特許 6341420 フライホイール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6341420

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】フライホイール

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/30 20060101AFI20180604BHJP

   F16H 33/02 20060101ALI20180604BHJP

【ＦＩ】

   F16F15/30 B

   F16H33/02 A

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-176223(P2014-176223)

(22)【出願日】2014年8月29日

(65)【公開番号】特開2016-50626(P2016-50626A)

(43)【公開日】2016年4月11日

【審査請求日】2017年7月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100087701

【弁理士】

【氏名又は名称】稲岡 耕作

(74)【代理人】

【識別番号】100101328

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 実夫

(74)【代理人】

【識別番号】100137062

【弁理士】

【氏名又は名称】五郎丸 正巳

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 大輔

(72)【発明者】

【氏名】高畑 良一

(72)【発明者】

【氏名】西崎 勝利

【審査官】 鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−２１０７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５９５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５９７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４４１３８６０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｆ １５／００−１５／３６

Ｆ１６Ｈ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の回転軸線を中心に回転して慣性エネルギーを蓄えるためのフライホイールであって、
大径部と、前記大径部から前記回転軸線の軸方向に突出する、前記大径部よりも小径の小径部とを有する第１のリング部材と、
前記小径部に外嵌された第２のリング部材とを含み、
前記第１のリング部材の周方向の剛性は、前記第２のリング部材の周方向の剛性よりも、低く設定されている、フライホイール。

【請求項2】

前記第１のリング部材は、周方向に垂直な分割面によって周方向に分割された複数の分割体により構成されており、
少なくともフライホイールの回転時において、前記複数の分割体は、前記第２のリング部材によって束ねられる、請求項１に記載のフライホイール。

【請求項3】

前記第１のリング部材は、繊維強化プラスチックを用いて形成されており、当該繊維強化プラスチックの強化繊維の配向方向は、当該第１のリング部材の径方向である、請求項１または２に記載のフライホイール。

【請求項4】

前記第２のリング部材は、繊維強化プラスチックを用いて形成されており、当該繊維強化プラスチックの強化繊維の配向方向は、当該第２のリング部材の周方向である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフライホイール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フライホイールバッテリー装置等に搭載され、回転して慣性エネルギーを蓄えるためのフライホイールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電気エネルギーをフライホイールの回転慣性エネルギーに変換し、貯蔵するフライホイールバッテリー装置が知られている。
フライホイールの高速回転時に生じる遠心力に耐用できるように、フライホイールの材質として、比強度（材料強度を密度で割った値）の高い材料が求められる、また、高い重量エネルギー密度を実現するためには、フライホイールのうちエネルギーに対する寄与度の小さい部分を除去することが望ましい。

【0003】

そのため、従来から、中空円筒体をなし、かつ炭素繊維強化プラスチック（carbon-fiber-reinforced plastic：ＣＦＲＰ）等の繊維強化プラスチックを用いて形成されたフライホイールが提案されている（下記特許文献１参照）。特許文献１に記載のフライホイールは、フライホイールは一体部材として構成されており、また、繊維強化プラスチックの補強繊維が周方向（すなわち、フライホイールの回転方向）に配向している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９−２６７４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

フライホイールバッテリー装置の重量エネルギー密度は、フライホイールの最外周速度に依存している。そのため、フライホイールのエネルギー密度を高めるためには、フライホイールを可能な限り高速で回転させることが望ましい。
しかしながら、フライホイールの回転速度を大きくすると、フライホイールの回転による遠心力を受けてフライホイールが外周側に膨張し、これに伴って、フライホイールの内部に大きな歪が発生するおそれがある。その結果、フライホイールの内部に大きな応力が発生するおそれがある。

【0006】

本願発明者らは、フライホイールのより一層の高速化（たとえば、フライホイールの最外周速度を、現状の約８００（ｍ／ｓｅｃ）から１５００（ｍ／ｓｅｃ）以上に高速化）を検討している。しかし、特許文献１に示すような中空円筒体の一体部材からなるフライホイールを、このような高速で回転させると、フライホイール内に発生する応力の大きさが材料強度を超過してしまい、実際には、このような高速化を実現できない、という問題がある。したがって、本願発明者らは、フライホイールの構造を工夫することにより、フライホイールの回転時に内部に発生する応力の低減を図ることを検討している。

【0007】

そこで、本発明の目的は、フライホイールの回転時に内部に発生する応力の低減を図ることができ、これにより、より高速な回転を実現可能なフライホイールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、所定の回転軸線（２）を中心に回転して慣性エネルギーを蓄えるためのフライホイール（１；３１；４１）であって、大径部（５；４５）と、前記大径部から前記回転軸線の軸方向（ｚ）に突出する、前記大径部よりも小径の小径部（６；４６，４７）とを有する第１のリング部材（３；２３；３３；４３）と、前記小径部に外嵌された第２のリング部材（４；４４）とを含み、前記第１のリング部材の周方向（θ）の剛性は、前記第２のリング部材の周方向（θ）の剛性よりも、低く設定されている、フライホイールを提供する。

【0009】

請求項２に記載の発明は、前記第１のリング部材は、周方向（θ）に垂直な分割面（７Ａ；２７Ａ）によって周方向（θ）に分割された複数の分割体（７；２７）により構成されており、前記複数の分割体は、前記第２のリング部材によって束ねられている、請求項１に記載のフライホイールである。
請求項３に記載の発明は、前記第１のリング部材は、繊維強化プラスチックを用いて形成されており、当該繊維強化プラスチックの強化繊維の配向方向は、当該第１のリング部材の径方向（ｒ）である、請求項１または２に記載のフライホイールである。

【0010】

請求項４に記載の発明は、前記第２のリング部材は、繊維強化プラスチックを用いて形成されており、当該繊維強化プラスチックの繊維の配向方向は、当該第２のリング部材の周方向（θ）である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフライホイールである。
なお、以下の説明において、「応力の周方向成分」を「周方向の応力」と言い、「応力の径方向成分」を「径方向の応力」と言う。

【0011】

また、前記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の構成によれば、フライホイールを、第１のリング部材と第２のリング部材とを組み立てた組立品により構成している。
フライホイールを構成する第１のリング部材の周方向の剛性が低い。そのため、フライホイールの回転時に内部に発生する周方向の応力の低減を図ることができる。半面、第１のリング部材の周方向の剛性を低下させることにより、第１のリング部材の周方向の剛性が高い場合と比較して、フライホイールの回転時に、フライホイールの回転による遠心力の影響を受け易く、それゆえ、径方向の外方に大きく膨張するおそれがある。フライホイールの膨張量が大きいと、フライホイールの内部の歪が大きくなり、回転状態にあるフライホイールの内部に発生する周方向および径方向の応力が増大するおそれがある。

【0013】

請求項１では、第１のリング部材の小径部に、第１のリング部材よりも周方向の剛性が高い第２のリング部材が外嵌されている。これにより、第１のリング部材の径方向の外方への膨張を抑制でき、その結果、フライホイール１の回転時に内部に発生する周方向および径方向の応力の低減を図ることができる。また、第２のリング部材を小径部に外嵌することにより、第１のリング部材の周方向の剛性を低く設ける場合であっても、フライホイール全体の周方向の剛性を高めることができる。

【0014】

さらに、小径部に外嵌する第２のリング部材が大径部よりも小径であるので、フライホイールの回転時に第２のリング部材に作用する遠心力を抑制できる。これにより、第２のリング部材の膨張を抑制でき、その結果、第２のリング部材に起因して、フライホイールの内部に発生する周方向の応力が増大するのを防止できる。
以上により、フライホイールの回転時に内部に発生する応力の低減を図ることができ、これにより、より高速な回転を実現可能なフライホイールを提供できる。

【0015】

請求項２の構成によれば、第１のリング部材が、複数の分割体によって構成されている。第１のリング部材を周方向に分割することにより、第１のリング部材全体の周方向の剛性の低減をより一層図ることができる。これにより、周方向の剛性が低減された第１のリング部材を、比較的簡単な構成で実現できる。
また、複数の分割体が、第２のリング部材によって束ねられている。そのため、第１のリング部材を構成する複数の分割体が互いに離散するのを防止できる。

【0016】

請求項３の構成によれば、第１のリング部材の強化繊維の配向方向がフライホイールの径方向であるので、第１のリング部材は、径方向の剛性および強度は高いが、周方向の剛性および強度は低い。したがって、第１のリング部材の周方向の剛性の低減を図ることができる。これにより、周方向の剛性が低減された第１のリング部材を、比較的簡単な構成で実現できる。

【0017】

請求項４の構成によれば、第２のリング部材の強化繊維の配向方向がフライホイールの周方向であるので、第２のリング部材の周方向の剛性および強度が高い。そのため、フライホイールの高速回転時に、フライホイールの高速回転時における第１のリング部材の膨張を、効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るフライホイールの構成を示す分解斜視図である。

【図2】前記フライホイールの断面図である。

【図3】前記フライホイールに含まれる分割体の構成を示す斜視図である。

【図4】前記分割体に含まれる炭素繊維プリプレグの構成を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係るホイールリングに含まれる分割体の構成を示す斜視図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係るフライホイールの構成を示す分解斜視図である。

【図7】本発明の第４の実施形態に係るフライホイールの断面図である。

【図8】第１の試験の結果の要部を拡大して示すグラフである。

【図9】第１の試験の結果を示すグラフである。

【図10】図９の要部を拡大して示すグラフである。

【図11】第２の試験の結果を示すグラフである。

【図12】第２の試験の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフライホイール１の構成を示す分解斜視図である。図２は、フライホイール１の断面図である。図３は、フライホイール１に含まれる分割体７の構成を示す斜視図である。図４は、分割体７に含まれる炭素繊維プリプレグ８の構成を示す図である。

【0020】

フライホイール１は、中空の略円盤状をなしており、フライホイールバッテリー装置（図示しない）に搭載されている。フライホイールバッテリー装置において、フライホイール１は、水平姿勢で、たとえば鉛直な回転軸線２まわりに回転可能に設けられている。フライホイール１の中空部分には、回転軸線２に沿って延びる回転軸（図示しない）や、電装部品等の部品が収容されている。フライホイール１の中空部分に部品が収容されているので、フライホイールバッテリー装置のコンパクト化が図られている。

【0021】

以降の説明において、回転軸線２の軸方向を、軸方向ｚとする。また、フライホイール１の径方向を、径方向ｒとする。径方向ｒは、フライホイール１の回転半径方向と一致する。さらに、フライホイール１の周方向を、周方向θとする。周方向θは、フライホイール１の、回転軸線２まわりの回転方向と一致する。
フライホイール１は、１つのホイールリング（第１のリング部材）３と、ホイールリング３とは別体の２つのバンド（第２のリング部材）４との組立品により構成されている。ホイールリング３は、回転軸線２に対し垂直な姿勢（水平姿勢）に保持された円盤状の大径部５と、大径部５の両主面（上下面）のそれぞれに一体に設けられた合計２つの円筒状の小径部６とを含む。大径部５の外径は、たとえば約６００（ｍｍ）に設定されており、小径部６の外径（たとえば約２４０（ｍｍ））の約２．５倍の大きさに設定されている。大径部５および２つの小径部６は同軸を有し、かつ互いに同一の内径（たとえば約１５０（ｍｍ））を有している。各小径部６には、バンド４が１つずつ外嵌される。

【0022】

ホイールリング３は、繊維強化プラスチックの一例であるＣＦＲＰを用いて形成されている。ホイールリング３の炭素繊維の配向方向は、主として径方向ｒである。すなわち、ホイールリング３の炭素繊維は、軸方向ｚや周方向θには配向していない。そのため、ホイールリング３は、径方向ｒに高剛性および高強度を有し、周方向θに低剛性および低強度を有している。

【0023】

ホイールリング３は、周方向θに複数等分（図１では、たとえば２４等分）に分割されている。換言すると、ホイールリング３は、周方向θに垂直な分割面７Ａ（図３参照）によって周方向θに分割され、その結果、複数（図１では、たとえば２４つ）の分割体７によって構成されている。ホイールリング３を周方向θに分割することにより、ホイールリング３全体の周方向θの剛性の低減をより一層図ることができる。これにより、周方向θの剛性が低減されたホイールリング３を、比較的簡単な構成で実現できる。

【0024】

図３および図４に示すように、各分割体７は、プリプレグ法を用いて形成されている。具体的には、分割体７は、炭素繊維プリプレグ８を周方向θに積層することにより形成されている。各炭素繊維プリプレグ８は、炭素繊維にマトリックス樹脂（たとえば、エポキシ樹脂）が含浸されたシート状のものであり、分割体７の径方向ｒに沿う断面形状に整合する凸状を有している。各炭素繊維プリプレグ８の炭素繊維の配向方向は、図４に示すように、炭素繊維プリプレグ８の長手方向のみである。炭素繊維プリプレグ８を周方向θに一方向積層した後、マトリックス樹脂（たとえば、エポキシ樹脂）で硬化することにより、図３に示す分割体７が得られる。これにより、炭素繊維が径方向ｒのみに配向するＣＦＲＰからなる分割体７を、比較的簡単な構成で得ることができる。

【0025】

図１に示すように、各バンド４は、円筒状をなしている。バンド４の軸方向ｚの長さは、小径部６の軸方向ｚの長さと同等に設定されている。バンド４の内径は、小径部６と略同等に設定されている。
各バンド４は、ＣＦＲＰを用いて形成されている。バンド４の炭素繊維の配向方向は、主として周方向θである。すなわち、バンド４の炭素繊維は、軸方向ｚや径方向ｒにはほとんど配向していない。そのため、バンド４は、周方向θに高剛性および高強度を有し、径方向ｒに低剛性および低強度を有している。バンド４は、樹脂を含浸させたトウ（多数のフィラメントから構成される長繊維束で撚りのないもの）を、円筒や圧力容器の型に巻きつけた後硬化させる、いわゆるフィラメントワインディング法を用いて形成されている。

【0026】

フライホイール１の作成時には、全ての分割体７を周方向θに並べてリング体を形成する。これにより、ホイールリング３の大径部５および２つの小径部６が形成される。その後、２つの小径部６にそれぞれバンド４を外嵌する。この状態において、小径部６の外周面１０が、バンド４の内周面９に当接するか、あるいは内周面９と微小間隔を隔てて対向している。

【0027】

フライホイールバッテリー装置（図示しない）では、フライホイール１を回転軸線２まわりに極めて高速（たとえば、フライホイール１の最外周速度が１２００（ｍ／ｓｅｃ）以上（たとえば約１５００（ｍ／ｓｅｃ）））で回転させる。このときのフライホイール１の重量エネルギー密度は、約２００（Ｗｈ／ｋｇ）である。このような高速回転状態では、フライホイール１の回転に伴う遠心力を受けて、ホイールリング３の小径部６が径方向ｒの外方に膨張し、小径部６の外周面１０が、小径部６に外嵌されているバンド４の内周面９に圧接する。そして、ホイールリング３のそれ以上膨張の膨張が、バンド４によって抑制または阻止される。小径部６の外周面１０がバンド４の内周面９に圧接されることにより、バンド４が複数の分割体７を束ねるようになる。そのため、ホイールリング３を構成する複数の分割体７が互いに離散するのが防止される。

【0028】

以上により、第１の実施形態によれば、フライホイール１を、ホイールリング３とバンド４とを組み立てた組立品により構成している。ホイールリング３は、周方向θの剛性が低く、かつ径方向ｒの剛性が高い。
フライホイール１を構成するホイールリング３の周方向の剛性が低い。そのため、フライホイール１の回転時に内部に発生する周方向θの応力の低減を図ることができる。半面、ホイールリング３の周方向θの剛性を低下させることにより、ホイールリング３の周方向θの剛性が高い場合と比較して、フライホイール１の回転時に、フライホイール１の回転による遠心力の影響を受け易く、それゆえ、径方向ｒの外方に大きく膨張するおそれがある。フライホイール１の膨張量が大きいと、フライホイール１の内部の歪が大きくなり、回転状態にあるフライホイール１の内部に発生する周方向θおよび径方向ｒの応力が増大するおそれがある。

【0029】

この実施形態では、ホイールリング３の小径部６に、ホイールリング３よりも周方向θの剛性が高いバンド４が外嵌されている。これにより、ホイールリング３の径方向ｒの外方への膨張を抑制でき、その結果、回転状態にあるフライホイール１の内部に発生する周方向θおよび径方向ｒの応力の低減を図ることができる。また、バンド４を小径部６に外嵌することにより、ホイールリング３の周方向θの剛性を低く設ける場合であっても、フライホイール１全体の周方向θの剛性を高めることができる。

【0030】

さらに、小径部６に外嵌するバンド４が大径部５よりも小径であるので、フライホイール１の回転時にバンド４に作用する遠心力を抑制できる。これにより、バンド４の膨張を抑制でき、その結果、バンド４に起因して、フライホイール１の内部に発生する周方向θの応力が増大するのを防止できる。
また、ホイールリング３が、周方向θに分割された複数の分割体７によって構成されているので、ホイールリング３全体の周方向θの剛性の低減を図ることができる。これにより、ホイールリング３全体の周方向θの剛性の低減を図ることができる。

【0031】

以上により、フライホイール１の回転時に内部に発生する応力の低減を図ることができ、これにより、より高速な回転を実現可能なフライホイール１を提供できる。
また、バンド４の炭素繊維の配向方向が周方向θであるために、バンド４の周方向θの剛性および強度が高いので、フライホイール１の高速回転時におけるホイールリング３の膨張を、バンド４によって効果的に抑制できる。

【0032】

図５は、本発明の第２の実施形態に係るホイールリング（第１のリング部材）２３に含まれる分割体２７の構成を示す斜視図である。
ホイールリング２３は、周方向θに複数等分（たとえば２４等分）に分割されている。換言すると、ホイールリング２３は、周方向θに垂直な分割面２７Ａによって周方向θに分割され、その結果、複数（たとえば２４つ）の分割体２７によって構成されている。

【0033】

第２の実施形態に係る分割体２７が、第１の実施形態に係る分割体７（図１等参照）と相違する点は、プリプレグ法により分割体が形成されているのではなく、他の手法を用いて分割体が形成されている点である。
分割体２７は、三次元炭素繊維織物より構成されている。具体的には、分割体２７は、炭素繊維を収束加工（カバリング加工）し、その糸で製織した炭素繊維織物を複数枚積層し、画像処理縫合方法により面内糸により縫合した後、精練加工することにより得られる。

【0034】

三次元炭素繊維織物により形成された分割体２７は、分割体７と同様、炭素繊維の配向方向が径方向ｒになるように設けられている。分割体２７は、炭素繊維を収束加工（カバリング加工）し、その糸で製織した炭素繊維織物を複数枚積層し、画像処理縫合方法により面内糸により縫合した後、精練加工することにより得られる。
第２の実施形態によれば、第１の実施形態に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。

【0035】

また、第１および第２の実施形態において、分割体７，２７が、リング体を周方向θに２４等分した構成を例に挙げたが、等分の数は「２４」に限られず、たとえば「２」、「３」、「４」、「６」、「１２」等の他の数であってもよい。また、等分するものでなく、リング体を不等分に分割することにより、分割体が形成されてもよい。
図６は、本発明の第３の実施形態に係るフライホイール３１の構成を示す分解斜視図である。第３の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には図１の場合と同一の参照符号を付し説明を省略する。

【0036】

第３の実施形態に係るフライホイール３１が、第１および第２の実施形態に係るフライホイール１と相違する点は、ホイールリング３，２３（図１および図５等参照）に代えて、ホイールリング３３を備えた点である。ホイールリング３３は、複数の分割体により構成されてはおらず、一体部材により構成されている。ホイールリング３３も、ホイールリング３，２３と同様、炭素繊維の配向方向が径方向ｒになるように設けられている。ホイールリング３３は、ホイールリング２３に含まれる分割体２７と同様、三次元炭素繊維織物により構成されている。具体的には、ホイールリング３３は、炭素繊維を収束加工（カバリング加工）し、その糸で製織した炭素繊維織物を複数枚積層し、画像処理縫合方法により面内糸により縫合した後、精練加工することにより得られる。

【0037】

第３の実施形態によれば、分割体７に関連する作用効果を除き、第１の実施形態に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係るフライホイール４１の断面図である。
第４の実施形態に係るフライホイール４１が、第１〜第３の実施形態に係るフライホイール１（図１等参照）と相違する点は、複数（この実施形態では、２つ）の大径部を備える点である。

【0038】

フライホイール４１は、フライホイール１（図１参照）を２つ、軸方向ｚに並置し互いに接合したものと同等の構成である。具体的には、フライホイール４１は、１つのホイールリング（第１のリング部材）４３と、ホイールリング４３とは別体の３つのバンド（第２のリング部材）４４との組立品により構成されている。
ホイールリング４３は、軸方向ｚに所定間隔を隔てて配置された２つの円盤状の大径部４５と、２つの大径部４５の間に、当該大径部４５と一体に設けられた円筒状の第１の小径部４６と、上側の大径部４５の上側および下側の大径部４５の下側に、当該大径部４５と一体に設けられた、円筒状の２つの第２の小径部４７とを含む。２つの大径部４５は、回転軸線２に対し垂直な姿勢（水平姿勢）に保持されており、同一の諸元を有している。２つの第２の小径部４６は、同一の諸元を有している。第１および第２の小径部４６，４７は、互いに同一の外径を有している。各大径部４５の外径は、たとえば約６００（ｍｍ）に設定されており、小径部４６，４７の外径（約２４０（ｍｍ））の約２．５倍の大きさに設定されている。大径部４５および各小径部４６，４７は同軸を有し、かつ互いに略同一の内径（約１５０（ｍｍ））を有している。なお、図７では、第１の小径部４６の軸方向ｚの寸法は、第２の小径部４７の軸方向ｚの寸法の約２倍に設定されている。

【0039】

バンド４４は、第１の小径部４６に外嵌される中間バンド５１と、各第２の小径部４７に１つずつ外嵌される合計２つの端部バンド５２とを含む。中間バンド５１および端部バンド５２の軸方向ｚの長さは、それぞれ、第１および第２の小径部４６，４７の長さと同等に設定されている。中間バンド５１および端部バンド５２の内径は、それぞれ、第１および第２の小径部４６，４７の外径と同等に設定されている。そのため、中間バンド５１および端部バンド５２をそれぞれ第１および第２の小径部４６，４７に外嵌した状態では、小径部４６，４７の外周面が、それぞれ、中間バンド５１および端部バンド５２の内周面に接するか、あるいはこれら内周面と微小間隔を隔てて対向している。

【0040】

この場合、バンド５１，５２（中間バンド５１および端部バンド５２）は、ＣＦＲＰを用いて形成されている。バンド５１，５２は、バンド４（図１等参照）と同様、その炭素繊維の配向方向が、主として、周方向θのみであり、そのため、バンド４は、周方向θに高剛性および高強度有し、径方向ｒに周方向θに低剛性および低強度を有している。バンド５１，５２は、いわゆるフィラメントワインディング法を用いて形成されているが、このうち中間バンド５１は、第１の小径部４６の外周面に、樹脂を含浸させたトウを直接巻き付けることにより形成されている。

【0041】

第４の実施形態によれば、第１の実施形態に関連して記載した作用効果と同等の作用効果を奏する。
次に第１および第２の試験について説明する。
＜第１の試験＞
第１の試験では、第１の実施形態のフライホイール１を、回転軸線２まわりに高速回転させた場合における、内部に発生する応力を、有限要素法（ＦＥＭ）による解析にて求めた。第１の試験では、「２」、「３」、「４」、「６」、「１２」、「２４」に等分分割されたホイールリング３を有するフライホイール１を演算対象とした。また、分割されていないホイールリング（すなわち、ホイールリング３３）を有するフライホイール３１も演算対象とした。また、第１の試験では、各ホイールリング３，３３の内径寸法を１５０（ｍｍ）とし、その外径寸法を５００（ｍｍ）とし、その軸方向ｚの寸法を２００（ｍｍ）とした。各フライホイール１，３１の回転速度を６００００（ｒｐｍ）（この場合の最外周速度は、１５７０（ｍ／ｓｅｃ））に設定した。

【0042】

以上の条件で、ホイールリング３，３３内の軸方向ｚの中央位置における、応力の面内分布を演算により求めた。ホイールリング３，３３内の径方向ｒの応力の面内分布を図８および図９に示し、ホイールリング３，３３内の周方向θの応力の面内分布を図１０に示す。図８〜図１０では、径方向位置の基準（すなわち「零」）を、回転軸線２としている。なお、フライホイール３１についての演算結果は、図８〜図１０において「分割なし」で表している。

【0043】

図８に示す結果からは、ホイールリング３，３３の分割数の如何に拘らず、ホイールリング３３内に発生する径方向ｒの応力が、全ての径方向位置において強度上限値を下回っていることがわかる。
一方、図９に示す結果からは、ホイールリング３，３３の分割数の増加に従って、ホイールリング３，３３内に発生する周方向θの応力が低減していることがわかった。これは、分割数の増大に従って、ホイールリング３，３３内に発生する周方向θの応力が低減していることが原因であることが考えられる。とくに、分割数が「１２」および「２４」である場合に、低い周方向θの応力を実現でき、全ての径方向位置において強度上限値を下回っていることがわかった。なお、バンド４に周方向θの応力が発生するために、分割数を「２４」より増大させても、更なる周方向θの応力の低減は図れないものと思料する。
＜第２の試験＞
第２の試験では、第３の実施形態のフライホイール３１を、回転軸線２まわりに高速回転させた場合における、フライホイール３１内に発生する応力を、有限要素法（ＦＥＭ）による解析にて求めた。第１の試験では、ホイールリング３３の内径寸法を１５０（ｍｍ）とし、その外径寸法を６００（ｍｍ）とし、その軸方向ｚの寸法を２００（ｍｍ）とした。フライホイール３１の回転速度を５００００（ｒｐｍ）（この場合の最外周速度は、約１５７０（ｍ／ｓｅｃ））に設定した。

【0044】

以上の条件で、ホイールリング３３内の軸方向ｚの中央位置の、応力の面内分布を演算により求めた。ホイールリング３３内の径方向ｒの応力の面内分布を図１１に示し、ホイールリング３３内の周方向θの応力の面内分布を図１２に示す。図１１および図１２では、径方向位置の基準（すなわち「零」）を、回転軸線２としている。
図１１に示す結果からは、ホイールリング３３の分割数の如何に拘らず、ホイールリング３３内に発生する径方向ｒの応力が、全ての径方向位置において強度上限値を下回っていることがわかる。

【0045】

一方、図１２に示す結果からは、低い周方向θの応力を実現できるものの、径方向位置によっては、周方向θの応力の値が高くなる箇所があることもわかった。
以上、この発明の４つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、第４の実施形態において、２つの大径部４５を備える構成を例に挙げて説明したが、大径部４５を３個以上備える構成であってもよい。

【0046】

また、繊維強化プラスチックとして、ＣＦＲＰが好適である。しかし、炭素繊維以外の繊維、たとえばガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等を強化繊維として含む繊維強化プラスチックを、本願のホイールリング３，２３，３３，４３および／またはバンド４，４４の母材として用いてもよい。
繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂として、エポキシ樹脂を例に挙げたが、その他、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、マレイミド樹脂、アクリル樹脂等を、マトリックス樹脂として用いることができる。

【0047】

その他、特許請求の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

【符号の説明】

【0048】

１…フライホイール、２…回転軸線、３…ホイールリング（第１のリング部材）、４…バンド（第２のリング部材）、５…大径部、６…小径部、７…分割体、２３…ホイールリング（第１のリング部材）、２７…分割体、３１…フライホイール、３３…ホイールリング（第１のリング部材）、４１…フライホイール、４３…ホイールリング（第１のリング部材）、４４…バンド（第２のリング部材）、４５…大径部、４６…第１の小径部（小径部）、４７…第２の小径部（小径部）、ｒ…径方向、ｚ…軸方向、θ…周方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】