本發明專利技術涉及慣性能量存儲裝置及其組裝方法。一種慣性能量存儲裝置(100)，其包括多個固定電繞組(118)、可旋轉軸(112)和聯接到可旋轉軸上的多個可旋轉磁體(116)。多個固定電繞組繞著多個可旋轉磁體的至少一部分延伸。慣性能量存儲裝置還包括飛輪裝置(108)，飛輪裝置(108)包括可旋轉地聯接到可旋轉軸上的基本圓柱形的轂(602)。飛輪裝置還包括徑向內環(608/614)，徑向內環(608/614)包括具有第一密度的第一材料。飛輪裝置進一步包括徑向外環(612/614)，徑向外環(612/614)包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。
【技術實現步驟摘要】
本文中描述的主題大體涉及慣性能量存儲裝置，并且更具體地，涉及多層式飛輪。
技術介紹
至少ー些已知慣性能量存儲裝置包括飛輪裝置，飛輪裝置以超過10000轉每分鐘(rpm)的高速旋轉以存儲動量或慣量，以用于后續將能量轉化成電功率。已知的飛輪中的一些包括聯接到內轂上的整體地形成的徑向外輪緣。為了增大飛輪中存儲的慣量，徑向外輪緣形成有預定厚度以限定預定質量。然而，高轉速在厚輪緣內引起顯著應力。在輪緣內限定的應カ分布典型地示出，最大應カ幅度最靠近轂，而輪緣的徑向外部部分比徑向內部部分經歷引起的顯著更低的應力。因此，與內部部分相比，外部部分的材料性質是利用不足的。輪緣的最內部分上的這種應力限制輪緣厚度，并且隨后限制可用于能量轉化的噴量。慣性能量存儲裝置的有效性的一個量度是各個裝置占據的每単位體積的存儲慣量。每單位體積的慣量的較低值會增大滿足大功率要求所需的多個慣性能量存儲裝置的數量。増大裝置的 數量會増加安裝和維護成本，包括備件存儲成本。在至少ー些其它已知的慣性能量存儲裝置中，已知的飛輪利用從轂沿徑向向外延伸的多個同心層或環來組裝。各個環由具有基本相似的密度的基本相似的復合材料形成。此外，各個環限定的應カ分布示出:最大應カ幅度在最外環內，這現在變成關于旋轉速度和總環厚度的限制因素。因此，在具有分層式環的已知飛輪中，外環比內環經歷引起的更接近材料極限的應力，并且飛輪的內部部分仍是利用不足的。此外，仍未獲得每單位體積的最大卜舟且 貝里。
技術實現思路
在ー個方面，提供一種飛輪裝置。飛輪裝置包括基本圓柱形的轂。飛輪裝置還包括徑向內環，徑向內環包括具有第一密度的第一材料。飛輪裝置還包括徑向外環，徑向外環包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。在另ー個方面，提供ー種慣性能量存儲裝置。慣性能量存儲裝置包括多個固定電繞組、可旋轉軸和聯接到可旋轉軸上的多個可旋轉磁體。多個固定電繞組繞著多個可旋轉磁體的至少一部分延伸。慣性能量存儲裝置還包括飛輪裝置，飛輪裝置包括可旋轉地聯接到可旋轉軸上的基本圓柱形的轂。飛輪裝置還包括徑向內環，徑向內環包括具有第一密度的第一材料。飛輪裝置進ー步包括徑向外環，徑向外環包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。在又ー個方面，提供ー種組裝慣性能量存儲裝置的方法。該方法包括提供限定空腔的多個固定電繞組和提供可旋轉軸。該方法還包括使多個可旋轉磁體不動地聯接到可旋轉軸上。該方法進ー步包括組裝飛輪裝置，這包括提供基本圓柱形的轂。該方法還包括使徑向內環聯接到轂上，使得徑向內環繞著轂同心地設置。徑向內環包括具有第一密度的第一材料。該方法進ー步包括繞著徑向內環同心地聯接徑向外環。徑向外環包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。該方法還包括使圓柱形轂可旋轉地聯接到可旋轉軸上。該方法進ー步包括將可旋轉軸插入到空腔中，使得多個固定電繞組繞著多個可旋轉磁體的至少一部分延伸。附圖說明當參照附圖閱讀下列詳細描述時，本專利技術的這些和其它的特征、方面和優點將變得更好理解，在附圖中，同樣的符號在所有附圖中表示同樣的部件，其中圖I是示例性慣性能量存儲裝置的示意圖；圖2是現有技術的單件式薄輪緣飛輪裝置的示意圖；圖3是在圖2中示出的飛輪裝置中引起的等效應カ的圖解視圖； 圖4是在圖2中示出的飛輪裝置中引起的徑向應カ的圖解視圖；圖5是現有技術的單件式厚輪緣飛輪裝置的示意圖；圖6是在圖5中示出的飛輪裝置中引起的等效應カ的圖解視圖；圖7是在圖5中示出的飛輪裝置中引起的徑向應カ的圖解視圖；圖8是現有技術的兩件式厚輪緣飛輪裝置的示意圖；圖9是在圖8中示出的飛輪裝置中引起的等效應カ的圖解視圖；圖10是在圖8中示出的飛輪裝置中引起的徑向應カ的圖解視圖；圖11是在現有技術的多層式飛輪裝置中引起的徑向應カ的圖解視圖；圖12是可與圖I中示出的慣性能量存儲裝置一起使用的示例性飛輪裝置的示意圖；圖13是在圖12中示出的飛輪裝置中引起的徑向應カ的圖解視圖；以及圖14是示出可用于組裝圖I中示出的慣性能量存儲裝置的示例性方法的流程圖。除非另外指出，本文中提供的附圖意味著示出本專利技術的關鍵創造性特征。這些關鍵創造性特征被認為能夠應用在包括本專利技術的一個或更多個實施例的多種系統中。因而，附圖不意味著包括本領域普通技術人員已知的、本專利技術的實踐所需的所有常規特征。部件列表100慣性能量存儲裝置102容納系統104外殼體106沖擊吸收材料108飛輪裝置110飛輪殼體112 軸114電動發電機116轉子磁體117 空腔118定子繞組119空氣間隙120磁性軸承200現有技術的單件式薄輪緣飛輪裝置202 轂204 輪緣D外直徑T 厚度C旋轉中心206應カ梯度208峰值應カ矢量210輪緣的徑向最內部分V旋轉速度212輪緣的徑向最外部分214輪緣的中心部分220等效應カ240徑向應力300現有技術的單件式厚輪緣飛輪裝置302 轂304 輪緣D外直徑T 厚度C旋轉中心306應カ梯度308峰值應カ矢量310輪緣的徑向最內部分V旋轉速度312輪緣的徑向最外部分314輪緣的中心部分320等效應カ340徑向應力400現有技術的兩件式厚輪緣飛輪裝置402 轂403輪緣內環404 輪緣405輪緣外環D外直徑C旋轉中心Tl內環的厚度T2外環的厚度TT輪緣的厚度406在內環中引起的應カ梯度407在內環中引起的峰值應カ矢量408在外環中引起的應カ梯度409在外環中引起的峰值應カ矢量410內環的徑向最內部分 411外環的徑向最內部分V旋轉速度412內環的徑向最外部分413內環的中心部分414外環的徑向最外部分415外環的中心部分416接觸面420等效應カ440徑向應力500現有技術的多層式飛輪裝置502 轂504最內環506 第二環508第三環510最外環512在最內環中引起的應カ梯度514在第二環中引起的應カ梯度516在第三環中引起的應カ梯度518在最外環中引起的應カ梯度520在最內環中引起的峰值應カ矢量522在第二環中引起的峰值應カ矢量524在第三環中引起的峰值應カ矢量526在最外環中引起的峰值應カ矢量D外直徑V旋轉速度602 轂604軸部分606多個環608徑向最內環610 第二環612徑向最外環614中間環620在最內環中引起的應カ梯度622在最內環中引起的峰值應カ矢量624在第二環中引起的應カ梯度626在中間環中引起的應カ梯度628在最外環中引起的應カ梯度630在第二環中引起的峰值應カ矢量632在中間環中引起的峰值應カ矢量634在最外環中引起的峰值應カ矢量D外直徑V旋轉速度700 方法 702提供多個固定電繞組704提供可旋轉軸706不動地聯接多個可旋轉電繞組708組裝飛輪裝置710提供基本圓柱形的轂712使徑向最內環聯接到轂上，使得...714同心地繞著徑向最內環而使徑向最外環聯接到中間環上...716使圓柱形轂可旋轉地聯接到可旋轉軸上718將可旋轉部分插入到空腔中，使得...具體實施例方式在下列說明書和權利要求中，將參照許多用語，用語應當限定成具有下列含義。単數形式“一”、“ー個”和“該”包括復數個所指對象，除非上下文另外明確地指出。“可選的”或“可選地”意味著隨后描述的事件或情況可以發生或可以不發生，并且描述包括事件發生的情形和事件不發生的情形。如本文在整個說明書本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種飛輪裝置(108)，包括：基本圓柱形的轂(602)；徑向內環(608/614)，其包括具有第一密度的第一材料；以及徑向外環(612/614)，其包括具有第二密度的第二材料，所述第一密度大于所述第二密度。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：J·D·范達姆，M·E·費爾米利，K·S·黑蘭，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：
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