CN108141100A - 具有阻尼装置的飞轮单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞轮单元(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)。

Description

具有阻尼装置的飞轮单元

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

在根据本发明的飞轮单元中，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。具有根据本发明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料的隔膜吸收更多的能量或相应地更有效地阻尼机壳的运动。在优选的实施例中，隔膜套装件包含阻尼和支撑并至少部分交替排列的材料层。金属层(例如钢层或钢板)可以例如用作支撑材料层，并且CFK复合材料层可以用作阻尼材料层。

在此以及下文中，术语“转子”是指被诱导旋转的整个零件。转子可以具有不同的形状。在本发明中，转子具有圆柱形(圆柱体)的转体。转体是主要以动能形式存储能量的部件。其余的部件将转体与驱动器或转子的支架连接，以允许后者尽可能无损失地旋转。转子例如可以是在两侧(端部)开放或封闭的圆柱，所述转子经由至少两个轮毂连接到相应的轴承(用于第一轮毂的第一轴承和用于第二轮毂的第二轴承)。在这里，这种连接并不是直接由轮毂建立，而是由固定在相应轮毂中的销钉来建立。在另一个实施例中，转子可以包括连续管道，所述连续管道上布置有轮毂。这里管道的端部被称为销。根据圆柱内的布置，轮毂可以朝向圆柱的端部至少部分地封闭后者。这里，轮毂可以以相同的定向或对齐布置在转体内。轮毂可以布置在转体内任何适当的位置。这里，轮毂可以在转体的内部与转体连接。在一个实施例中，轮毂布置在转体内开口端的区域内。术语“区域内”是指转体的区域，该区域从开口端沿着转体延伸到具有小齿轮的轮毂突出使得小齿轮直接超出转体的开口端的位置。这里，与转体的连接可以通过压紧/挤压或粘合或其他合适的技术形成。转体和/或轮毂在此可以由碳纤维增强塑料(CFK层压板)制成。

为了提供该飞轮装置的最大可能的存储容量，转子以高达5,000rpm或更高的转速运行。为了允许转子以尽可能小的损耗旋转，转子在真空中运行。为此，转子必须以通过机壳进行真空密封的方式进行封装。同时，机壳用于保护环境免于转子跌落，因此通常由金属，特别是钢制成，就所述金属的厚度而言适于在跌落情况下预期释放的力，例如，对于具有轴向质量惯性矩为1.2kg/m²，壳体质量为785kg，转速为750Hz的转子金属厚度为25mm。优选地，机壳的形状在此适应于转子的形状。例如，机壳具有盖和底部的圆柱形状，在本发明中，所述底部被称为下侧。这里，下侧指的是在转轴垂直于地面布置的情况下面向地面的一侧。相应地，盖朝向相反侧，例如，飞轮储能器的顶板。

在一个实施例中，下支架单元包括具有第一底座高度的至少三个底座，所述至少三个底座相互分离，隔膜夹紧在所述至少三个底座上，其中底座采用以下方式相对于彼此来布置：下侧中心点沿转子的转轴的投影位于由两个底座所跨越的支撑面内。这里，底座的支撑面限定了支撑面的角点。由于机壳通常对称地包围转子，机壳与转子的重心通常位于中心点上方的转轴上，或者在略微偏离而位于垂直于转轴的横向位置上。在这种布置中，跨越在底座上的隔膜为安装在其上的机壳提供稳定的支撑，该支撑通过底座足以防止侧向倾斜。底座的使用使得阻尼装置能够简单快速地安装在机壳下方。通过三个或更多的底座，阻尼装置还足够稳定以补偿跌落的载荷。在另一个实施例中，下支架单元的分离的底座在这种情况下在平行于底部区域的平面内围绕转子的转轴彼此对称布置。

在优选实施例中，下支架单元包括至多六个分离的底座。由于底座的这个最大数量，在底座之间提供了由隔膜建立的足够大的自支撑连接，所述隔膜的自支撑连接的挠性和柔韧性足以吸收和衰减跌落的载荷。由于底座的数量和布置，隔膜的自支撑连接的刚度比(柔韧度)可以根据需要地被影响。

在另一个实施例中，上支架单元包括具有机座高度的多个机座，所述机座在相应的机座位置处在隔膜和在隔膜的自支撑区域上的机壳的底部区域之间连接至所述隔膜。借由机座，机壳的下侧并非直接，而是间接地通过机座连接至隔膜。这确保机壳仅固定在底座之间的隔膜的自支撑连接上。因此，跌落的载荷可以特别好地被吸收和阻尼。

在一个优选实施例中，机座位置每个定位在两个相邻的底座和转子的转轴之间所跨越的隔膜段中。这以特别好的方式利用柔韧隔膜的阻尼作用。在优选实施例中，机座的数量等于底座的数量，并且隔膜平面内的各机座位置具有到相应的邻近底座的相同的距离。因此，机座位于底座中间，以使从机座到相邻底座的柔性连接最长。这为所用的相应隔膜最大化了柔韧隔膜的阻尼效果。

在另一个实施例中，下支架单元还包括一个或多个阻尼元件，所述一个或多个阻尼元件布置在机座位置下方，并且以弹性方式相对于基体来支撑隔膜。这允许阻尼单元用于具有相同阻尼特性的其他重量的其他飞轮单元。阻尼元件的减振效果可以根据需要通过阻尼元件的适当材料的选择来调整。阻尼元件可以例如配置为高度等于底座高度的橡胶缓冲器。另外，材料具有不足以满足带转子的壳体的重量的膜片可以用作阻尼元件由于阻尼元件补充支撑位于底座之间的所述隔膜。

在另一个实施例中，隔膜包括中央开口和围绕开口周向延伸并紧固在底座上的连续表面。所述连续表面在两个相邻的底座之间建立自支撑连接，所述底座具有足够大的支撑面以将机壳或机座定位在其上。支撑面的尺寸和形状不会因中央开口而改变，因为即使在封闭状态下，开口区也不会或仅略微有助于支撑，而机壳或机座仅仅是靠在外部区域。自支撑连接在存在开口的情况下更加灵活，并且可以通过跌落载荷更容易地形变，这导致在跌落情况下更有效地吸收能量和阻尼。由于周向连续表面的形状，隔膜的自支撑连接的刚度比可以根据需要地被影响。

在一个实施例中，隔膜的形状与下侧的形状采用以下这样的方式来适配：在垂直于转轴的方向上隔膜未横向超出下侧。通过下支架单元和上支架单元的相应布置，机壳的载荷因此被垂直向下消散至基体。阻尼装置可以通过这些布置来提供，使得垂直于转轴的用于实施所述阻尼装置的所需结构空间以最小的方式配置。利用这种阻尼装置，可以提供特别紧凑的飞轮储能器，所述飞轮储能器具有多个飞轮单元，具有飞轮储能器的尽可能小的底部区域，并且还具有特别好的阻尼特性。在本发明的优选实施例中，下侧包括周向边缘表面和位于所述边缘表面内的底面，其中隔膜的形状作为边缘表面平行于转轴的投影而具有与边缘表面相同的形状。因此，阻尼装置在转子转轴的径向方向上需要更少的结构空间。在这种情况下，边缘表面和隔膜可以相应的是环形的。这防止了隔膜的所谓喀哒声效应。

在一个实施例中，边缘表面形成为经由上支架元件紧固到隔膜的凸缘。这可以使机壳与隔膜快速简单地连接。

在一个实施例中，飞轮单元包括安装板，下支架单元紧固在该安装板上以随即与基体连接。这使得飞轮单元可以分别固定在飞轮储能器或基体的底部上。

本发明还涉及一种包括多个根据本发明的飞轮单元的飞轮储能器，其中飞轮单元固定地连接(例如直接通过下支架元件，或间接通过其上紧固有下支架元件的安装板)到飞轮储能器的基体。在这种情况下，飞轮单元优选具有转子，所述转子的转轴分别垂直于飞轮储能器的底部。例如，飞轮储能器可以还包括用于在相应的飞轮单元内产生飞轮单元运行所需的最小真空度的真空模块，一个或多个并网点和模块化控制系统。所述模块化控制系统配置用于适当的控制至少所述飞轮单元和所述真空模块，并配置用于经由用于执行外部控制命令的数据接口进行数据通信。其中所述一个或多个网络接口至少被提供用于连接到本地(公司网，区域网和城市网)和/或非本地电网(传输或分配网络，例如公共电网)。飞轮储能器在这种情况下可以包括模壳，所述模壳配置成适合于确保位于其中的部件的可靠运输并且配置成吸收飞轮单元在运行中的静态或动态载荷。为了得到坚固的模壳，后者可以例如至少绝大多数是用混凝土，金属或钢制成的，所述模壳最好完全由钢制成。

在一个实施例中，相邻的飞轮单元在飞轮储能器中垂直于转轴的距离小于或等于50mm。

在一个实施例中，飞轮储能器包括冷却和/或加热模块，用于在飞轮单元的运行期间至少去除内部热载荷，或者用于飞轮单元的运行期间的空气调节，优选还用于维持最小温度。在这种情况下，冷却模块是指用于冷却设施的装置，以使得例如，内部热载荷，电损耗，飞轮单元运行期间的摩擦热以及模块(例如真空模块)的废热可以被消散。模壳的过高的内部温度导致位于其中的电子器件，特别是功率电子器件的较高的故障风险。通常情况下，模壳内部允许的最高温度为45℃。相反，加热模块确保模壳内的最大负温度不会降到10℃以下，以防止形成冷凝水。在这种情况下，-20℃至50℃的外部温度范围是正常的，在极端情况下，最大的最低温度-30℃和最大的最高温度60℃是可以接受的。就损失而言，由于模壳顶板上的板式热交换器等被动加热/冷却装置对设施的总体有效性的负面影响较小，因此模壳顶板上的板式热交换器等被动加热/冷却装置应优先用作加热和冷却模块，所述被动加热/冷却装置被动地允许通过对流进行冷却剂循环和热交换。

附图说明

本发明的这些和其他方面在如下附图中详细示出：

图1以透视侧视图示出了根据本发明的具有阻尼装置的飞轮单元的示例性实施例；

图2以隔膜的俯视图示出了根据本发明的阻尼装置的示例性实施例，为了更好的概观而没有上支架元件；

图3以横截面视图示出了根据本发明的阻尼装置的另一个实施例；

图4以横截面视图示出了根据本发明的阻尼装置的示例性实施例；

图5示出了根据本发明的飞轮储能器的示例性实施例。

参考数字列表：1飞轮单元；2转子；21转子的转轴；3机壳；31机壳的下侧；31r下侧的边缘表面；31b下侧的底面；32凸缘；33机壳的上部；4阻尼装置；41下支架单元；41B底座；41D阻尼元件(在下支架单元中)；42隔膜；421隔膜的中央开口；422沿开口周向延伸的连续表面；42f自支撑连接；42P隔膜套装件；421-424隔膜套装件中的材料层；43上支架单元；43M机座；44安装点；5安装板；10飞轮储能器；11飞轮储能器的基体(底部)；A飞轮储能器中相邻飞轮装置的距离；BH(多个底座的)底座的高度；D机座位置到相邻底座的距离；M下侧的中心点；MH(多个机座的)机座的高度；SF支撑面

具体实施方式

图1以透视侧视图示出了根据本发明的具有阻尼装置4的飞轮单元1的示例性实施例。在这种情况下，示出了具有由虚线指示的转子2的飞轮单元1，所述转子被机壳3包围以相对于转子保护周围环境。机壳3包括下侧31。用于将飞轮单元1紧固到基体11或安装板5上的阻尼装置4紧固在下侧31上。阻尼装置4包括在位于下侧31周向下方的下支架单元41，在该示例性实施例中，下支架单元41由具有第一底座高度BH的四个分离的底座41B形成，其中底座41B布置在平行于下侧31的平面内，彼此对称，围绕转子2的转轴21，且呈正方形。在该透视图中，后部的底座被阻尼装置4的其他部件遮蔽。在这种情况下，下支架单元41在下侧31下方的底座41B之间是中空的。在本实施例中，机壳3的下侧31通过上支架元件43间接地紧固至隔膜42上，所述上部支架元件43包括具有机座高度MH的多个机座43，所述机座在相应的机座位置处在隔膜42与隔膜42的自支撑区域上的机壳3的底部区域31之间连接至隔膜42。在这种情况下，机座43的数量(四个)等于底座412的数量(四个)。由于透视图，两个机座43被机壳3的下侧31遮挡。所述机座位置在这种情况下分别设置在两个相邻的底座412和转子2的转轴21之间所跨越的自支撑隔膜段中，其中在隔膜平面内的机座位置在各种情况下分别具有到相应的相邻底座412的相同的距离D。在另一个实施例中，也可以仅使用三个底座41B和三个机座43M，所述三个底座和三个机座分别以等腰三角形的形式彼此对称地布置，以跨越支撑面SF。

为了更好的概观而没有上支架单元43，图2以隔膜42的俯视图示出了根据本发明的阻尼装置4的示例性实施例。支承机壳3的隔膜42紧固在底座41B的上侧，且在这种情况下完全跨越下部支架元件41。在此及在下文中，术语“跨越”基本上包括在这种情况下的完全或部分跨越，其中在这种情况下，跨越采用以下方式配置：下侧31的中心点M的投影在通过隔膜4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。在这种情况下，隔膜42跨越在四个底座41B的所有上表面上，所述四个底座41B的所有上表面形成支承面411。通过布置底座41B，基座31采用以这种方式配置：隔膜42在机壳3与相邻的作为下支架元件41的底座412之间建立自支撑连接42f。在本示例性实施例中，隔膜42包括中央开口421和围绕所述开口周向延伸并紧固到底座41B上的连续表面422。隔膜42可以有利地具有适配于下侧31的形状的环形形状，使得底座41B和连接到隔膜42的基座43M(这里为了清晰起见未明确示出)在径向方向上未突出超出机壳3的下侧31。

图3以横截面视图示出了根据本发明的阻尼装置4的另一个示例性实施例。在这种情况下，类似于图2，四个底座41B彼此对称地布置，其中一个底座41B(在后中央)被中央底座41B(在前中央)遮挡。四个机座43M同样布置在紧固在作为下支架单元41的底座41B上的隔膜42上，所述基座43M以相对于底座41B旋转45°的布置方式布置在隔膜42上，其中在作为上支架单元43的机座43M中两个后机座43M被两个前机座43M遮挡。在本示例性实施例中，下支架单元41还包括四个阻尼元件41D(以灰色示出)，所述四个阻尼元件41D分别布置在机座43M下方的机座位置上，并且以弹性方式相对于基体(这里未示出)来支撑隔膜42。因此，相同的阻尼单元4可以用于不用质量的机壳3和转子2。为了清晰起见，仅仅示出了机壳3。在这种情况下，隔膜42的形状采用以下方式适配于下侧31的形状：在垂直于转轴的方向上，隔膜未横向突出超出下侧31。在这种情况下，下侧31包括圆周边缘表面31r及位于边缘表面31r内的底面31b，其中隔膜42的形状作为边缘表面31r的平行于转轴21的投影而具有与边缘表面31r相同的形状。只要边缘表面31r是环形的，隔膜41也相应地是环形的。

图4以横截面视图示出了根据本发明的隔膜42的示例性实施例。在这种情况下，隔膜42包括具有四个金属层421，422，423，424的隔膜套装件42P，所述四个金属层421，422，423，424依次堆叠布置，且仅在安装点44上与彼此固定连接，接地和/或连接至底座41，412。在转子2跌落的情况中，金属层421，422，423，424在跌落期间接收到释放的能量时形变并且因此相互摩擦，这进一步吸收跌落载荷并进一步抑制机壳3的运动。这里，材料层421，422，423，424可以配置为交替地配置为支撑材料层422，424(例如作为金属层)和配置为阻尼材料层421，423(例如用CFVK复合材料或另一种材料，例如塑料材料制成)。

图5示出了根据本发明的飞轮储能器10的示例性实施例，所述飞轮储能器10包括多个飞轮单元1，所述多个飞轮单元1在每种情况下五个一排地布置，其中飞轮单元1与飞轮储能器10的底部11分别通过阻尼装置4于底部11之间的安装板5紧固连接。相邻的飞轮单元1在飞轮储能器10中垂直于飞轮单元1的转轴21的距离A通过使用根据本发明的阻尼装置4可选择地小于或等于50mm，由此提供在飞轮储能器10中给定的体积中具有特别高数量的飞轮单元1的特别紧凑的飞轮储能器10。

例如，可以在飞轮储能器10内布置二十八个飞轮单元1，所述飞轮单元1经由电中间电路连接以提供共同的存储容量和输出。飞轮单元1的数量适合于这样的情况：飞轮储能器10经由如此提供的总容量和输出可以在超过30秒的时间段内将功率馈送到连接的电网5中。这里，单个飞轮单元1平均可以传递20kW的功率。这个飞轮储能器10因此具有560kW的总容量。飞轮储能器10中的飞轮单元1的数量可以根据相应的飞轮储能器而变化。

这里所示的示例性实施例仅构成本发明的示例，因此不应被解释为限制。本领域技术人员考虑的替代实施例同样包括在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种飞轮单元(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，所述机座(43M)的数量与所述底座(41B)的数量相同，且所述隔膜平面内的各机座位置具有到相应的邻近底座(41B)的相同的距离。

7.根据前述权利要求之一所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述下支架单元(41)还包括一个或多个阻尼元件(41D)，所述一个或多个阻尼元件(41D)布置在机座位置下方，并以弹性方式相对于所述基体(11)来支撑所述隔膜(42)。

8.根据前述权利要求之一所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述隔膜(42)包括中央开口(421)及连续表面(422)，所述连续表面(422)围绕开口周向延伸并紧固在所述下支架单元(41)上。

9.根据前述权利要求之一所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述隔膜(42)的形状与所述下侧(31)的形状采用以下这样的方式来适配：在垂直于转轴的方向上，所述隔膜未横向突出超出所述下侧。

10.根据权利要求9所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述下侧(31)包括圆周边缘表面(31r)和位于所述边缘表面(31r)内的底面(31b)，其中，所述隔膜的形状作为所述边缘表面(31r)的平行于所述转轴(21)的投影而具有与所述边缘表面(31r)相同的形状。

11.根据权利要求10所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述边缘表面(31r)呈环状，且所述隔隔膜(42)呈对应的环状。

12.根据前述权利要求之一所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述隔膜(42)包括具有多个材料层(421，422，423，424)的隔膜套装件(42P)，所述多个材料层(421，422，423，424)依次堆叠布置。

13.根据权利要求12所述的飞轮单元(1)，其特征在于，所述隔膜套装件(42P)包括至少部分交替布置的阻尼和支撑材料层(421，422，423，424)。

14.一种飞轮储能器(10)，包括多个根据权利要求1所述的飞轮单元(1)，其中，所述飞轮单元(1)固定连接到所述飞轮储能器(10)的基体(11)。

15.根据权利要求14所述的飞轮储能器(10)，其特征在于，相邻的飞轮单元(1)在所述飞轮储能器(10)中垂直于所述飞轮单元(1)的转轴(21)的距离小于或等于50mm。