飞轮系统及相关方法技术方案

一种飞轮系统，包括飞轮转子，该飞轮转子包括转子盘和转子轴，并且飞轮转子的纵向轴线中央延伸穿过转子盘和转子轴。该系统进一步包括被配置成便于飞轮转子的旋转的轴颈组件。轴颈组件包括：套筒，具有从第一端延伸穿过套筒到相对的第二端的孔；杆，至少部分地设置在套筒的孔内；以及螺母，联接到杆的一部分。杆的长度大于套筒的长度，使得杆的一部分轴向延伸超过套筒的第一端。一种形成飞轮的方法包括将杆联接到转子轴并拉动杆的第二端以使杆张紧。当连接到螺母时，螺母保持杆中的张紧。螺母保持杆中的张紧。螺母保持杆中的张紧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞轮系统及相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年3月4日提交的、序列号为16/291,895的“飞轮系统及相关方法”的美国专利申请的权益。


[0003]本公开的实施例涉及一种飞轮储能系统。更特别地，本公开涉及一种用于支撑飞轮转子的旋转的轴颈组件。

技术介绍

[0004]能量可以从一种形式转换成另一种形式，诸如从电能转换成动能，反之亦然。飞轮是一种将能量存储为旋转动能的能量系统。因此，可以将电能提供到可以使飞轮旋转的电动机。可以接收电能以将电能存储在飞轮中。飞轮的动量是所存储的能量的一种形式。电动机也可以用作发电机，将飞轮的旋转动能转换成电能。一旦飞轮具有动量，理论上就可以无限旋转。然而，诸如摩擦和阻力的寄生损失(parasitic losses)可能降低飞轮作为储能装置的效率。因此，可能期望增加飞轮储能系统的效率。此外，摩擦和阻力可能降低飞轮系统的可用寿命。作为示例，支撑飞轮旋转的轴承可能由于飞轮在操作期间不平衡而过早磨损。

技术实现思路

[0005]本公开的各个实施例包括一种飞轮系统，该飞轮系统包括飞轮转子，该飞轮转子包括转子盘和转子轴，该转子的纵向轴线中央延伸穿过转子盘和转子轴。该系统进一步包括被配置成便于飞轮转子的旋转的轴颈组件。轴颈组件包括套筒，该套筒具有从第一端延伸穿过套筒到相对的第二端的孔，并且套筒的纵向轴线从第一端延伸穿过套筒到第二端。套筒的第二端联接到转子轴。轴颈组件进一步包括至少部分地设置在套筒的孔内的杆。杆的第一端轴向地延伸超过套筒的第一端并且杆的第二端联接到转子轴。杆的纵向轴线从第一端延伸穿过杆到第二端，其中套筒和杆的纵向轴线与飞轮转子的纵向轴线同轴。轴颈组件进一步包括保持元件，该保持元件联接到轴向地延伸超过套筒的第一端的杆的第一端。
[0006]一种使用飞轮系统的方法，包括：旋转设置在上轴颈组件与下轴颈组件之间的飞轮转子。上轴颈组件和下轴颈组件中的每一个都联接到飞轮转子，并且包括：套筒，具有从第一端延伸穿过套筒到相对的第二端的孔；杆，设置在套筒的孔内，使得杆的一部分轴向地延伸超过套筒的第一端；以及保持元件，联接到轴向地延伸超过套筒的第一端的杆的一部分。该方法进一步包括将飞轮转子朝向上轴承组件轴向地提升并远离下轴承组件，以对设置在上轴承组件内的轴承施加轴向的压力。上轴承组件围绕上轴颈组件设置。
[0007]一种形成飞轮系统的方法，包括：将杆联接到飞轮转子轴。杆具有第一端和相对端，杆的第一端联接到飞轮转子轴。套筒围绕杆设置，并且套筒联接到飞轮转子轴。套筒具有第一端和相对的第二端。套筒的第一端联接到飞轮转子轴。杆的第二端轴向地延伸超过套筒的第二端。该方法进一步包括：拉动杆的第二端以使杆张紧；并且将保持元件联接到杆
的第二端以保持杆的张紧。
附图说明
[0008]尽管说明书由特别指明并明确要求保护被视为本公开的实施例的权利要求决定，但当结合附图阅读时，可以更容易地从以下对本公开的示例性实施例的描述中确定本公开的实施例的各个特征和优点，其中：
[0009]图1是飞轮储能系统的截面图；
[0010]图2是图1的飞轮储能系统的壳体的局部视图；
[0011]图3是上部组件的放大截面图，示出图1的飞轮转子与电动机和/或发电机之间的连接；
[0012]图4是下部组件的放大截面图，示出图1的飞轮转子与电动机之间的连接；
[0013]图5是图1的轴颈组件的立体图；
[0014]图6是图5的轴颈组件的杆的立体图；并且
[0015]图7是图5的轴颈组件的套筒的立体图。
具体实施方式
[0016]本文呈现的说明并不意指任何特定组件、装置或系统的实际视图，而仅仅用于描述本公开的实施例的理想化表示。以下描述提供了本公开的实施例的具体细节，以便提供对本公开的实施例的彻底描述。然而，本领域普通技术人员将理解的是，本公开的实施例可以在不采用许多这种具体细节的情况下实践。实际上，本公开的实施例可以结合工业中采用的常规技术来实践。另外，以下提供的描述并不包括形成完整结构或组件的所有元件。下面仅详细描述理解本公开的实施例所必需的那些过程动作和结构。可以使用其它常规的动作和结构。还要注意的是，本申请随附的任何附图仅用于说明目的，并且因此未按比例绘制。另外，附图之间的共同元件可以具有相应的数字标记。
[0017]如本文所使用的，术语“包括有”、“包含有”、“包含”、“其特征在于”及其语法等同形式是包容性或开放性的术语，其既不排除附加的、未陈述的元件或方法步骤，而且还包括更具限制性的术语“由
……
组成”和“基本上由
……
组成”及其语法等同形式。
[0018]如本文所使用的，关于材料、结构、特征或方法动作的术语“可以”指示预期用于实施本公开的实施例，并且这种术语优先于更具限制性的术语“是”而使用，以便避免应当或必须排除可与其结合使用的其它兼容的材料、结构、特征和方法的任何暗示。
[0019]如本文所使用的，术语“配置”是指尺寸、形状、材料组成以及至少一种结构和至少一个设备中的一个或多个的布置，便于以预定的方式操作该结构和设备中的一个或多个。
[0020]如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则在“一”、“一个”和“该”后面的单数形式也旨在包括复数形式。
[0021]如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意和所有组合。
[0022]如本文所使用的，因为元件和特征在附图中被示出并定向，所以为了便于描述，可以使用诸如“在
…
之下”、“下面”、“下部”、“底部”、“上面”、“上部”、“顶部”、“前面”、“后部”、“左侧”、“右侧”等空间相对术语来描述一个元件或特征与另一或多个元件或特征的关系。除非另有说明，否则空间相对术语旨在涵盖除了图中描绘的朝向之外的材料的不同朝向。
[0023]如本文所使用的，术语“纵向的”、“纵向地”、“轴向的”或“轴向地”是指平行于本文描述的飞轮储能系统的一个或多个组件的旋转轴线的方向，该飞轮储能系统包括但不限于本文描述的飞轮转子。例如，“纵向的”或“轴向的”运动应意指沿基本上平行于本文描述的飞轮储能系统的旋转轴线的方向的运动。
[0024]如本文所使用的，术语“径向的”或“径向地”是指横向于本文所描述的飞轮储能系统的一个或多个组件的旋转轴线的方向，该飞轮储能系统包括但不限于本文所描述的飞轮转子。例如，“径向运动”应意指沿基本上横向于(例如，垂直于)如本文所描述的飞轮储能系统的一个或多个组件的旋转轴线的方向的运动。
[0025]如本文所使用的，关于给定参数、属性或条件的术语“基本上”意指并且在一定程度上包括本领域普通技术人员将理解的给定的参数、属性或条件满足一定程度的公差，诸如在可接受的制造公差内。作为示例，根据基本上满足的特定参数、属性或条件，参数、属性或条件可能至少是90.0％满足、至少95.0％满足、至少99.0％满足，甚至至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种飞轮系统：包括：飞轮转子，包括转子盘和转子轴，所述飞轮转子的纵向轴线中央延伸穿过所述转子盘和所述转子轴；轴颈组件，被配置成便于所述飞轮转子的旋转，所述轴颈组件包括：套筒，具有从第一端延伸穿过所述套筒到相对的第二端的孔，所述套筒的所述第二端联接到所述转子轴，所述套筒的纵向轴线从第一端延伸穿过所述套筒到第二端；杆，至少部分地设置在所述套筒的所述孔内，所述杆的第一端轴向地延伸超过所述套筒的第一端并且所述杆的第二端联接到所述转子轴，所述杆的纵向轴线从第一端延伸穿过所述杆到第二端，其中所述套筒和所述杆的纵向轴线与所述飞轮转子的纵向轴线同轴；以及保持元件，联接到轴向地延伸超过所述套筒的第一端的所述杆的第一端。2.根据权利要求1所述的飞轮系统，其中所述杆的张紧力为12,000lbf或更大。3.根据权利要求2所述的飞轮系统，其中所述张紧力由所述保持元件保持在所述杆内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞轮系统，其中所述杆包括在第一端的细长的轴、在第二端的头部以及在所述细长的轴与所述头部之间的凸缘。5.根据权利要求4所述的飞轮系统，其中所述转子轴包括在所述转子轴中形成的凹部，所述凹部的尺寸和配置为通过机械干涉将所述杆的所述头部保持在其中。6.根据权利要求4所述的飞轮系统，其中所述套筒包括在第一端的细长的轴以及在第二端的头部，并且其中延伸穿过所述套筒的头部的所述孔的一部分的尺寸和配置为通过机械干涉将所述套筒保持在所述转子轴周围。7.根据权利要求1至3中任一项所述的飞轮系统，进一步包括环绕所述轴颈组件的轴承组件，所述轴承组件包括设置在内壳体与外壳体之间的轴承。8.根据权利要求7所述的飞轮系统，其中环形空间在所述轴承周围的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：圣奥古斯丁加拿大电气公司，
类型：发明
国别省市：