專(zhuān)利名稱(chēng)：飛輪發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用飛輪的回轉(zhuǎn)動(dòng)能的飛輪發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
飛輪發(fā)電機(jī)是一種，它將存儲(chǔ)在耦合于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。也就是說(shuō)，飛輪發(fā)電機(jī)利用一種系統(tǒng)，通過(guò)這種系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)化成具有較大慣性力矩的物體的旋轉(zhuǎn)能量以存儲(chǔ)能量。總地來(lái)說(shuō)，飛輪發(fā)電機(jī)經(jīng)常在需要脈沖式大電功率時(shí)將電能提供給負(fù)載。
例如，藉由磁場(chǎng)約束等離子體的核聚變系統(tǒng)有時(shí)在幾秒的短時(shí)間內(nèi)提供數(shù)十萬(wàn)kw的電力，由于對(duì)電力系統(tǒng)的影響太大，因此不宜從電力系統(tǒng)直接獲得這類(lèi)脈沖式電功率。因此，在這種電力系統(tǒng)的領(lǐng)域中采用飛輪發(fā)電機(jī)。該飛輪發(fā)電機(jī)工作呈如下的這么一個(gè)周期，該周期包括在幾分鐘時(shí)間間隔內(nèi)增加發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)以將動(dòng)能存儲(chǔ)在飛輪中，并將存儲(chǔ)在飛輪中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能而提供給負(fù)載從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的減少。
通常，傳統(tǒng)的飛輪發(fā)電機(jī)將用于驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)直接耦合于發(fā)電機(jī)。來(lái)自發(fā)電機(jī)的輸出獨(dú)立于電力系統(tǒng)，并且飛輪發(fā)電機(jī)還隨著對(duì)負(fù)載的供電而改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，由此頻率同步于其轉(zhuǎn)數(shù)而變化。
圖7示出這種傳統(tǒng)飛輪發(fā)電機(jī)的控制裝置的配置圖。飛輪發(fā)電機(jī)51由用于驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)52驅(qū)動(dòng)以將動(dòng)能存儲(chǔ)在飛輪發(fā)電機(jī)51中。電動(dòng)機(jī)52通過(guò)斷路器54a連接于電力系統(tǒng)的受電端母線53并由謝爾必斯裝置55根據(jù)來(lái)自用于檢測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)子56的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)控制。謝爾必斯裝置55進(jìn)行電動(dòng)機(jī)52的次級(jí)勵(lì)磁控制以使產(chǎn)生在次級(jí)側(cè)的次級(jí)電能的一部分通過(guò)斷路器54b在母線53上再次產(chǎn)生。
為了將電力從飛輪發(fā)電機(jī)51提供給負(fù)載57，發(fā)電機(jī)51由勵(lì)磁裝置58勵(lì)磁以產(chǎn)生電功率并將其提供給負(fù)載57以減少其自身的轉(zhuǎn)數(shù)。發(fā)電機(jī)51通過(guò)斷路器54c將勵(lì)磁電源從母線53提供給勵(lì)磁裝置58(例如參閱2001-258294號(hào)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本)。
關(guān)于飛輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)飛輪發(fā)電機(jī)中，除了將飛輪安裝于普通凸極型發(fā)電機(jī)以用普通軸承在大氣中運(yùn)作外，還公開(kāi)了在一封閉容器內(nèi)使用由懸浮磁體和由面向懸浮磁體定位的高溫超導(dǎo)體制成的懸浮塊構(gòu)成的磁軸并通過(guò)將密封容器中轉(zhuǎn)子的周?chē)鷼鈮涸O(shè)置在0.1atm-0.4atm范圍內(nèi)而使飛輪發(fā)電機(jī)工作的技術(shù)(例如參閱6-303738號(hào)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本)。
在這種傳統(tǒng)飛輪發(fā)電機(jī)中，飛輪重量越重，能量存儲(chǔ)量越大，另一方面，軸承處的機(jī)械損失等也越大。因此，在對(duì)飛輪發(fā)電機(jī)使用普通軸承時(shí)，對(duì)大輸出的要求造成軸承處的大機(jī)械損失并造成飛輪發(fā)電機(jī)效率的降低。
如上面給出的后一篇專(zhuān)利文獻(xiàn)所揭示的那樣，在一封閉容器內(nèi)使用由懸浮磁體和由面向懸浮磁體定位的高溫超導(dǎo)體制成的懸浮塊構(gòu)成的磁軸的技術(shù)需要大規(guī)模的用以使高溫超導(dǎo)體充分地工作的裝置。
如上所述，用于將飛輪發(fā)電機(jī)容納在密封容器內(nèi)的系統(tǒng)不是較佳的，這是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)會(huì)變得復(fù)雜和龐大，并且該系統(tǒng)在工作維護(hù)和檢查以及在其后再次啟動(dòng)會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于前述情況而作出的，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供即使在大氣中也能獲得很好效率的飛輪發(fā)電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的飛輪發(fā)電機(jī)包括啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)；由啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪轉(zhuǎn)軸；通過(guò)與飛輪轉(zhuǎn)軸耦合而轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪；以基本相等的距離設(shè)置在飛輪外圓周部分上的多個(gè)永久磁體；沿其直徑方向設(shè)置在飛輪兩側(cè)固定位置以朝向永久磁體的一對(duì)電磁體；以及可轉(zhuǎn)動(dòng)地由飛輪轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
在上述飛輪發(fā)電機(jī)中，飛輪包括兩塊彼此平行地設(shè)置的圓板；多個(gè)支承板，用來(lái)將兩塊圓板彼此接合在其外圓周部分上；以及分別支承在多個(gè)支承板上的永久磁體。
另外，在飛輪發(fā)電機(jī)中，飛輪轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一和第二離合器分別耦合于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
此外，在飛輪發(fā)電機(jī)中，永久磁體和電磁體的朝向表面以預(yù)設(shè)傾角設(shè)置。
此外，在飛輪發(fā)電機(jī)中，每個(gè)傾角不超過(guò)30°。
此外，在飛輪發(fā)電機(jī)中，每個(gè)傾角接近22.5°。
此外，在飛輪發(fā)電機(jī)中，第一和第二離合器是電磁式離合器。
此外，在飛輪發(fā)電機(jī)中，偶數(shù)個(gè)永久磁體被設(shè)置在飛輪外圓周部分上。
此外，在飛輪發(fā)電機(jī)中，電磁體和永久磁體朝向表面之間的最小間隙為1mm。
下面將在說(shuō)明書(shū)中對(duì)本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行闡述，其部分可從說(shuō)明中看出，或通過(guò)對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐而得知?？赏ㄟ^(guò)之后特別指出的手段和組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。


包括于此并作為說(shuō)明書(shū)一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與上面給出的一般說(shuō)明以及下面給出實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
圖1是表示本發(fā)明的飛輪發(fā)電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示例性側(cè)視圖；圖2是圖1所示飛輪發(fā)電機(jī)的示例性平面圖；圖3是圖1所示飛輪的示例性水平橫截面圖；圖4是表示圖3所示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的測(cè)得轉(zhuǎn)矩的示例性曲線圖；圖5是圖3所示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的示例性局部放大視圖；圖6是用來(lái)計(jì)算運(yùn)作飛輪發(fā)電機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)矩的示例性說(shuō)明圖；圖7是表示使用傳統(tǒng)飛輪發(fā)電機(jī)的示例性方框圖；
具體實(shí)施例方式
下文中，將接合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的飛輪發(fā)電機(jī)的概略配置的示例性側(cè)視圖，圖2是其示例性平面圖。
本實(shí)施例的飛輪發(fā)電機(jī)1包括三段角結(jié)構(gòu)2、3、4，它們分別沿垂直方向設(shè)置在上段位置、中段位置和下段位置。如圖2所示，上段角結(jié)構(gòu)2由彼此接合以形成三角形平面形狀的三個(gè)臂2a組成。上段軸承5通過(guò)三個(gè)軸承支承臂5a由三個(gè)臂2a支承在上段角結(jié)構(gòu)2的中央部分。中段角結(jié)構(gòu)3也具有與上段角結(jié)構(gòu)2近乎相同的結(jié)構(gòu)。即如圖3部分地所示，中段角結(jié)構(gòu)3由彼此接合以使其平面形狀為三角形的三個(gè)臂3a構(gòu)成。中段軸承6通過(guò)三個(gè)軸承支承臂6a由三個(gè)臂3a支承在中段角結(jié)構(gòu)3的中央部分。下段角結(jié)構(gòu)4也具有與上段角結(jié)構(gòu)2近乎相同的結(jié)構(gòu)。即如圖3部分地所示，下段角結(jié)構(gòu)4由彼此接合以使其平面形狀為三角形的三個(gè)臂4a構(gòu)成。下段軸承7通過(guò)三個(gè)軸承支承臂7a由三個(gè)臂4a支承在下段角結(jié)構(gòu)4的中央部分。
角結(jié)構(gòu)2、3、4的頂部固定于三個(gè)固定柱8，這些固定柱8分別以直立狀態(tài)形成在底座9上，并且這三段的角結(jié)構(gòu)2、3、4彼此一體地接合。
飛輪11固定于飛輪轉(zhuǎn)軸11a，該飛輪轉(zhuǎn)軸11a藉由輪轂12繞設(shè)置在上段角結(jié)構(gòu)2的上段軸承5以及設(shè)置在中段角結(jié)構(gòu)3的中段軸承6樞轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸11a從中段軸承6向下延伸并且其下段與第一電磁離合器13耦合。第一電磁離合器13也與第一傳動(dòng)滑動(dòng)軸14a耦合。因此，滑輪轉(zhuǎn)軸11a和第一滑輪轉(zhuǎn)軸14a根據(jù)第一電磁離合器13的合/開(kāi)而接合或分離，結(jié)果電力被傳輸或切斷。
第一滑輪14通過(guò)傳動(dòng)帶15耦合于固定在中段角結(jié)構(gòu)3的下表面上的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16。因此傳動(dòng)帶15將電能從啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16傳送到第一滑輪14。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16例如為使用倒相器的2.2kw的兩極型電動(dòng)機(jī)并且其轉(zhuǎn)數(shù)為3400rpm。
飛輪11是籃形轉(zhuǎn)子，其中兩塊金屬圓板11b彼此平行地支承于多個(gè)鐵制支承板17的薄片上。這里，支承板17由18塊薄片構(gòu)成并基本以20°等角度地設(shè)置在各圓板11b的外緣上。每個(gè)板狀永久磁體18在每個(gè)支承板17的中央部分附近沿垂直方向固定在薄片的表面上。
圖3是圖1所示飛輪11的水平橫截面圖。如圖3所示，支承板17的每個(gè)板表面不垂直于飛輪11各半徑方向并與之形成傾斜。固定于支承板17板表面上的每個(gè)板狀永久磁體18的板表面也與半徑方向形成傾斜。飛輪11的半徑方向和永久磁體18的板表面之間的交角處的傾斜角為67.5°，而在形成飛輪11外緣的圓切線方向和永久磁體18的板表面之間的交角處的傾斜角為22.5°。
一對(duì)電磁體19沿飛輪11的直徑方向被設(shè)置在飛輪11兩側(cè)的固定位置，設(shè)置成朝向永久磁體18。
圖5是示出固定于飛輪外圓周部分的永久磁體18和設(shè)置成朝向永久磁體18的電磁體19之間位置關(guān)系的局部放大圖。永久磁體18的形狀為其水平橫截面為具有長(zhǎng)邊18a和短邊18b的矩形，并且邊18a、18b相交的每個(gè)角18c被設(shè)置在飛輪11的外周緣C上。這里，飛輪11的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由箭頭A指示。長(zhǎng)邊18a傾斜地設(shè)置以使其更靠近中央側(cè)而不是朝向轉(zhuǎn)動(dòng)方向的外緣C。對(duì)傾角而言，可由實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)前述角度是較佳的。
另一方面，該對(duì)電磁體19對(duì)被設(shè)置在面對(duì)永久磁體18的位置，永久磁體18被固定在飛輪11的外圓周部分上并具有預(yù)設(shè)間隙。如圖3所示，電磁體19被分別設(shè)置在橫貫飛輪11的直徑線(未圖示)上的兩相對(duì)側(cè)上。在圖中未示出，該對(duì)電磁體19對(duì)由固定柱18支承，固定柱將角結(jié)構(gòu)2、3、4固定于飛輪11的外緣上。
通過(guò)上面給出的配置，各永久磁體18和電磁體19構(gòu)成用于電動(dòng)機(jī)的磁路。換句話(huà)說(shuō)，磁體18作為轉(zhuǎn)子，一對(duì)電磁體19作為定子，而將脈沖信號(hào)提供給該對(duì)電磁體19則構(gòu)成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(脈沖電動(dòng)機(jī))。例如當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)為400rpm時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪11。
在第一滑輪14的下部，作為盤(pán)式斷路器工作的短路盤(pán)(break disk)21固定于第一滑輪轉(zhuǎn)軸14a，而第二電磁離合器22耦合于轉(zhuǎn)軸14a的下段。第二電磁離合器22的相對(duì)端固定于滑輪轉(zhuǎn)軸23a，其下端通過(guò)下段軸承7樞轉(zhuǎn)。第二滑輪23固定于第二滑輪轉(zhuǎn)軸23a。傳動(dòng)皮帶25將第二滑輪23與固定于發(fā)電機(jī)26轉(zhuǎn)軸的發(fā)電機(jī)滑輪27耦合。隨發(fā)電機(jī)滑輪27的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)電機(jī)26具有例如7.5kw的額定功率，30Hz的AC頻率以及600rpm的轉(zhuǎn)數(shù)。
此后，將對(duì)具有上述配置的飛輪11的發(fā)電機(jī)26的操作分成三個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(步驟1啟動(dòng)步驟)發(fā)電機(jī)26閉合第一離合器13以在第二離合器22脫開(kāi)的狀態(tài)下使啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將其轉(zhuǎn)矩通過(guò)傳動(dòng)帶15和第一滑輪14傳給第一滑輪轉(zhuǎn)軸14a以使其轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，第一離合器13已接合，第一滑輪轉(zhuǎn)軸14a和飛輪轉(zhuǎn)軸11a彼此耦合。第一滑輪轉(zhuǎn)軸14a的轉(zhuǎn)動(dòng)由此被傳遞給飛輪轉(zhuǎn)軸11a以使其轉(zhuǎn)動(dòng)并進(jìn)一步使固定于飛輪轉(zhuǎn)軸11a的飛輪11轉(zhuǎn)動(dòng)。
(步驟2飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)步驟)在飛輪11的轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始后，發(fā)電機(jī)26打開(kāi)第一離合器13以使飛輪轉(zhuǎn)軸11a從第一滑輪14的轉(zhuǎn)軸14a上脫開(kāi)。在這種狀態(tài)下，該對(duì)電磁體19由脈沖信號(hào)發(fā)生器(未圖示)提供以脈動(dòng)電流。在每個(gè)永久磁體18因?yàn)轱w輪11的轉(zhuǎn)動(dòng)而剛通過(guò)面向各電磁體19的位置時(shí)，脈動(dòng)電流被施加。作為由來(lái)自電磁體19的脈沖信號(hào)產(chǎn)生的勵(lì)磁的結(jié)果，在電磁體19和永久磁體18之間產(chǎn)生的斥力沿其旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)一步將轉(zhuǎn)矩施加予飛輪11。
圖4是示出永久磁體18相對(duì)于設(shè)置在飛輪11上的電磁體19的相對(duì)位置和轉(zhuǎn)矩(甩出力)之間關(guān)系的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。在測(cè)量期間，每個(gè)永久磁體18的板面被設(shè)置在不傾斜于飛輪11半徑方向而與其正交的狀態(tài)，并且在永久磁體18和電磁體19之間沿半徑方向的每個(gè)相對(duì)間隙被保持在1mm。圖4的橫軸表示沿飛輪11的旋轉(zhuǎn)方向的永久磁體18和電磁體19之間0-22mm的距離(mm)，而縱軸表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩(kg)。
如圖4所示，當(dāng)永久磁體18和電磁體19之間沿旋轉(zhuǎn)方向的距離在8mm左右時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩達(dá)到8kg左右的最大值。當(dāng)永久磁體18經(jīng)過(guò)朝向電磁體19的位置(入口側(cè))前、永久磁體18和電磁體19之間的距離變?yōu)?mm時(shí)，則最大轉(zhuǎn)矩以拉力的形式產(chǎn)生，而當(dāng)永久磁體18經(jīng)過(guò)朝向電磁體19的位置(出口側(cè))后，永久磁體18和電磁體19之間的距離變成8mm時(shí)，則最大力矩以作用力的形式產(chǎn)生。然而，在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖5所示，永久磁體18的每個(gè)板表面傾斜于飛輪11的半徑方向，而每當(dāng)永久磁體18由于飛輪11的轉(zhuǎn)動(dòng)而剛通過(guò)與電磁體19相對(duì)的位置時(shí)，脈動(dòng)電流被施加。換句話(huà)說(shuō)，如果在出口側(cè)對(duì)電磁體19施加脈動(dòng)電流，在轉(zhuǎn)矩作用于永久磁體18的外緣側(cè)18a后，發(fā)電機(jī)26也可連續(xù)地將轉(zhuǎn)矩作用于永久磁體18的18b側(cè)。這種作用允許發(fā)電機(jī)26將很強(qiáng)的甩出力施加于永久磁體18。這個(gè)事實(shí)也是藉由實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的。
在飛輪11的轉(zhuǎn)速達(dá)到足夠轉(zhuǎn)速后，即使當(dāng)發(fā)電機(jī)26停止將脈動(dòng)電流施加于電磁體19，飛輪11由于慣性而在預(yù)設(shè)時(shí)間間隔內(nèi)保持旋轉(zhuǎn)。
(步驟3發(fā)電步驟)當(dāng)飛輪11達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)26使第一和第二離合器13、22進(jìn)入閉合狀態(tài)。兩離合器13、22的操作使飛輪轉(zhuǎn)軸11a、第一滑輪轉(zhuǎn)軸14a和第二滑輪轉(zhuǎn)軸23a之間彼此接合。該接合導(dǎo)致將飛輪11的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)飛輪轉(zhuǎn)軸11a和第一滑輪轉(zhuǎn)軸14a傳遞給第二滑輪轉(zhuǎn)軸23a以使第二滑輪轉(zhuǎn)軸23a轉(zhuǎn)動(dòng)。第二滑輪轉(zhuǎn)軸23a的轉(zhuǎn)動(dòng)使第二滑輪23轉(zhuǎn)動(dòng)并進(jìn)一步通過(guò)傳動(dòng)帶23而使發(fā)電機(jī)滑輪27轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)滑輪27固定于發(fā)電機(jī)26的轉(zhuǎn)軸，發(fā)電機(jī)26產(chǎn)生電力?？赏ㄟ^(guò)操作斷路盤(pán)21而使發(fā)電機(jī)26停止。
接著，將結(jié)合圖6所示本發(fā)明的飛輪發(fā)電機(jī)的示意圖對(duì)飛輪發(fā)電機(jī)1工作時(shí)作用于飛輪轉(zhuǎn)軸11a上的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行說(shuō)明。在圖6中，兩個(gè)離合器13、22在發(fā)電時(shí)處于閉合狀態(tài)。因此，每根轉(zhuǎn)軸11a、14a、23a被認(rèn)為是單根軸，在圖6中將離合器13、22省去。
飛輪轉(zhuǎn)軸11a的轉(zhuǎn)矩(TF)為來(lái)自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)矩(TA)和來(lái)自形成在飛輪11外圓周部分上的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩(TB)之和。下面將逐次對(duì)轉(zhuǎn)矩(TF)、(TA)和(TB)進(jìn)行說(shuō)明。
(a)來(lái)自飛輪轉(zhuǎn)軸11a的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)矩(TA)轉(zhuǎn)矩(TF)、(TA)和(TB)之間的關(guān)系滿(mǎn)足下面的等式1，其中啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)數(shù)為N(rpm)，轉(zhuǎn)矩為T(mén)(Nm)而額定功率為H(kw)。
H＝{T(2πN)/60}/1000(等式1)通過(guò)對(duì)等式1的修改而滿(mǎn)足下面的公式2，其中單位轉(zhuǎn)換1kg＝9.80Nm而NM＝0.101972kg·m。
T＝(60000/2π)H/N(等式2)對(duì)等式2作如下修改其中來(lái)自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的輸出為2.2kw而飛輪轉(zhuǎn)軸11a的轉(zhuǎn)數(shù)為400rpm。
TA(Nm)＝(60000/2π)2.2/400通過(guò)將Nm-kg的單位轉(zhuǎn)換，則滿(mǎn)足下面的等式TA(kg)＝(974×2.2)/400＝5.36kg·m因此，來(lái)自飛輪轉(zhuǎn)軸11a的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)矩TA為5.36kg·m。
(b)形成在飛輪11外圓周部分的來(lái)自步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩(TB)由于飛輪11的直徑為1.5m，由來(lái)自永久磁體18斥力施加予飛輪11的轉(zhuǎn)矩(甩出力)為8kg，并且電磁體19分別被設(shè)置在兩個(gè)位置，因此來(lái)自步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩TB被表示如下TB＝(8×1.5/2)×2＝12kg·m因此，來(lái)自飛輪轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩(TF)被表示如下TF＝TA+TB＝5.36kg·m+12kg·m＝17.36kg·m接著，在通過(guò)飛輪轉(zhuǎn)軸11a的轉(zhuǎn)矩(TF)計(jì)算發(fā)電機(jī)26的轉(zhuǎn)矩(TG)的過(guò)程中，由于發(fā)電機(jī)26的轉(zhuǎn)數(shù)為600rpm，則可獲得轉(zhuǎn)矩(TG)如下TG＝17.36/(600/400)＝11.57kg·m另一方面，由于發(fā)電機(jī)26的輸出為67kw而其轉(zhuǎn)數(shù)為600rpm，因此藉由等式2進(jìn)行發(fā)電機(jī)26轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩(TH)的單次計(jì)算，可得出轉(zhuǎn)矩(TH)如下TH＝(6.7×974)/600＝10.87kg·m這里，將由飛輪轉(zhuǎn)軸11a的轉(zhuǎn)矩(TF)獲得的發(fā)電機(jī)26的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩(TG)與藉由等式2單次計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩(TH)相比較，則轉(zhuǎn)矩(TG)和(TH)之間的關(guān)系表達(dá)如下
TG＝11.57kg·m＞TH＝10.87kg·m也就是說(shuō)，飛輪11將不小于發(fā)電機(jī)26額定功率的轉(zhuǎn)矩施加于發(fā)電機(jī)26。結(jié)果，很明顯的是飛輪發(fā)電機(jī)1可增加從發(fā)電機(jī)26輸出所產(chǎn)生的電功率。
本發(fā)明不局限于本文中所述和所示的諸具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例，可在不脫離本發(fā)明總的發(fā)明理念的實(shí)質(zhì)或范圍的情況下對(duì)其作出各種形式的修改。
權(quán)利要求
1.一種飛輪發(fā)電機(jī)，包括啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)；由啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪轉(zhuǎn)軸；通過(guò)與飛輪轉(zhuǎn)軸耦合而轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪；以基本相等的距離設(shè)置在飛輪外圓周部分上的多個(gè)永久磁體；沿其直徑方向設(shè)置在飛輪兩側(cè)固定位置以朝向永久磁體的一對(duì)電磁體；以及可轉(zhuǎn)動(dòng)地由飛輪轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述飛輪包括兩塊彼此分離并平行地設(shè)置的圓板；多個(gè)支承板，用來(lái)將兩塊圓板彼此接合在其外圓周部分上；以及分別支承在多個(gè)支承板上的多個(gè)永久磁體。
3.如權(quán)利要求2所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述飛輪轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一和第二離合器分別耦合于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，永久磁體和電磁體的朝向表面以預(yù)設(shè)傾角設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，每個(gè)傾角不超過(guò)30°。
6.如權(quán)利要求5所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，每個(gè)傾角接近22.5°。
7.如權(quán)利要求6所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，第一和第二離合器是電磁式離合器。
8.如權(quán)利要求7所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，偶數(shù)個(gè)永久磁體被設(shè)置在飛輪的外圓周部分上。
9.如權(quán)利要求7所述的飛輪發(fā)電機(jī)，其特征在于，電磁體和永久磁體的朝向位置之間的最小間隙為1mm。
全文摘要
一種飛輪發(fā)電機(jī)，包括啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)；由啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪轉(zhuǎn)軸；通過(guò)與飛輪轉(zhuǎn)軸耦合而轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪；以基本相等的距離設(shè)置在飛輪外圓周部分上的多個(gè)永久磁體；沿其直徑方向設(shè)置在飛輪兩側(cè)固定位置以朝向永久磁體的一對(duì)電磁體；以及可轉(zhuǎn)動(dòng)地由飛輪轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K53/00GK1975204SQ200610095669
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者黑澤敬次 申請(qǐng)人:價(jià)值供給及發(fā)展株式會(huì)社, 加藤次郎