックスに装着された後の状態を上から見た平面図である。
図９のフライホイール装置を上から見た平面図である。
図１１中における１２―１２線に沿った断面図である。
図１１中における１３―１３線に沿った断面図である。
図１の回転装置の一部分を示す分解斜視図である。
図２に基づいて回転電気機械と電力システムとを接続し、稼働させる状態を示す断面図である。
本発明の別の実施形態においての回転装置（図１１参照）を上から見た断面図である。
図１６の回転装置を採用した回転電気機械と電力システムとを接続して稼働させる状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による回転電気機械を図面に基づいて説明する。
なお明細書において、技術特徴に関わる固定方式、連結方式または接続方式は直接法に限らず、間接法であってもよい。
上下、左右、頂部、底部、内側、外側などの方向性用語は図面中の部品の間の位置関係に基づいて表現される。
第一、第二、第三などの数字は技術特徴を限定できず、数量を表示するだけである。
（【００１１】以降は省略されています）

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