本发明专利技术涉及一种飞轮单元(1)，具有用于安装飞轮单元(1)的阻尼装置(4)，并具有飞轮储能器(10)。飞轮单元(1)包括转子(2)；机壳(3)，机壳(3)包围转子(2)并具有下侧(31)；及阻尼装置(4)，阻尼装置(4)安装在机壳(3)的下侧(31)上，以用于将飞轮单元(1)安装在适当的基体(11)上，其中，阻尼装置(4)包括下支架单元(41)，用于安装到基体(11)上；上支架单元(43)，用于安装到机壳(3)的下侧(31)，及隔膜，隔膜将下支架单元(41)连接到上支架单元(43)，其中上支架单元和下支架单元(41，43)以及隔膜被配置，使得隔膜(42)能够在上支架单元和下支架单元(41，43)之间产生自支撑柔韧连接(42f)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有阻尼装置的飞轮单元
本专利技术涉及一种具有阻尼装置的飞轮单元，该阻尼装置用于将飞轮单元紧固在飞轮储能器中，以及涉及一种具有这样的飞轮单元的飞轮储能器。
技术介绍
现如今，正是由于与传统能量生成设备相比具有更好的环境兼容性，再生能量源的安设越来越多。由于这些再生能量源通常不能持续供应能量，因此对储能器的需求很高。飞轮用于以旋转能量的形式存储能量。通过适当的解耦装置，电能可以以旋转能量的形式储存在这些储能器中，并且如果需要，可以被重新转换回电能并输出给消费者。这种飞轮储能器必须具有高存储容量，这就是为什么飞轮储能器配备有多个彼此并排布置的飞轮单元，这些飞轮单元的存储容量相加形成总能量存储容量。飞轮单元通常具有中空圆柱作为转子，所述转子根据其转速和质量存储一定量的能量。为了提供这种飞轮单元的尽可能高的存储容量，所述转子以高达50,000转/每分钟和更高的转速运行。转子在密封的外壳(飞轮单元的机壳)中运行，以保护周围环境免受转子跌落的影响。在以如此高的转速旋转的转子跌落，即所谓的碰撞的情况下，由于转子和机壳之间的相互作用，在飞轮储能器内的机壳的锚固将遭受短时间的非常高的力。在机壳非常牢固地固定在飞轮储能器的底座中(例如，在飞轮储能器的混泥土基体中)的情况下，由于跌落而引起的机壳的振动被传递到相邻的飞轮单元，由此该相邻的飞轮单元受到干扰，并且也可能发生跌落。这种连锁反应可能导致整个飞轮储能器的毁坏，这种整个飞轮储能器的毁坏是应该避免的。通过市面上可买到的弹簧阻尼装置，机壳在跌落情况下的振动或振荡可以被阻尼。由于在这些转速下出现的高载荷，这些阻尼元件必须配置得非常大以充分减小跌落力矩。由于与机械相关的原因，飞轮储能器相反具有紧凑的设计，一方面允许单个储能器的有效运行，另一方面为了使多个飞轮储能器的模块化安装仅具有小的空间要求。由于飞轮储能器内在机壳下方的结构空间有限，因此适合安装在该结构空间内的市面上可买到的弹簧阻尼装置不足以吸收在跌落情况下的力并充分地阻尼机壳的振动或振荡进而使得这些力可以被防止传递到相邻的飞轮单元。特别地，跌落时的高扭转载荷导致可用的阻尼装置的失效。但是，基本上，在单个转子跌落的情况下，避免了基体的毁坏或破坏。因此，希望有一种可用的阻尼装置，利用该阻尼装置，在飞轮储能器中的高速转子(以高转速旋转)跌落时的力可以以这样的方式被阻尼，使得对相邻飞轮单元的损坏可以被排除。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种飞轮单元，该飞轮单元被配置为使得飞轮储能器中的高速转子的跌落时释放的力可以以这样的方式被接收，即具有多个飞轮单元的紧凑型飞轮储能器中相邻的飞轮单元的损坏可以被排除。该目的通过一种用于飞轮储能器的飞轮单元来实现，该飞轮单元包括转子；机壳，该机壳通过下侧包围转子；及阻尼装置，该阻尼装置紧固到机壳的下侧，以用于将飞轮单元紧固到适当的基体上，其中，阻尼装置包括用于紧固到基体上的下支架单元；用于紧固到机壳下侧的上支架单元；及连接在所述下支架单元和所述上支架单元之间的隔膜，其中上支架单元和下支架单元以及隔膜采用以下这样的方式来配置：所述隔膜能够在所述上支架单元和下支架单元之间建立自支撑柔韧连接。在根据本专利技术的飞轮单元中，在高速转子跌落的情况下所释放的力经由位于机壳下方并紧固到机壳的隔膜以这样的方式被接收，即在具有多个飞轮单元的紧凑的飞轮储能器中相邻的飞轮单元的损坏可以被排除。在这种情况下，通过隔膜在机壳与上支架单元和下支架单元的基体之间的自支撑连接所实现的锚固配置成轴向且柔韧的，其中由于隔膜在转轴方向上的可移动性的限制是建立在下支架单元上的，在该锚固中的转轴仍是以刚性的方式来引导。术语“上支架单元”和“下支架单元”是指对应支架单元的布置更靠近机壳的下侧(上支架单元)，或距离下侧较上支架单元更远(下支架单元)。这里被称为柔韧的是具有小于25Hz的第一自然弯曲频率，小于100Hz的第一自然轴向频率和小于300Hz的第一自然扭转频率的系统或连接。用于确定上述频率的基本测量方法是本领域普通技术人员已知的。这些特性一方面受隔膜的材料影响，另一方面受隔膜厚度以及整个系统的质量或连接的影响。在这种情况下，不变材料的隔膜越厚越刚硬。当厚度一定，隔膜的材料越柔软，隔膜越柔软(柔韧)。隔膜使得机器，特别是机壳，能够在转轴的方向上移动并且可以在周围滚动，其中通过转轴的固定夹紧来实现通过阻尼装置耗散跌落力矩。通过使用会妨碍飞轮储能器的紧凑设计的传统的阻尼部件或仅以牺牲大的结构空间为代价不能实现一个方向上软性连接和另一个方向上刚性连接的有利组合这样的阻尼效果。另外，对于传统的阻尼部件，在跌落情况下的高扭转载荷会将导致减振装置的失效。具有根据本专利技术的阻尼装置的飞轮单元的优点在于对结构空间方面的低要求，阻尼装置的简单且合算的设置，简单的组装和组装后所有机器端口的良好可接入性。在此，阻尼装置采用以下方式配置：所述阻尼装置可承受机壳和转子的重量。为此目的，上支架单元和下支架单元例如由金属(特别是钢)形成，并且具有适于机壳和转子的重量的壁厚。下支架单元可以配置呈圆柱形环，其中在隔膜的方向上布置有凹槽和凸起。然后所述凸起形成隔膜的支承面。作为替代方案，多个基座可以以几何排列的方式(例如，在底座上呈环形，彼此相邻)布置作为下支架单元，其中所述多个基座的上侧形成用于隔膜的共同支承面，其中所述支承面在底座之间间断。可选地，所述几何排列也可以配置成相对于其他的具有不同的几何形状。隔膜是指当相对于上支架单元和下支架单元的高度而言较薄的圆盘，并且由一种材料制成，该材料由于形变允许机壳围绕转子的转轴旋转运动。合适的隔膜例如是钢板，所述钢板具有适于跌落情况下产生的扭力和重量的厚度，例如，适于轴向转动惯量为1.2kg/m2，壳体质量为785kg，转速为750Hz的转子的厚度15mm。为了这些目的，钢具有高应力耐受性及足够的挠性以提供柔韧性。隔膜的形变导致机壳与基体的运动的至少部分解耦。优选地，隔膜的材料为此具有大于250MPa的刚度。用于隔膜的合适材料例如是金属(例如钢)或所谓的CFK复合材料。在这种情况下，隔膜被固定地夹在下支架单元的支承面上。为此，所述隔膜例如可以通过螺纹连接和/或通过安装或夹紧环来紧固到支承面上。本文中的自支撑连接是指相对于机壳的重量所述隔膜的未被下支架单元从下方(从所述隔膜背离机壳的一侧)支撑的区域。通过布置在机壳和隔膜之间的上支架单元间接地实现机壳到隔膜上的紧固。上支架单元在这种情况下可以像下支架单元那样配置，例如，同样也是一个圆柱形环，其中在隔膜的方向上布置有凹槽和凸起。然后所述凸起在隔膜上形成上支架单元的支承面。作为替代方案，多个机座可相对于彼此以几何排列(例如在底座上呈环形形状)布置作为上支架单元，其中所述多个机座的下侧在隔膜上形成公共支承面，其中所述支承面在机座之间中断。可选地，该几何布置也可以被配置为相对于彼此具有不同的几何形状。在一个实施例中，隔膜包括多个材料层的隔膜套装件，所述多个材料层依次堆叠布置。在一个实施例中，材料层仅在安装点上彼此固定连接。在其他实施例中，材料层也可以是不同地彼此连接或彼此直接或间接接触。优选地，隔膜完全由这种隔膜套装件形成。在移动的机壳中，相邻的材料层彼此相互摩擦，并且因此比紧凑的整体材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种飞轮单元(1)，用于飞轮储能器(10)，所述飞轮单元(1)包括转子(2)；机壳(3)，所述机壳(3)通过下侧(31)包围所述转子(2)；及阻尼装置(4)，所述阻尼装置(4)紧固到所述机壳(3)的下侧(31)，以用于将所述飞轮单元(1)紧固到适当的基体(11)上，其中，所述阻尼装置(4)包括下支架单元(41)，用于紧固到所述基体(11)上；上支架单元(43)，用于紧固到所述机壳(3)的下侧(31)，及隔膜，所述隔膜将所述下支架单元(41)连接到所述上支架单元(43)，其中所述上支架单元和下支架单元(41，43)以及所述隔膜采用以下这样的方式来配置：所述隔膜(42)能够在所述上支架单元和下支架单元(41，43)之间建立自支撑柔韧连接(42f)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 EP 15188365.91.一种飞轮单元(1)，用于飞轮储能器(10)，所述飞轮单元(1)包括转子(2)；机壳(3)，所述机壳(3)通过下侧(31)包围所述转子(2)；及阻尼装置(4)，所述阻尼装置(4)紧固到所述机壳(3)的下侧(31)，以用于将所述飞轮单元(1)紧固到适当的基体(11)上，其中，所述阻尼装置(4)包括下支架单元(41)，用于紧固到所述基体(11)上；上支架单元(43)，用于紧固到所述机壳(3)的下侧(31)，及隔膜，所述隔膜将所述下支架单元(41)连接到所述上支架单元(43)，其中所述上支架单元和下支架单元(41，43)以及所述隔膜采用以下这样的方式来配置：所述隔膜(42)能够在所述上支架单元和下支架单元(41，43)之间建立自支撑柔韧连接(42f)。2.根据权利要求1所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述下支架单元(41)包括具有第一底座高度(BH)的至少三个底座(41B)，所述至少三个底座(41B)相互分离，所述隔膜(42)夹紧在所述至少三个底座(41B)上，其中，底座(41B)采用以下这样的方式相对于彼此来布置：所述下侧(31)的中心点(M)的投影在由分离的底座(41B)所跨越的支撑面(SF)内沿所述转子(2)的转轴(21)进行定位。3.根据权利要求2所述的飞轮单元，其特征在于，所述下支架单元(41)的分离的底座(41B)在与围绕所述转子(2)的转轴(21)的底部区域(31)平行的平面内彼此对称布置。4.根据权利要求2或3的飞轮单元(1)，其特征在于，所述上支架单元(43)包括具有机座高度(MH)的多个机座(43M)，所述多个机座(43M)在相应的机座位置处在所述隔膜(42)和所述隔膜(42)的自支撑区域(42f)上的机壳(3)的底部区域(31)之间连接至所述隔膜(42)。5.根据权利要求4所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述机座位置每个定位在两个相邻的底座(41B)和所述转子(2)的转轴(21)之间所跨越的隔膜段中。6.根据权利要求5所述的飞轮单元(1)，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔·温特，延斯·兰德梅塞，
申请(专利权)人：富饶科技有限公司德国分公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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