フライホイール蓄エネルギー計算

フライホイールは回転運動エネルギーとしてエネルギーを蓄えます。理想的な蓄積エネルギーは、慣性モーメントと角速度の二乗の積の半分です。この計算機は慣性モーメントをキログラム平方メートル、回転数を毎分回転数で受け取ります。回転数をラジアン毎秒に換算して運動エネルギー式を計算し、ジュール、キロジュール、ワット時で結果を表示します。これにより機械式ローターと電気・熱の貯蔵量を比較しやすくなります。 慣性モーメントは単なる重量ではなく、回転軸の周りに質量がどう分布しているかを示します。同じ質量を軸から遠くへ移すと慣性が増え、同じ回転数での蓄積エネルギーも増えます。同質量・同外半径なら、薄いリングは中実円板より大きな慣性を持ちます。ローター、ハブ、軸、連結部品など入力回転数で回るすべての部品を含めるか、実測したシステム慣性を使ってください。歯車で接続された部品は、共通の軸回転数に慣性を換算してから合算する必要があります。 エネルギーは回転数の二乗に比例します。慣性が同じなら回転数を二倍にするとエネルギーは四倍になりますが、材料応力も急増します。そのため実際の設計は引張強さ、疲労、釣合い、軸受荷重、ローターダイナミクス、破片封じ込め構造、真空損失、最高安全回転数によって制約されます。理想計算では軸受抵抗、風損、電動発電機損失、パワーエレクトロニクス損失、最低運転回転数を維持するためローターに残す必要があるエネルギーを差し引きません。 運転システムで二つの回転数間に利用できるエネルギーは、最高回転数と最低回転数の運動エネルギーの差です。出力とエネルギーは別の量です。一定のワット時を蓄えていても、充放出の速さは電動発電機、インバーター、軸受、熱的限界で決まります。概念設計、実験演習、機械の惰性減速の概算、整合性の確認に使用してください。高速ローターは激しく破損する可能性があるため、実設計には有資格者による応力解析、過速度保護、精密な釣合い調整、防護下の試験、想定可能な最大ローターエネルギーに耐える封じ込め構造が必要です。