DE2755313A1

DE2755313A1 - Kinetic energy storage system - uses centrifugal flywheel system, with weights concentric to shaft axis, and magnetic coupling ring

Info

Publication number: DE2755313A1
Application number: DE19772755313
Authority: DE
Inventors: Johannes Jensen
Original assignee: Individual
Current assignee: Odense Universitet Laboratoriet For Energiforsknin
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1979-06-13

Abstract

The appliance stores kinetic energy from a drive source, to supply it subsequently to a driven unit, as well as storing energy, coming from this driven unit. The store has a rotating centrifugal mass system, with several weights, one connected to a shaft, the other located coaxial with it. Magnetic coupling elements connect all weights. Two or more weights (2, 3) are positioned concentrically to the shaft axis (1) which has rings (9, 10) acting as coupling (7, 8). Each ring is also formed as a rotary body, symmetrical with the shaft axis. The ring may be moved into/out of a corresp. ring-shaped gap (4) between the weights.

Description

Vorrichtung zum Speichern von kinetischer Energie Device for storing kinetic energy

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von kinetischer Energie, die von einer Antriebsquelle geliefert wird, um dann Energie an eine angetriebene Vorrichtung oder Anlage abzugeben, und zum Speichern kinetischer Energie, die von solchen Vorrichtungen oder Anlagen geliefert werden, wobei diese Vorrichtung ein drehbares Schwungmassensystem aufweist, das mit mehreren Gewichten ausgerüstet ist, von denen eines mit einer Welle verbunden und die anderen koaxial bezüglich des mit der Welle verbundenen Gewichtes angeordnet sind, wobei die Gewichte als Drehkörper ausgebildet sind und die Wellenachse ihre Symmetrieachse bildet, und wobei die Speichervorrichtung darüber hinaus Magnetkuppelelemente aufweist, um alle Gewichte miteinander zu verbinden.The invention relates to a device for storing kinetic Energy that is supplied by a drive source in order to then transfer energy to a driven one Device or system to deliver, and to store kinetic energy that of such devices or systems are supplied, this device being a has a rotatable flywheel system, which is equipped with several weights, one of which is connected to a shaft and the other coaxial with respect to the connected to the shaft weight are arranged, the weights as a rotating body are formed and the shaft axis forms its axis of symmetry, and wherein the storage device also has magnetic coupling elements to connect all weights together.

Aus der DE-PS 218 600 ist eine Energiespeichervorrichtung bekannt, die lediglich zum Speichern von aus einer Antriebsquelle herrührender Energie sowie zur Obertragung dieser Energie auf eine Antriebsapparatur vorgesehen ist, wobei insbesondere eine Speichervorrichtung zum Antrieb maschineller Werkzeuge wie z.B. zum Stanzen, Treiben, Pressen, Bohren, Nieten usw. beschrieben ist. Dabei ist die Welle, an welcher eines der Gewichte befestigt ist, als Arbeitsspindel ausgebildet und die anderen Gewichte können sich frei drehen und sind axial beweglich auf der Spindel gelagert. Darüber hinaus haben alle Gewichte denselben Außendurchmesser. Wenn diese bekannte Speichervorrichtung in Betrieb genommen werden soll, wird das mit der Spindel verbundene Gewicht und eines oder mehrere der weiteren Gewichte an eine Antriebsscheibe der Antriebsquelle gepreßt. Die auf die Spindel übertragene Drehgeschwindigkeit hängt von der Anzahl der Gewichte, die an die Antriebsscheibc gepreßt werden, ab und dies ist demgemäß eine Möglichkeit, die Geschwindigkeit der Spindel zu beeinflussen. Es ist jedoch auch möglich, nach dem Antreiben der Spindel und einiger Gewichte mittels der Antriebsscheibe, die Energie der Speichervorrichtung durch Abkuppeln von einem oder mehreren der Gewichte von dem Gewicht, das mit der Spindel verbunden ist, zu reduzieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Energie, die die Speichervorrichtung von der Antriebsquelle erhält sowie die Speicherenergie der Speichervorrichtung in Abhängigkeit von der von der Spindel durchzuführenden Arbeit zu beeinflussen.From DE-PS 218 600 an energy storage device is known, the only for storing energy from a drive source as well as is provided for the transmission of this energy to a drive apparatus, wherein in particular a storage device for driving machine tools such as e.g. for punching, driving, pressing, drilling, riveting, etc. is described. Here is the Shaft, to which one of the weights is attached, designed as a work spindle and the other weights can rotate freely and are axially movable on the Spindle mounted. Furthermore all weights have the same outside diameter. When this known storage device is to be put into operation, that is weight associated with the spindle and one or more of the additional weights pressed against a drive pulley of the drive source. The one transferred to the spindle Rotation speed depends on the number of weights attached to the drive pulley be pressed, and this is accordingly one way of increasing the speed of the Affecting spindle. However, it is also possible after the spindle has been driven and some weights by means of the drive pulley, the energy of the storage device by uncoupling one or more of the weights from the weight attached to the Spindle is connected to reduce. In this way it is possible to use the energy which the storage device receives from the drive source and the storage energy of the storage device depending on the one to be carried out by the spindle Affect work.

Das Schwungmassensystem kann dabei mit Energie beliefert werden, indem eine konstante Andruckkraft verwendet wird, um das Massensystem an die Antriebsscheibe zu drücken,sowie durch eine konstante Anpreßdauer. Um die Gewichte an die Antriebsscheibe zu drücken, ist es gemäß der deutschen Patentschrift bekannt, einen Elektromagneten in Form einer Spule zu verwenden, der die koaxial angeordneten Gewichte sowie die Antriebsscheibe, die von der Antriebsquelle angetrieben wird, umschließt.The flywheel system can be supplied with energy by a constant pressure force is used to attach the mass system to the drive pulley to press, as well as by a constant pressing time. To put the weights on the drive pulley to press, it is known according to the German patent to use an electromagnet in the form of a coil to use the coaxially arranged weights as well as the Drive pulley, which is driven by the drive source, encloses.

Aus der US-Patentschrift 3 280 653 ist eine Schwungrad-Anordnung für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt. Diese Schwungrad-Anordnung weist ein äußeres mit der Antriebswelle der Kraftmaschine verbundenes Schwungrad sowie ein inneres scheibenförmiges Schwungrad auf, wobei letzteres bezüglich der Welle drehbar sowie konzentrisch bezüglich des äußeren Schwungrades gelagert ist, Zwischen dem äußeren Schwungrad und dem scheibenförmigen Schwungrad sind Kupplungsmittel angeordnet, entweder in Form von nach innen druckvorgespannten Backen oder nach innen vorgespannten, schwenkbar angeordneten Klötzen. Wenn die Motorwelle und dementsprechend das äußere Schwungrad steht oder wenn der Motor im Leerlauf ist, drücken die Backen oder Klötze, die mit dem äußeren Schwungrad verbunden sind, gegen das innere Schwungrad, wodurch eine Verbindung zwischen dem äußeren und dem inneren Schwungrad geschaffen ist und die Schwungradanordnung dementsprechend ein hohes Trägheitsmassenmoment hat. Dieses hohe Massenmoment ist vorteilhaft, um einen glatten, fließenden Lauf des Motors in der Start- und Leerlaufphase zu erlangen. Wenn die Drehzahl des Motors über die Leerlaufdrehzahl hinausgeht, kuppeln die Kupplungsmittel aus und dementsprechend arbeitet nur noch das äußere Schwungrad als Schwungrad für den Motor. Dieses leichtgewichtige Schwungrad bildet dann beim Beschleunigen oder Abbremsen des Motors praktisch keine Behinderung, Weil das äußere Schwungrad mit Nuten zum Führen der Backen oder mit Winkelstützen für die drehbar angeordneten Klötze versehen ist, kann das äußere Schwungrad nicht als Drehkörper ausgebildet sein. Dies ist jedoch bei den Gewichten aus der deutschen Patentschrift 218 690 der Fall.From US Pat. No. 3,280,653 there is a flywheel assembly for an internal combustion engine known. This flywheel assembly has an exterior with the drive shaft of the engine connected to the flywheel and an inner one disc-shaped flywheel, the latter being rotatable with respect to the shaft as well is mounted concentrically with respect to the outer flywheel, between the outer one Flywheel and the disc-shaped flywheel are arranged coupling means, either in the form of inwardly pressure-preloaded jaws or inwardly preloaded, pivotally arranged blocks. If the Motor shaft and accordingly the outer flywheel is stationary or when the engine is idling, press the jaws or blocks connected to the outer flywheel against the inner flywheel, creating a connection between the outer and inner flywheels and the flywheel assembly accordingly has a high moment of inertia Has. This high moment of inertia is beneficial for a smooth, flowing run of the engine in the starting and idling phases. When the engine speed goes beyond the idle speed, the clutch means disengage and accordingly only the outer flywheel works as a flywheel for the engine. This lightweight The flywheel then forms practically none when the engine accelerates or decelerates Disability, because the outer flywheel with grooves for guiding the jaws or with Angle brackets are provided for the rotatably arranged blocks, the outer The flywheel cannot be designed as a rotating body. However, this is with the weights from German Patent 218 690 the case.

Es sind auch Energiespeicher-Vorrichtungen bekannt, die von einer Antriebsquelle gelieferte Energie speichern, um diese Engergie dann auf eine Antriebsvorrichtung oder Anlage zu übertragen und um Energie, die von solchen Vorrichtungen oder Anlagen geliefert werden,zu speichen, wobei die Speichervorrichtung ein drehbares Schwungmassen-System mit einem Schwungrad aufweist. Solche Energiespeicher-Vorrichtungen sind z.B. für Fahrzeuge bekannt und diese Vorrichtungen sind entsprechend ausgebildet, um mit dem Motor oder dem Antrieb sowie mit den Rädern eines Fahrzeuges verbunden zu werden. Mittels solcher Energiespeicher-Vorrichtungen ist es möglich, das Fahrzeug durch Rückübertragung eines Teiles der kinetischen Energie von dem Fahrzeug auf die Speicher-Vorrichtung abzubremsen.There are also known energy storage devices that are of a The energy supplied by the drive source is stored in order to transfer this energy to a drive device or facility to transmit and to generate energy from such devices or facilities are supplied to store, wherein the storage device is a rotatable flywheel system having a flywheel. Such energy storage devices are e.g. Vehicles are known and these devices are designed to work with to be connected to the engine or the drive as well as to the wheels of a vehicle. By means of such energy storage devices, it is possible to drive the vehicle through Transferring part of the kinetic energy back from the vehicle to the storage device to slow down.

In der Praxis wird diese Obertragung durch Verbinden des Schwungrades und der Räder des Fahrzeuges durch Kupplungsmittel durchgeführt. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Drehzahlen der Räder und die Drehzahl des Schwungrades dabei übereinstimmen. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges groß und die Drehzahl des Schwungrades beim Einkuppeln klein ist, so ist es notwendig, gleichzeitig mit dem Einkuppeln der Räder und des Schwungrades eine Übersetzung zwischen die Räder und das Schwungrad einzuschalten. Das Obersetzungsverhältnis muß gleichzeitig sichern, daß die Drehzahl des Schwungrades ansteigt. Wenn jedoch Energie von dem Schwungrad auf das Fahrzeug übertragen werden soll, um das Fahrzeug zu beschleunigen oder zur Unterstützung des Fahrzeuges während einer Bergfahrt, wobei das Schwungrad mit einer hohen Drehzahl rotiert, ist es notwendig, gleichzeitig beim Kuppeln der Räder des Fahrzeuges mit dem Schwungrad ein Getriebe od.dgl. Übersetzung zwischen die Räder und das Schwungrad einzulegen, wodurch dann sichergestellt ist, daß Energie von dem Schwungrad auf das Fahrzeug übertragen wird. Jedoch ist aus der Tatsache heraus, daß die Drehzahl des Schwungrades sich mit dem Maß seiner Speicherenergie ändert und aus der Tatsache heraus, daß die Drehzahl der Fahrzeugräder in der Regel zum Zeitpunkt, wo eine Energieübertragung vorgesehen ist, nicht konstant ist, die Verwendung eines Getriebes mit variablem Übersetzungsverhältnis, das zwischen dem Fahrzeug und dem Schwungrad angeordnet ist, notwendig, um den Energiefluß zwischen dem Fahrzeug und dem Schwungrad in der gewünschten Richtung zu übertragen.In practice, this transmission is achieved by connecting the flywheel and the wheels of the vehicle carried out by coupling means. However, it has to be on it care should be taken that the speeds of the wheels and the speed of the Flywheel match. When the speed of the vehicle is great and the speed of the flywheel when engaging the clutch is low, it is necessary to a translation at the same time as the wheels and the flywheel are engaged to engage between the wheels and the flywheel. The gear ratio must also ensure that the speed of the flywheel increases. But when Energy from the flywheel to the vehicle should be transferred to the vehicle to accelerate or to support the vehicle while driving uphill, with the flywheel rotating at a high speed, it is necessary at the same time when coupling the wheels of the vehicle with the flywheel a gear or the like. translation to be inserted between the wheels and the flywheel, which then ensures that energy is transferred from the flywheel to the vehicle. However, it is over the fact that the speed of the flywheel varies with the amount of its stored energy changes and from the fact that the speed of the vehicle wheels usually at the time when an energy transfer is provided is not constant, the Use of a gearbox with a variable ratio between the Vehicle and the flywheel is arranged, necessary to the flow of energy between to transmit the vehicle and the flywheel in the desired direction.

Allgemein kann gesagt werden, daß ein Obersetzungsverhältnis verwendet werden muß, das dazu führt, daß das Schwungrad bei einer Energie-Obertragung von der Vorrichtung oder Anlage auf das Schwungrad beschleunigt wird und wenn eine Energieübertragung in umgekehrter Richtung vorgesehen ist, muß die Übersetzung so gewählt werden, daß das Schwungrad abgebremst wird.In general, it can be said that a gear ratio is used must be, which leads to the fact that the flywheel in an energy transfer of the device or system on the flywheel is accelerated and when an energy transfer is provided in the opposite direction, the translation must be chosen so that the flywheel is braked.

Anstatt der Verwendung eines Schwungrades bei einem drehbaren Schwungmassen-System ist es auch bekannt, drehbar gehaltene Gewichte zu verwenden, die an Armen derart bezüglich einer vertikalen Welle aufgehängt sind, daß sich die Gewichte von der Welle weg und zu der Welle hin bewegen können. Die gespeicherte Energie in derartigen Speichervorrichtungen ist proportional zu J und #2. Ausgehend von der Tatsache, daß das Trägheitsmoment (J) mit der Drehzahl (#) ansteigt und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Zentrifugalkraft den Abstand zwischen den Gewichten und der Welle vergrößert, wird sich die Drehzahl des Systems bei Energiezufuhr nicht in dem hohen Maße vergrößern, wie es bei Speichervorrichtungen, welche Schwungräder enthalten, der Fall ist. Demgemäß ist es bei Verwendung von Speichervorrichtungen mit drehbar aufgehängten Gewichten möglich, den Bereich, innerhalb dem die Drehzahl variiert, zu verkleinern, andererseits sind derartige Speichervorrichtungen wegen der drehbar aufgehängten Gewichte ziemlich kompliziert und diese Aufhängung begrenzt auch die Drehzahl und die Größe der Gewichte. Bei sehr hohen Gewichten und hohen Drehzahlen werden nämlich die Teile, die die drehbar aufgehängten Gewichte halten, wegen der hohen Zentrifugalkraft stark belastet. Es sei darauf hingewiesen, daß das Prinzip, nach dem die Speichervorrichtung mit drehbar aufgehängten Gewichten arbeitet, auf der teilweisen Abhängigkeit einer Veränderung des Trägheitsmomentes beruht.Instead of using a flywheel with a rotating flywheel system It is also known to use rotatably held weights on arms in such a way with respect to a vertical shaft that the weights are suspended from the wave move away and towards the shaft. The stored energy in such Storage devices is proportional to J and # 2. Based on the fact that the moment of inertia (J) increases with the speed (#) and taking into account the fact that centrifugal force is the distance between the weights and the If the shaft increases, the speed of the system will not increase when energy is supplied to a large extent, as is the case with storage devices, which flywheels included, is the case. Accordingly, it is when using memory devices with rotatably suspended weights possible the range within which the speed varies, on the other hand, such storage devices are due to the rotatably suspended weights are quite complicated and this suspension is limited also the speed and the size of the weights. At very high weights and high Rotational speeds are namely the parts that hold the rotatably suspended weights, heavily loaded because of the high centrifugal force. It should be noted that the principle according to which the storage device with rotatably suspended weights works on the partial dependence of a change in the moment of inertia is based.

Energiespeicher-Vorrichtungen, die ein Schwungrad aufweisen, sind von der mechanischen Seite betrachtet, interessanter als die Speicher-Vorrichtungen, die drehbar aufgehängte Gewichte enthalten und zwar aus der Tatsache heraus, daß die kinetische Energie eines Schwungrades proportional zu J und w2 ist, nämlich proportional zu dem Massenträgheitsmoment und dem Quadrat der Drehzahl. Auch kann ein Schwungrad durch Ausbildung mit einem großen Radius bei vergleichsweise kleiner Masse ein hohes Massenträgheitsmoment aufweisen. Darüber hinaus ist das Schwungradprinzip wegen der hohen anwendbaren Drehzahlen und auch wegen der modernen zur Verfügung stehenden Lagertechniken vorteilhafter. Auf diese Weise kann einer Speichervorrichtung der letztgenannten Art bei vergleichsweise geringem Gewicht eine hohe Energiespeicher-Kapazität gegeben werden.Energy storage devices that have a flywheel are from the mechanical point of view, more interesting than the storage devices, contain rotatably suspended weights for the fact that the kinetic energy of a flywheel is proportional to J and w2, namely proportional to the mass moment of inertia and the square of the speed. Also can a flywheel by training with a large radius with comparatively smaller Mass have a high moment of inertia. In addition, the flywheel principle is because of the high applicable speeds and also because of the modern ones available standing storage techniques are more advantageous. In this way, a storage device the latter type has a high energy storage capacity with a comparatively low weight are given.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es im wesentlichen, das Prinzip der Trägheitsmoment-Anderung, wie es von Speicher-Vorrichtungen bekannt ist, die nach dem Prinzip der drehbar aufgehängten Gewichte arbeiten, auf Speichervorrichtungen zu übertragen, die nach dem Schwungrad-Prinzip arbeiten.The object of the present invention is essentially the principle the change in the moment of inertia, as is known from memory devices that use work on the principle of rotatably suspended weights, on storage devices to transmit, which work on the flywheel principle.

Dadurch würde es gleichzeitig möglich sein, die schwierige und störanfällige Aufhängung der drehbaren Gewichte zu vermeiden und es würde ebenfalls möglich sein, ein variables Getriebe, das bei Schwungradspeicher-Anordnungen notwendig ist zu vermeiden; oder es würde schließlich auch möglich sein, den Obersetzungs-Bereich solcher Getriebe bedeutend zu reduzieren.This would make it possible at the same time, the difficult and failure-prone To avoid suspension of the rotating weights and it would also be possible to a variable transmission, which is necessary for flywheel storage arrangements avoid; or finally it would also be possible to use the translation area to reduce such transmission significantly.

Gemäß der deutschen Patentanmeldung 218 600 ist dies nicht möglich, weil die dort verwendeten Gewichte gleiche Außendurchmesser haben und Seite an Seite koaxial angeordnet sind, dadurch dasselbe Trägheitsmoment haben und weil demgemäß das Gewicht solcher Speichervorrichtungen verglichen mit dem maximal erreichbaren Trägheitsmoment sehr groß ist. Auch die SchwungradanorJnung, die aus der US-Patentanmeldung 3 280 653 bekannt ist, kann zur Lösung der vorerwähnten Aufgabe nicht verwendet werden, weil dabei das Aus- und Einkuppeln des äußeren und des inneren Schwungrades bei vorbestimmten Drehzahlen erfolgt. Darüber hinaus ist das äußere Schwungrad wegen der Führungsmittel für die Backen oder wegen der Winkelstützen für die drehbar angeordneten Klötze nicht als Drehkörper ausgebildet und demgemäß kann dieses äußere Schwungrad die hohen Drehzahlen, die bei den in Frage kommenden Energiespeicher-Systemen vorkommen, wegen der hohen Beanspruchung, die durch die mangelnde Drehsymmetrie hervorgerufen wird, nicht aushalten.According to the German patent application 218 600 this is not possible because the weights used there have the same outer diameter and are side by side are arranged coaxially, thereby having the same moment of inertia and because accordingly the weight of such storage devices compared to the maximum achievable Moment of inertia is very large. Also the flywheel arrangement from the US patent application 3 280 653 is known, cannot be used to solve the aforementioned problem because it involves disengaging and engaging the outer and inner flywheels takes place at predetermined speeds. In addition, the outer flywheel is due the guide means for the jaws or because of the angle brackets for the rotatable ones Blocks are not designed as a rotating body and accordingly this outer flywheel the high speeds that occur in the energy storage systems in question, because of the high stress caused by the lack of rotational symmetry will not hold out.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe insbesondere vorgeschlagen, daß wenigstens zwei Gewichte konzentrisch zur Wellenachse angeordnet sind, die als Kupplung wenigstens einen Magnetkuppelring aufweisen, der ebenfalls als Drehkörper ausgebildet ist und die Wellenachse als Symmetrieachse aufweist und daß dieser Ring in eine entsprechende ringförmige Ausnehmung zwischen den Gewichten hinein-sowie herausbewegbar ist.According to the invention to solve the above problem in particular suggested that at least two weights be arranged concentrically to the shaft axis are, which have at least one magnetic coupling ring as a coupling, which also is designed as a rotating body and has the shaft axis as an axis of symmetry and that this ring into a corresponding annular Recess between the weights can be moved in and out.

Durch diesen Aufbau kann das Trägheitsmassenmoment schrittweise nach Bedarf variiert werden und zwar je nach Anforderung, welche Veränderung des Trägheitsmassenmomentes benötigt wird, um z.B. eine Beschleunigung oder Abbremsung der angetriebenen Vorrichtung oder Anlage zu erhalten und auch in Abhängigkeit von der herrschenden Drehzahl der Vorrichtung oder Anlage und von den Gewichten, wobei ein Getriebe für die Richtung des Energie flusses vermieden werden kann oder schließlich wobei die Anforderungen an solche Getriebe beträchtlich reduziert werden können. Darüber hinaus schafft die konzentrische Anordnung der Gewichte in Verbindung mit deren Ausbildung als Drehkörper die Möglichkeit, die Gewichte dieser Speichervorrichtung mit einem hohen Massenträgheitsmoment auszustatten. Solche Gewichte können ohne zerstört zu werden mit hoher Drehzahl rotieren und außerdem kann das Gewicht der Speichervorrichtung insgesamt klein gehalten werden.With this structure, the moment of inertia can gradually increase Requirement can be varied depending on the requirement, which change in the moment of inertia is required, for example, to accelerate or decelerate the driven device or plant and also depending on the prevailing speed of the Device or plant and from the weights, with a gear for the direction The flow of energy can be avoided or eventually taking into account the requirements to such a transmission can be reduced considerably. It also creates the concentric arrangement of the weights in connection with their training as Rotary body the possibility of the weights of this storage device with a high Equip mass moment of inertia. Such weights can be used without being destroyed can rotate at high speed and also the weight of the storage device can be kept small overall.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen vertikalen Schnitt eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Energiespeicher-Vorrichtung.Additional refinements of the invention are set out in the further subclaims listed. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a vertical section of an embodiment of the energy storage device according to the invention.

In der Zeichnung ist mit 1 die Welle bezeichnet, an welcher ein Schwungrad 2 befestigt ist. Konzentrisch zu dem Schwungrad 2 ist ein Schwungrad 3 angeordnet, das durch nicht dargestellte Lagerelemente gehalten wird. Zwischen der radial inneren Stirnfläche des Schwungrades 3 und der äußeren Stirnfläche des Schwungrades 2 ist ein Luftspalt 4 vorgesehen. Konzentrisch zu dem Schwungrad 3 ist ein weiteres Schwungrad 5 angeordnet, das mit seiner radial inneren Oberfläche sowie mit der äußeren Stirnseite des Schwungrades 3 einen Luftspalt 6 bildet, Die dargestellte Speichereinrichtung weist darüber hinaus zwei Kupplungen 7 und 8 auf, wobei jede aus einem magnetisierbaren Ring 9 und 10 besteht und jeweils durch Mittel, die hier nicht dargestellt sind, umkehrbar jeweils in den Luftspalt 6 bzw. 4 oder aus diesen heraus bewegt werden können. Jeder der Magnetkupplungsringe 9 und 10 bestehen aus radial laminiertem Eisen und die Schwungräder sind an den den Luftspalten benachbarten Oberseiten mit Magneten ausgerüstet, wie dies schematisch bei 11 dargestellt ist. Das äußerste Schwungrad 5 ist an seiner äußeren Oberfläche deshalb mit Magneten 12 versehen, um zu zeigen, daß die dargestellte Speichereinrichtung neben den drei dargestellten Gewichten 2, 3, 5 auch noch je nach Bedarf mit weiteren Schwungrädern ausgerüstet sein kann.In the drawing, 1 denotes the shaft on which a flywheel 2 is attached. A flywheel 3 is arranged concentrically to the flywheel 2, which is held by bearing elements not shown. Between the radially inner The end face of the flywheel 3 and the outer end face of the flywheel 2 is an air gap 4 is provided. Another flywheel is concentric with the flywheel 3 5 arranged with its radially inner surface as well as with the outer end face of the flywheel 3 forms an air gap 6, the storage device shown also has two clutches 7 and 8, each of which consists of a magnetizable Ring 9 and 10 is made and each by means that are not shown here, reversible in the air gap 6 and 4 respectively or out of these can be moved. Each of the magnetic coupling rings 9 and 10 consist of radial laminated iron and the flywheels are adjacent to the air gaps Upper sides equipped with magnets, as shown schematically at 11. The outermost flywheel 5 is therefore on its outer surface with magnets 12 to show that the memory device shown, in addition to the three shown weights 2, 3, 5 also with additional flywheels as required can be equipped.

Wie schon aus den vorstehenden Erklärungen erkenntlich, besteht jedes Schwungrad aus einem Gewicht, das zu seiner Drehachse symmetrisch ist. Dadurch sind hohe Drehzahlen möglich und die derart konstruierten Gewichte können auch hohen Zentrifugalkräften widerstehen.As can be seen from the above explanations, each consists Flywheel made from a weight that is symmetrical about its axis of rotation. Thereby are high speeds are possible and the weights constructed in this way can also be high Resist centrifugal forces.

Die Welle 1 ist mit einer nicht dargestellten Antriebsquelle, z.B. mit einem Motor oder einer Maschine und darüber hinaus mit einer nicht dargestellten Vorrichtung, z.B. einem Fahrzeug verbindbar, das normalerweise von der Antriebsquelle angetrieben wird.The shaft 1 is connected to a drive source not shown, e.g. with a motor or a machine and also with a not shown Device, e.g. connectable to a vehicle, normally from the drive source is driven.

Die dargestellte Energiespeicher-Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Es ist vorausgesetzt, daß das Verhältnis der Drehzahl des Schwungrades 2 zu der Drehzahl der laufenden Maschine oder dem Motor ein bekanntes Verhältnis hat, wenn beispielsweise eine Bremsung durchgeführt wird und die Drehzahlen des Schwungrades 3 und des Schwungrades 5 kleiner sind als die Drehzahl des Schwungrades 2.The illustrated energy storage device operates in the following ways Way: It is assumed that the ratio of the speed of the flywheel is 2 has a known relationship to the speed of the running machine or motor, if, for example, braking is carried out and the speeds of the flywheel 3 and the flywheel 5 are smaller than the speed of the flywheel 2.

Wenn eine Bremsung durchzuführen ist, wird die Kupplung 8 betätigt, wobei der Magnetring 10 in den Luftspalt 4 bewegt wird, um die beiden Schwungräder 2 und 3 miteinander zu verbinden.When braking is to be carried out, clutch 8 is actuated, the magnetic ring 10 being moved into the air gap 4 around the two flywheels 2 and 3 to be connected to each other.

Dadurch wird das Gesamtträgheitsmassenmoment vergrößert. Dementsprechend wird das Schwungrad 3 beschleunigt und gleichzeitig das Schwungrad 2 abgebremst, wobei die Drehzahl der gekuppelten Schwungräder abnimmt. Die Speichervorrichtung wird versuchen, diese neue Drehzahl auf die Antriebsquelle oder die angetriebene Vorrichtung (Fahrzeug) zu übertragen und demgemäß wird Energie zu den gekuppelten Schwungrädern 2 und 3 übertragen und die Drehzahl dieser Schwungräder wird wiederum ansteigen. Wenn die dabei stattfindende Energieübertragung nicht ausreicht, wird auch die Kupplung 7 eingerückt, wodurch das Schwungrad 5 beschleunigt und die Drehzahl wiederum abnehmen wird.This increases the total moment of inertia. Accordingly the flywheel 3 is accelerated and at the same time the flywheel 2 is braked, the speed of the coupled flywheels decreasing. The storage device will try to apply this new speed to the drive source or the driven one Device (vehicle) to transmit and, accordingly, energy is given to the coupled Flywheels 2 and 3 transferred and the Speed of these flywheels will increase again. If the energy transfer that takes place is not sufficient, the clutch 7 is also engaged, whereby the flywheel 5 accelerates and the Speed will decrease again.

Dementsprechend ist die Speichereinrichtung dann wieder bereit, beschleunigt zu werden, um weitere Energie zu speichern.Accordingly, the storage device is then ready again, accelerated to become to store more energy.

Nach dieser Energieübertragung werden die Kupplungen 8 und 9 ausgerückt. Wenn dann Energie vom Speichersystem her übertragen werden soll, werden die Kupplung oder die Kupplungen wieder eingerückt, um das Schwungrad 2 und dementsprechend auch die drehende Welle 1 zu beschleunigen.After this energy transfer, the clutches 8 and 9 are disengaged. When energy is then to be transferred from the storage system, the clutch or the clutches are re-engaged to flywheel 2 and accordingly to accelerate the rotating shaft 1.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Schwungrad 5 mit dem Schwungrad 2 nur über das Schwungrad 3 gekuppelt werden. Es sei jedoch erwähnt, daß die Speichervorrichtung auch derart aufgebaut sein kann, daß jedes der einzelnen Schwungräder jeweils mit der Welle 1 gekuppelt bzw. von dieser abgekuppelt werden kann. In der Zeichnung ist auch noch erkennbar, daß die ringförmigen Gewichte 3, 5 sowie das scheibenförmige innere Schwungrad 2 einen Vollquerschnitt aufweisen. Dies kann jedoch bedarfsweise entsprechend abgeändert ausgebildet sein.According to the embodiment shown in the drawing can the flywheel 5 can only be coupled to the flywheel 2 via the flywheel 3. It should be mentioned, however, that the storage device can also be constructed in such a way that each of the individual flywheels is coupled to the shaft 1 or from this can be uncoupled. In the drawing it can also be seen that the annular weights 3, 5 and the disc-shaped inner flywheel 2 have a full cross-section exhibit. However, this can be modified accordingly if necessary.

Die Erfindung wurde anhand des Ausführungsbeispieles in Verbindung mit seinem Fahrzeug erklärt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese spezielle Anwendungsart begrenzt und hat ein wesentlich breiteres Anwendungsgebiet, wobei die erfindungsgemäße Speichervorrichtung auch zum Energieausgleich, z.B. in Verbindung mit Kraftwerken eingesetzt werden kann, wobei sie sowohl zum Ausgleichen der auftretenden Energieunterschiede während des Tages und der Nacht oder zum Ausgleichen von Energieschwankungen, die während der verschiedenen Jahreszeiten des Jahres vorkommen, herangezogen werden kann.The invention was based on the exemplary embodiment in connection explained with his vehicle. However, the invention is not specific to this The type of application is limited and has a much broader area of application, with the storage device according to the invention also for energy balancing, e.g. in connection Can be used with power plants, both to compensate for the occurring Energy differences during the day and night or to compensate for energy fluctuations, occurring during the different seasons of the year can.

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Claims

Claims device for storing kinetic energy, which is supplied by a drive source, in order to then transfer energy to a driven one Device or plant to deliver and to generate energy from such devices or systems are supplied to store, this device being a rotatable Has flywheel system, which is equipped with several weights. of which one connected to a shaft and the other coaxial with that of the shaft connected weight are arranged, the weights designed as rotating bodies are and the shaft axis forms its axis of symmetry and wherein the storage device also has magnetic coupling elements to connect all weights to one another, d a d u r c h g e k e n n n z e i ch n e t that at least two weights (e.g. 2, 3) are arranged concentrically to the shaft axis (1) as a coupling (7; 8) at least have a magnetic coupling ring (9; 10), which is also designed as a rotating body is and has the shaft axis as an axis of symmetry and that this ring (10) in a corresponding annular gap (4) between the weights (e.g. 2, 3) in-as well can be moved out.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the weights are ring-shaped, preferably with a full cross-section.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at least three weights (2, 3, 5) and at least two in column (4, 6) each axially between the surfaces of the concentrically arranged weights (2, 3, 5) movable magnetic coupling rings (9, 10) are provided.

4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that the weights (2, 3, 5) on their peripheral surfaces which form the air gaps (4, 6) are adjacent, carry magnets (11, 12).