円盤状の物体を回転させて力学的エネルギーを蓄積するフライホイールは、軸受と空気の摩擦を減らす必要があります。軸受けについては、磁気軸受を使うと摩擦をほぼゼロにできます。下記が分かりやすい動画です。
https://www.youtube.com/watch?v=yhu3s1ut3wM
どのくらいの磁場が必要か見積もってみましょう。Amber Kineticsの M32 (32kWhを蓄積）は、カタログによると、外径寸法直径54インチ、高さ52インチ、質量10500lbs（ポンド、4.6トン)だそうです。円盤は２～４トンではないかと思います。これを吊り下げないといけません。磁気軸受について必要な磁力を計算してみましょう。上記動画のように永久磁石で大丈夫でしょうか？
永久磁石は、最大で１T（テスラ）くらいの表面磁場を持たせられます。長さ10cm, 半径6㎝ と4㎝の2つの円筒を用意し、両側にNとSを1cmの円環にして1cm感覚で並べるとします。面積100cm2くらいになるでしょう。設計の詳細はあとにして、磁石同士をうまく配置して1cmくらいの距離で保持するとします。磁力が円盤に働く重力に釣り合うかどうを検討します。こういう時は、空間に蓄えられるエネルギーを計算して、1cm離すとそのエネルギーの大部分が失われるように設計されていると考えると、エネルギー÷距離1cmで力を求められます。体積当たりの磁場のエネルギーは U=(1/2)B^2/μ_0, μ_0(真空の透磁率）=4π×10^-7[NA^-2] で、磁束密度 B の単位は[テスラ]＝[Wb m^-2]=[V s m^-2]ですので、軸受部分の体積当たりのエネルギーがU=…の式で求められます。B=1[T], μ_0=1.56×10-6[NA^-2]を入れると6.4E5 [J/m3]となります。いま、1cm×100cm2＝0.01m3なので、6.4E3 Jが蓄えられ、これが1cm動かすと大部分無くなるように設計できたとすると、力は640000 Nになります。3トンの円盤に働く重力は30000Nなので、これの1/20。磁力を考えるだけならば、永久磁石でも支えられそうです。計算が間違っていないといいのですが。
実際は、日本の鉄道総研が開発したように超伝導を使うものが主流のようです。
https://www.rtri.or.jp/rd/division/rd79/rd7920/rd79200107.html
なぜでしょう。上記動画
の開始1分くらいのところが理由のように思います。明日検討しましょう。
lbs (lbの複数形）質量の単位 pound パウンド、ポンド 1lb =455g level 2
軸受け pivot
摩擦 friction
吊り下げる suspend、 dangle
dangling bond 化学結合していない結合手
つりあう balance
Unlike battery-based storage systems, there is no degradation with Amber Kinetics flywheel storage systems.
蓄電池に基づく貯蔵システムと違って、 Unlike の使い方を覚えましょう。
municipal ミュニ「シ」パる 市営の、地方自治体の Miyazaki Municipal University 宮崎公立大学
a municipal council 市議会
municipal government 市政
the municipal authorities 市当局
prefecture 「プ」リフェクチャ 県
prefectural 県の a prefectural assembly 県会
county 「カ」ウンティ 郡 日本の「郡」にはdistrict も使う。
北海道の「支庁」 は subprefecture と訳します。普通名詞の支庁は、a branch (government) office