CZ31677U1 - An electromechanical backup power source and an electric power stabilizer - Google Patents

An electromechanical backup power source and an electric power stabilizer Download PDF

Info

Publication number
CZ31677U1
CZ31677U1 CZ2018-34588U CZ201834588U CZ31677U1 CZ 31677 U1 CZ31677 U1 CZ 31677U1 CZ 201834588 U CZ201834588 U CZ 201834588U CZ 31677 U1 CZ31677 U1 CZ 31677U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
electromechanical
piece
flywheel
stabilizer
power supply
Prior art date
Application number
CZ2018-34588U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jan Plomer
Original Assignee
Jan Plomer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Plomer filed Critical Jan Plomer
Priority to CZ2018-34588U priority Critical patent/CZ31677U1/en
Publication of CZ31677U1 publication Critical patent/CZ31677U1/en

Links

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká možnosti akumulace elektrické energie ve formě mechanické v rotující hmotě a její následné využití jak při krátkodobém výpadku elektrické energie v rozvodné síti (záložní zdroj), tak také pro stabilizaci napětí při jejím kolísání.The technical solution concerns the possibility of accumulation of electric energy in the form of mechanical in rotating mass and its subsequent use both in the case of a short-term power outage in the distribution network (back-up source) and also to stabilize the voltage during its fluctuation.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Princip akumulace energie do rotující hmoty je z minulosti dobře známý. Po staletí byl setrvačník užíván k dosažení hladkého chodu rotujících mechanismů. V původních čistě mechanických pohonech plnilo funkci setrvačníku těžké kamenné rotující kolo. Jako příklad je možné uvést hrnčířský kruh. V 19. století pomáhal setrvačník akumulovanou kinetickou energií překonávat mrtvé body klikového mechanismu parních strojů.The principle of energy storage in a rotating mass is well known in the past. For centuries, the flywheel has been used to achieve a smooth running of rotating mechanisms. In the original purely mechanical drives, the flywheel functioned as a heavy stone rotating wheel. An example is the potter's wheel. In the 19th century, the flywheel helped accumulate kinetic energy to overcome the deadlocks of the steam engine crank mechanism.

V současné době je setrvačník nedílnou součástí každého spalovacího motoru, kde vyrovnává nerovnoměrný chod. Na rozdíl od počátečních velmi jednoduchých konstrukcí mají setrvačníky v dnešní době mnohem vyspělejší konstrukci i funkci a díky tomu setrvačníky nyní nacházejí uplatnění i jako krátkodobé akumulátory energie, kterou je možné následně znovu využít. Jednou z možných budoucích aplikací takového zařízení je záložní zdroj a stabilizátor elektrické energie v domácnostech nebo podnicích.At present, the flywheel is an integral part of any internal combustion engine, where it compensates for uneven running. Unlike the initial very simple designs, flywheels nowadays have a much more advanced design and function, making flywheels now also useful as short-term energy storage, which can then be reused. One possible future application of such a device is a back-up power source and stabilizer in homes or businesses.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Technologický pokrok v materiálech, magnetických ložiscích, výkonové elektronice nebo i dostupnosti silných neodymových magnetů umožňují, aby mohl elektromechanický akumulátor najít větší uplatnění. Elektromechanický akumulátor energie je využitelný např. jako záložní zdroj elektrické energie v domácnostech nebo podnicích při krátkodobém výpadku elektrického proudu. Tyto výpadky (mikrovýpadky) přitom mohou v některých případech způsobit značné škody, pokud dojde k zastavení výroby a specifického technologického postupu (výroba nanovláken, 3D tisk apod.). Tyto krátkodobé výpadky dokáže zařízení eliminovat. Zároveň zařízení umožňuje stabilizovat napětí v síti, protože samo dokáže dorovnat dílčí kolísání napětí. To může mít v konečném důsledku pozitivní vliv na celkovou spotřebu elektrické energie. Problematika kolísání napětí v rozvodné síti a nutnosti její stabilizace je aktuální i díky novým zdrojům jako jsou např. fotovoltaické nebo větrné elektrárny.Technological advances in materials, magnetic bearings, power electronics or even the availability of powerful neodymium magnets make it possible for the electromechanical accumulator to find greater use. An electromechanical energy storage device can be used, for example, as a backup power source in households or businesses in the event of a short-term power outage. These failures (micro-failures) can in some cases cause considerable damage if production and specific technological process (production of nanofibres, 3D printing, etc.) are stopped. The device can eliminate these short-term outages. At the same time, the device makes it possible to stabilize the mains voltage, as it can compensate for partial voltage fluctuations. This may ultimately have a positive effect on the overall electricity consumption. The issue of voltage fluctuations in the grid and the necessity of its stabilization is also current due to new sources such as photovoltaic or wind power plants.

Protože akumulovaná energie je úměrná druhé mocnině rychlosti a jen lineárně úměrná hmotě, je vysoká rychlost otáčení setrvačníku pro akumulaci velkého množství energie nezbytná. Vhodnost použití setrvačníku pro akumulaci energie vyplývá přitom ze základních vlastností setrvačníku, kterými jsou vysoká hustota výkonu, kapacita nezávislá na hloubce vybití a počtu nabíjecích cyklů, snadná měřitelnost stavu nabití, který je dán úhlovou rychlostí setrvačníku, velmi krátká nabíjecí doba a minimální nutná údržba během provozuSince the stored energy is proportional to the square of the velocity and only linearly proportional to the mass, a high speed of rotation of the flywheel is necessary for the accumulation of large amounts of energy. The suitability of using a flywheel for energy storage results from the basic characteristics of the flywheel, which are high power density, capacity independent of the depth of discharge and the number of charging cycles, easy measurability of the charge state given by the angular speed of the flywheel, very short charging time and minimal maintenance during traffic

Navržené technické řešení se skládá z vysokootáčkového asynchronního elektromotoru l, drážkovaného hřídele rotoru 2, na který se nasazuje setrvačník, složený z diskové části 3 a hlavního prstence setrvačníku 4, sestavy radiálních neodymových magnetů 5, sestavy axiálních neodymových magnetů 6, základní desky s výkonovou elektronikou 7, ochranného pouzdra 8, napájecího kabelu 9 a informačního displeje 10, který tvoří samotné rozhraní elektromechanického akumulátoru.The proposed technical solution consists of a high-speed asynchronous electric motor 1, a splined rotor shaft 2, on which a flywheel, consisting of a disc part 3 and a flywheel main ring 4, a radial neodymium magnet assembly 5, axial neodymium magnet assembly 6, motherboard with power electronics 7, a protective sleeve 8, a power cable 9 and an information display 10 which forms the interface of the electromechanical accumulator itself.

- 1 CZ 31677 U1- 1 GB 31677 U1

V závislosti na aplikaci může být zařízení navrženo např. pro použití v síti 230 V 50 Hz nebo 400 V 50 Hz, případně i jiné parametry. Zařízení může být vybaveno i hermetickým oddělením setrvačníku od vysokootáčkového motoru, aby mohl být snížen tlak vzduchu a tedy i ztrát během otáčení setrvačníku.Depending on the application, the device can be designed, for example, for use in the 230 V 50 Hz or 400 V 50 Hz network, or other parameters. The device can also be equipped with a hermetic separation of the flywheel from the high-speed engine in order to reduce the air pressure and thus losses during the rotation of the flywheel.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obrázek č. 1 obsahuje schematické znázornění hlavních komponent elektromechanického akumulátoru.Figure 1 shows a schematic representation of the main components of an electromechanical accumulator.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Na základní desku s výkonovou elektronikou 7 se pevně připevní sestava axiálních neodymových magnetů 6 a asynchronní elektromotor 1 ve vertikální poloze.The assembly of axial neodymium magnets 6 and the asynchronous electric motor 1 in the vertical position are firmly fixed to the base plate with the power electronics 7.

Na drážkovanou hřídel 2 se nasadí jednodílný nebo vícedílný setrvačník 3, 4, přičemž jeho axiální polohu vymezuje sestava axiálních neodymových magnetů 6.A one-piece or multi-piece flywheel 3, 4 is mounted on the splined shaft 2, its axial position being defined by an assembly of axial neodymium magnets 6.

Do ochranného pouzdra 8, vyrobeného jako hliníkový odlitek nebo ocelový svařenec, se po obvodu válcové plochy vloží sestava radiálních neodymových magnetů 5. Ochranné pouzdro 8 se následně zasune přes setrvačník až k základní desce 7.A radial neodymium magnet assembly 5 is inserted into the protective sleeve 8, made of aluminum casting or steel weldment, around the circumference of the cylindrical surface. The protective sleeve 8 is then pushed over the flywheel to the base plate 7.

Informační displej 10, který zobrazuje důležité parametry zařízení, se připevní v horní části k ochrannému pouzdru 8.The information display 10, which shows the important parameters of the device, is attached at the top to the protective case 8.

Zařízení je následně připojeno napájecím kabelem do sítě 230 V, případně 3x400 V nebo i dalších. Záložní zdroj postupně dosáhne provozní jmenovité otáčky setrvačníku, které při stabilním napájecím napětí poté udržuje konstantní. V případě náhlého poklesu napětí v napájecí síti 230 V se zařízení přepne do generátorového režimu a v něm asynchronní motor vyrobí elektrickou energii při současném poklesu otáček setrvačníku. Po následném obnovení dodávek elektrické energie ze sítě 230 V znovu roztočí asynchronní elektromotor setrvačník na jmenovité konstantní otáčky.The device is then connected to the mains by 230 V or 3x400 V or other power supply cables. The backup power supply gradually reaches the operating nominal speed of the flywheel, which then keeps constant at a stable supply voltage. In the event of a sudden drop in voltage in the 230 V mains, the device switches to generator mode and the asynchronous motor generates electricity there while the flywheel speed drops. After a subsequent resumption of power supply from the 230 V mains, the asynchronous electric motor spins the flywheel again to its nominal constant speed.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims (3)

1. Elektromechanický záložní zdroj a stabilizátor elektrické energie, jehož základními částmi jsou vysokootáčkový elektromotor (1), jednodílný nebo vícedílný setrvačník (3, 4), sestava neodymových magnetů (5), řídící elektronika (6) a informační displej (9), se vyznačuje tím, že jeho hlavním přínosem je pokrytí mikrovýpadků elektrické energie v domácnostech či v průmyslových aplikacích.1. An electromechanical back-up power supply and stabilizer, the main components of which are a high-speed electric motor (1), a one-piece or multi-piece flywheel (3, 4), a neodymium magnet assembly (5), control electronics (6) and information display (9). characterized by the fact that its main benefit is the coverage of micro power outages in households or industrial applications. 2. Elektromechanický záložní zdroj a stabilizátor elektrické energie podle nároku 1 se vyznačuje tím, že jednodílný nebo vícedílný setrvačník (3, 4) je v axiálním směru pohyblivě spojen na drážkovaném hřídeli (2) s elektromotorem (1).An electromechanical backup power supply and a power stabilizer according to claim 1, characterized in that the one-piece or multi-piece flywheel (3, 4) is movably connected in axial direction on the splined shaft (2) to the electric motor (1). 3. Elektromechanický záložní zdroj a stabilizátor elektrické energie podle nároku 1 a 2 se vyznačuje tím, že sestava neodymových magnetů (5) slouží pro radiální stabilizaci jednodílného nebo vícedílného setrvačníku (3, 4) a zároveň díky magnetické levitaci je zajištěno i jeho axiální uložení.An electromechanical backup power supply and a power stabilizer according to claims 1 and 2, characterized in that the neodymium magnet assembly (5) serves for radial stabilization of the one-piece or multi-piece flywheel (3, 4) and at the same time ensures axial support by magnetic levitation.
CZ2018-34588U 2018-01-16 2018-01-16 An electromechanical backup power source and an electric power stabilizer CZ31677U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-34588U CZ31677U1 (en) 2018-01-16 2018-01-16 An electromechanical backup power source and an electric power stabilizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-34588U CZ31677U1 (en) 2018-01-16 2018-01-16 An electromechanical backup power source and an electric power stabilizer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ31677U1 true CZ31677U1 (en) 2018-04-03

Family

ID=61830654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-34588U CZ31677U1 (en) 2018-01-16 2018-01-16 An electromechanical backup power source and an electric power stabilizer

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ31677U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9325217B2 (en) Flywheel energy system
Subkhan et al. New concept for flywheel energy storage system using SMB and PMB
EP3186872B1 (en) High power flywheel system
CN105591492A (en) Vertical type magnetic suspension flywheel energy storage system
CN207568661U (en) Vertical two-stage permanent magnetism gas suspension ORC cogeneration machines
CN109450158B (en) Cylindrical rotor flywheel energy storage system with permanent magnet bearing and electromagnetic bearing mixed support
CN105186740A (en) Inertia energy storage system
WO2020160698A1 (en) Magnetic kinetic energy inertial power generation device
CN109450157A (en) The big energy storage capacity variable cross-section rotor flywheel energy storage system of Permanent-magnet bearing and electromagnetic bearing mixing bearing
CN103335021A (en) Combination bearing of flywheel battery magnetic suspension and passive dynamic pressure liquid floated damping
CZ31677U1 (en) An electromechanical backup power source and an electric power stabilizer
CN208971317U (en) The flywheel energy storage system of big energy storage capacity variable cross-section rotor mixing bearing
CN208904827U (en) The flywheel energy storage system of curved surface variable cross-section rotor mixing bearing
CH713125A1 (en) Electric power generator.
CN102570749A (en) Magnetic levitation energy storage flywheel motor, generator, motor and wind driven generator
CN109510381A (en) The ladder variable cross-section rotor flywheel energy storage system of Permanent-magnet bearing and electromagnetic bearing mixing bearing
CN208924014U (en) The cylindrical rotor flywheel energy storage system of Permanent-magnet bearing and electromagnetic bearing mixing bearing
CN107465363B (en) Improved planar generator using magnetic suspension system
KR20030076769A (en) A Superconductor Flywheel Energy Storage System using a Hybrid Bearings
CN101976906A (en) Disc brake motor for rotary whirley
RU2417504C1 (en) Super-flywheel energy storage
WO2016041987A2 (en) Flywheel for energy storage systems and energy storage systems comprising the same
JP3119542U (en) Flywheel boost generator
CN103375524A (en) Permanent magnet damping device for high-speed motorized spindle
JP2013211955A (en) Power generation method by fly wheel and power generator using the same

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20180403

MK1K Utility model expired

Effective date: 20220116