DE3026339C2 - Flywheel energy storage - Google Patents

Flywheel energy storage

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WIEDEMANN, HANS, ING.(GRAD.), 8029 SAUERLACH, DE
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwungrad-Encrgiespcichcr mit einem /ur Energiewandlung sich 'extrem schnell drehenden Synchronschcibenrotor und einem Axial- und/oder Radialmagnellager, bestehend aus einem sich extrem schnell drehenden Rotationskörper zur Erzeugung von axial- und/oder radial wirkenden Magnetkräften, wobei Permanentmagnete gleichmäßig In einer Mctallschcibe verteilt angeordnet sind.The invention relates to a flywheel energy storage device with a / ur energy conversion 'extremely fast rotating synchronous disc rotor and an axial and / or radial magnetic bearing, consisting of an extremely fast rotating body of revolution for generating axially and / or radially acting magnetic forces, with permanent magnets evenly In a Mctallschcibe are arranged distributed.

Es ist bekannt, daß herkömmliche Energlewandlcr (Elektromotor/Gcneralor) zwischen schnell drehendem Schwungrad und dem Encrgiewandler die Einschaltung von Getrieben erfordern. Solche Getriebe aber verursachen hohe Energleverluste und sind mechanischem Verschleiß unterworfen. Dasselbe trifft In etwa auch auf die mechanische Lagerung dieser Ausführungsformen zu. Außerdem erschweren die Anlagen rür Kühlung und Schmierung der vorgenannten Bauteile die Erzeugung eines Vakuums Im Schwungradgehiluse Zu diesen Problemen nimmt die DE-OS 24 30 141 eingehend Stellung, ohne jedoch spezielle Lehren zur praktischen Lösung der Problematik zu geben.It is known that conventional energy converters (electric motor / generator) between the rapidly rotating flywheel and the energy converter require the engagement of gears. Such gears, however, cause high energy losses and are subject to mechanical wear. The same applies roughly to the mechanical mounting of these embodiments. In addition, the systems r ÜR cooling and lubrication of the aforementioned components complicate the generation of a vacuum in the Schwungradgehiluse These problems take the DE-OS 24 30 141 in depth position, without giving special teachings but the practical solution of the problem.

Durch die DE-AS 10 % 473 Ist eine Rotorkonslrukllon für eine elektrische Maschine mit axialem Luftspalt bekanntgeworden, bei welcher zylindrische Permanentmagnete gleichmäßig In einer Metallscheibe verteilt angeordnet und In Bohrungen eingepreßt sind, wobei die Metallscheibe am Umfang durch eine Drahtverbindung oder durch eine /usilt/llche Röhre gegen Zentrifugalkrill'.c bei hohen Geschwindigkeiten geschützt ist. Durch diese Schutzmaßnahmen ist jedoch eine nicht unbeträchtliche Erhöhung des Gesamtgewichtes erforderlich 2i)|" In der DE-PS 25 58 422 ist ein Schwungrad-Energle-Si'speieher der eingangs genannten Art beschrieben, von !Jicm die vorliegende Erfindung ausgeht und ihr die Auflabe z.ugrundeliegl. einen Schwungrad-Energiespeicher der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Scheibenbrüche infolge der Beanspruchung durch die rotierenden Magnetmassen verhindert werden, ohne daß die -Festigkeit uni! der Elastizitätsmodul beeinträchtigt und dennoch eine Gewichisersparnis erzielt wird.DE-AS 10% 473 has made known a rotor assembly for an electrical machine with an axial air gap, in which cylindrical permanent magnets are evenly distributed in a metal disk and are pressed into bores, the metal disk on the circumference by a wire connection or by a / usilt / The same tube is protected against centrifugal vibration at high speeds. Due to these protective measures, however, a not inconsiderable increase in the total weight is necessary 2i) | "In DE-PS 25 58 422 a flywheel energy Si'speieher of the type mentioned is described, from ! Jicm the present invention and its task For example, to create a flywheel energy storage device of the type mentioned at the outset, in which disc breakages due to the stress of the rotating magnetic masses are prevented without the strength and the modulus of elasticity being impaired and weight savings being achieved.

Diese Aulgabe wird durch die In den Ansprüchen nie-This issue is reflected in the claims

jo dergelegten Maßnahmen in optimaler und zuverlässigerjo deranged measures in more optimal and reliable

Welse gelöst. In der nachfolgenden Beschreibung werdenCatfish solved. In the following description are

Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtEmbodiments of the invention explained and in the Drawing shown. It shows

I ig. I einen Schnitt durch einen als Doppelscheibe ir> mit Hohlwelle ausgebildeten Rotor;I ig. I a section through a rotor designed as a double disk i r > with a hollow shaft;

Fiu. 2 einen Schnitt entlang der Linie 1-1 gemäß Fig. Ϊ;Fiu. 2 shows a section along the line 1-1 according to FIG Fig. Ϊ;

Fig. 3 ein Rechcnmodell für die Ermittlung der Spannungsverläule im Ausführungsbeispiel gemiiß Fig. 1 und 2;3 shows a computational model for determining the voltage distribution in the embodiment according to Fig. 1 and 2;

I ig. 4 ein weiteres Rcchenmodell für die Ermittlung der Spannungsvcrlüufc in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. I und 2 bei Verwendung einer Kohlenstoff-Faser mit hohem Ε-Modul (beispielsveise THORNEL 100);I ig. 4 a further calculation model for the determination the stress level in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 when using a carbon fiber with a high Ε module (for example THORNEL 100);

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Synchronscheibenrotors;5 shows a cross section through an exemplary embodiment of a synchronizing disk rotor;

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Magnet-Radiallager; 6 shows a cross section through a magnetic radial bearing;

Flg. 7 einen Schnitt entlang der Linie II -11 gemäß Fig. 10;Flg. 7 shows a section along the line II -11 according to FIG. 10;

Fig. 8 einen Querschnitt durch ein kombiniertes A xial -Radial-M agnel lager;8 shows a cross section through a combined A xial -Radial-M agnel bearing;

Fig. 9 einen Querschnitt durch ein Axialmagnetlager. Die heute gebräuchlichen Ausführungsformen von Asynchron-, Synchron-, Gleich- und Wechselstrommotoren und Generatoren beschränken den jeweiligen Energiewandler entweder In der Leistung und im Drehmoment bei hohen bis sehr hohen Drehzahlen oder in der Drehzahl bei hohen Leistungen und Drehmomenten. Die Forderung an den Energiewandler hohe Leistungen zu erbringen und direkt an das schnelldrehende Faserwerkstoff-Schwungrad gekoppelt zu sein, werden durch die vorliegende Erfindung erfüllt. Kennzeichnend hierfür ist der aus Festigkellsgründen erfolgte Einbau von zylindrischen permanent- oder spulengewickellen zylindrischen Wcichelsenmagneten In entsprechenden Bohrungen einer Metallscheibe, axial und gleichförmig über den9 shows a cross section through an axial magnetic bearing. The designs of asynchronous, synchronous, DC and AC motors commonly used today and generators limit the respective energy converter either in terms of power or torque at high to very high speeds or in the speed at high powers and torques. the Demand on the energy converter to provide high performance and directly on the high-speed fiber material flywheel being coupled are met by the present invention. It is characteristic of this the installation of cylindrical permanent or coil wound cylindrical shafts for reasons of strength Wcichelsenmagneten In corresponding bores of a metal disc, axially and uniformly over the

Umfang der Scheibe verteilt, tine typische Ausführungsform mit Permanentmagneten zeigen die Flg. 1 Ms 7. Der Metallkörper 1 des Rotors besteht aus einer Welle um. einer oder mehreren Scheiben. Im gezeigten Beispiel trägt die Welle zwei Scheiben. In der b7w. den Scheiben sind gleichmaßig auf den Tellkrelsradlus e verteilt zylindrische Permanentmagnete 2 in Bohrungen la eingepreßt oder eingeklebt. Der Metallkörper 1 Ist vorzugsweise aus Titanlegierung hergestellt und mit einem Faser- oder Fadenwerkstoff 3 umwickelt. Diese letztgenannten Werkstoffe sollen gegenüber dem Titanwerkstoff einen mindest doppelt so hohen Elastizitätsmodul, eine doppelt so hohe Festigkeit und ein weniger als das 0,5fache des spezifischen Gewichtes aufweisen. Diesen Forderungen entsprechen zum Beispiel Kohlenstoff- und Karbonfaserveibundwerkstoffe sowie Borfaden-Verbundwerkstoffe.Circumference of the disk distributed, tine typical embodiment with permanent magnets show the Flg. 1 Ms 7. The metal body 1 of the rotor consists of a shaft around. one or more slices. In the example shown, the shaft has two disks. In the b7w. the disks are evenly distributed on the Tellkrelsradlus e cylindrical permanent magnets 2 pressed or glued into bores la. The metal body 1 is preferably made of titanium alloy and wrapped with a fiber or thread material 3. These last-mentioned materials should have a modulus of elasticity that is at least twice as high as the titanium material, twice as high a strength and less than 0.5 times the specific weight. These requirements are met, for example, by carbon and carbon fiber composite materials as well as boron thread composite materials.

Die Faser- oder Fadenverbundwerkstoffwicklung 3 Ist mit Epoxid-Blndeharz laminiert und verhindert den Bruch des äußeren Ringes der Scheibe aus der Beanspruchung durch die rotierenden Massen'der Magnete 2. Ein vorbeschriebenes Ausführungsbelsple! wurde gemäß'selner^Berechnungen in dem RechenmoiJell der FIg, 3 und j dargestellt. Nachfolgende Materlallen und deren Kennwerte etc. wurden der Berechnung zugrunde gelegt:The fiber or thread composite material winding 3 is laminated with epoxy resin and prevents breakage of the outer ring of the disk from the stress caused by the rotating masses of the magnets 2. A previously described exemplary embodiment! was presented according to separate calculations in the arithmetic model of Figs. 3 and j . The following materials and their characteristic values etc. were used as the basis for the calculation:

"Tltin-Metallkörper 1 (Element 4> mit"Tltin metal body 1 (element 4> with

E - 1,125 χ JO6 daN/cm2 E - 1.125 χ JO 6 daN / cm 2

y = 4,5 g/cm3
'Magnete (Element 5) mit
y = 4.5 g / cm 3
'Magnets (item 5) with

Etfekn» = O·2 ETiwn x 2.25 χ 10s daN/cm2 Etfekn » = O · 2 E Tiwn x 2.25 χ 10 s daN / cm 2

ye/Miiv = 7'14 g/ctT>3
Faserwerkstoffwicklung (Element 6) mit
y e / Miiv = 7 '14 g / ctT > 3
Fiber material winding (element 6) with

E = 2,5 χ 106 daN/cm2 E = 2.5 χ 10 6 daN / cm 2

γ = 1,78 g/cm3 γ = 1.78 g / cm 3

Bruchfestigkeit = 31 000 daN/cm2 Breaking strength = 31,000 daN / cm 2

Bindeharz der Faserwerkstoffwickiung 3 (Element 7) mit E = 60 000 daN/cm2 Binding resin of the fiber material winding 3 (element 7) with E = 60,000 daN / cm 2

γ = 1,2 g/cm3 γ = 1.2 g / cm 3

Die Elemente 8 dienen als Trennschicht und sind aus Epoxidharz:The elements 8 serve as a separating layer and are made of epoxy resin:

E = 60 000 E = 60,000

Für die Rechnungen wurde ein Modell gemäß Flg. 1 und 2 mit folgenden Abmessungen gewählt:A model according to Flg. 1 and 2 selected with the following dimensions:

Drehzahl:Rotational speed:

Faserwerkstoff-Außenradius:
Innenradius der Hohlwelle:
Titanscheibe-Außenradius:
Magnetdurchmesser:
Magnet-Teilkreisradius:
Fiber material outer radius:
Inner radius of the hollow shaft:
Titanium disc outer radius:
Magnet diameter:
Magnet pitch circle radius:

1010

1515th

2020th

2525th

3030th

4040

4545

η = 42 000 U/min.η = 42,000 rpm.

a = 150 mm a = 150 mm

b = 78,8 mm b = 78.8 mm

c = 108,8 mm c = 108.8 mm

d= 18,9 mm d = 18.9 mm

E - 91,6 mm. E - 91.6 mm.

Die kritischen Spannungen 9 in Umfangsrichtung würijl ff < den in den Titanscheiben - wie die Rechnung zeigt ohne Faserwerksioffwicklung 3 (Elemente 6 und 7 Im M % Modell) die Bruchspannung 11 der Titanscheibe bei wel-' tem überschreiten. Außerdem würden die Spannungen In-Umfangsrichtung 12 und in radialer Richtung 14 in den»· 6Oj' Magneten und zwischen Magnet und Scheibe möglicher- ' weise die Einpreßspannungen überschreiten. Die Faserwerkstoffwickiung 3 aus Karbonfaser - beispielsweise TORAYCA 300A - senkt die kritische Umfangsspannung der Titanscheibe um ca. 40% von den Werten der Kurve 9 unter die Bruchspannung von Titan Π auf die Werte der Kurve 10. Im Magnet 2 bzw. zwischen Magnet und Scheibe 1 werden die Umfangsspannungen 12 auf die Werte der Kurve 13 und die RadUlspannungen 14 auf diejenigen der Kurve 15 reduziert. Rle Umfangsspannungen (Zugspannungen) 16 In der Karbontaser Hegen well unter Ihrer Bruchspannung 17, ebenso die Umfangsspannungen Im Epoxidharz 18 und die Radlalspunnungen 19 Im unkritischen Druckspannungsbereich 20.The critical voltages 9 würijl ff circumferentially <in the titanium disks - such as the bill is without Faserwerksioffwicklung 3 (elements 6 and 7 in the M% model), the breakdown voltage 11 of the titanium disk in WEL 'exceed tem. In addition, the stresses in the circumferential direction 12 and in the radial direction 14 in the 6Oj 'magnets and between the magnet and the disk would possibly exceed the press-in stresses. The fiber material winding 3 made of carbon fiber - for example TORAYCA 300A - lowers the critical circumferential stress of the titanium disk by approx. 40% from the values of curve 9 below the breaking stress of titanium Π to the values of curve 10. In magnet 2 or between magnet and disk 1 the circumferential stresses 12 are reduced to the values of the curve 13 and the RadUlspannungen 14 to those of the curve 15. Rle circumferential stresses (tensile stresses) 16 in the carbon fiber Hegen well under their breaking stress 17, as are the circumferential stresses in epoxy resin 18 and the radial stresses 19 in the uncritical compressive stress range 20.

Die Rotorscheiben nach der Erfindung können noch leistungsfähiger ausgeführt werden, wenn - v/Ie In HI g. 4 gezeigt - eine Kohlenstoff-Faser mit wesentlich höherem Elastizitätsmodul verwendet wird. Als Beispiel hierfür sei genannt die Faser THORNEL 100 - mit den Werten:The rotor disks according to the invention can still run more efficiently if - v / Ie In HI g. 4th shown - a carbon fiber with much higher Young's modulus is used. An example of this is the THORNEL 100 fiber - with the values:

E -- 6,89 χ 10° daN/cm2
γ = 1,94 g/cm3
bruchspannung = 34 000 daN/cm2
E - 6.89 χ 10 ° daN / cm 2
γ = 1.94 g / cm 3
breaking stress = 34,000 daN / cm 2

Die Rotorscheiben wurden um den Faktor 1,333 größer dimensioniert und erhielten die WerteThe rotor disks became larger by a factor of 1.333 dimensioned and received the values

a = 200 mm
b = 105 mm
c = 145 mm
\ d = 25,2 mm
e = 130 mm
a = 200 mm
b = 105 mm
c = 145 mm
\ d = 25.2 mm
e = 130 mm

. Alle übrigen Werte einschließlich der Drehzahl von 'Al000 U/min wurden aus dem Beispiel gemäß Fig. 3 entnommen. Die Umfangsspannung 21 in der Titanschelbe Hegt wieder unter der Bruchspannung von Titan 22. Die Umfangsspannung 24 und die Radialspannung 23 Xm Magnet und Im Bereich Magnet/Titanschelbe liegen In zulässigen Grenzen. . Fig. 3, all remaining values including the speed of 'Al 000 U / min were taken from the example of FIG. The hoop stress 21 in the Titanschelbe Hegt back 22 under the breakdown voltage of titanium hoop stress 24 and the radial stress 23 Xm magnet and are in the field magnet / Titanschelbe in permissible limits.

Die Verhinderung der Dehnung der Titanscheibe durch einen hohen Ε-Modul der Kohlenstoff-Faser erzeugt hohe Umfangsspannungen 25 und einen steilen Anstieg der Umfangsspannungen zum Innendurchmesser c der Faserwicklung. Die maximale UmFangsspannung bzw. die Zugspannung erreicht die Bruchspannung 26 der gewählten Faser. Die Radialdruckspannung 27 im Harz steigt ebenfalls stark an und verursacht Druckspannungen 28 im Harz in Umfangsrichtung. Radial- und Tangentlaldruckspannungen 27, 28 liegen jedoch Innerhalb der Bruch-Druckspannung 29 des Epoxidharzes.The prevention of the expansion of the titanium disk by a high Ε modulus of the carbon fiber generates high circumferential stresses 25 and a steep increase in the circumferential stresses towards the inside diameter c of the fiber winding. The maximum circumferential stress or the tensile stress reaches the breaking stress 26 of the selected fiber. The radial compressive stress 27 in the resin also increases sharply and causes compressive stresses 28 in the resin in the circumferential direction. However, radial and tangential compressive stresses 27, 28 are within the fracture compressive stress 29 of the epoxy resin.

In der Flg. 5 Ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der MetHllkörper des Rotors 1 aus einer Vollscheibe '45 besteht, die als hyperbolische Scheibe ausgeführt ist. Durch diese Ausgestaltung weist sie eine hohe Energiedichte auf. Bei so einer Scheibe ist die Radlalzugspannung gleich der Tangentialzugspannung. In solcherart ausgestalteten Scheiben 45 sind wiederum gleichmäßig am Umfang verteilt Magnete 2 eingesetzt und Kohlefaserwicklungen 3 aufgebracht. Bei hyperbolischen Vollscheiben sind neben Titanleglerungen auch hochfeste Aluminiumlegierungen geeignet für den Metallkörper 45 in Verbindung mit der Kohlefaserwicklung 3.In the wing. 5 An embodiment is shown at which the metal body of the rotor 1 consists of a full disk '45, which is designed as a hyperbolic disk. As a result of this configuration, it has a high energy density. With such a disc, the wheel tension is radial equal to the tangential tensile stress. In turn, disks 45 configured in this way are uniform Distributed on the circumference magnets 2 are used and carbon fiber windings 3 are applied. With hyperbolic full disks In addition to titanium alloy, high-strength aluminum alloys are also suitable for the metal body 45 in connection with the carbon fiber winding 3.

Bei einer hyperbolischen Vollscheibe aus Stahl muß die Faserwerkstoffwicklung 3 aus einer Kohlefaser- oder Borfadenwicklung mit dem doppelten Ε-Modell von Stahl bestehen. Die Rotormagnete selbst sind In nichteisenhaltigen, hochdruckfesten Buchsen 55 zu lagern, um einen Magnetfluß In die Stahlscheibe zu verhindern.In a hyperbolic full disk made of steel, the fiber material winding 3 must be made of a carbon fiber or Boring thread winding with the double Ε model of steel exist. The rotor magnets themselves are to be stored in non-ferrous, high-pressure-resistant sockets 55, to prevent magnetic flux into the steel disc.

Zwe, Scheiben mit dem E-förmlgen Statormagneten 56 und der Wicklung 57 können sowohl eine Energlewandlereinhelt als uuch gleichzeitig durch das hohe Energiespeichervermögen der hyperbolischen Vollscheiben 45 eine Energiespeichereinheit darstellen. Die Verbindung der Scheiben 45 erfolgt durch die Bolzen 54 und die Zentrier- und Bolzenaufnahmeringe 48, 49. Die Kohlefaserwicklungen 50, 51 verhindern einen Bruch der Titanringe 48, 49. Der Raum über diesen Ringen kann für zusatz-Zwe, disks with the E-shaped stator magnet 56 and the winding 57 can both be an energy converter and at the same time due to the high energy storage capacity of the hyperbolic full disks 45 represent an energy storage unit. The connection of the disks 45 is carried out by the bolts 54 and the centering and bolt receiving rings 48, 49. The carbon fiber windings 50, 51 prevent the titanium rings 48, 49 from breaking. The space above these rings can be used for additional

liehe Energiespeicherung - wie durch die Kohlefaserwicklungen 52, 53 dargestellt, ausgenützt werden.Lent energy storage - like through the carbon fiber windings 52, 53 shown, are exploited.

In der F i g. 6 und im Schnitt nach der Linie II-II dieser Figur gemäß Fig. 7 ist ein Magnetradiallager dargestellt. Der Lagerrotor aus den Teilen 60, 61, 62, 63 dreht berührungslos zwischen den Statormagnelen 64, 65. Um die Wirbelstromverluste klein zu halten, besteht der Rotor aus den Eisenlamellen 61, die durch den Titanring 60 zentriert und durch die Isolation 62 voneinander getrennt sind. Zum Erreichen der erforderlichen Magnetkräfte oder um auch die Magnetkräfte möglichst klein zu halten, ist eine entsprechend große L'mlauffläche der Lamellen 61 notwendig. Die im hochdrehenden Rotor zwischen den Lamellen auftretenden Tangentialkräfte werden durch die Faserwicklung 63 aus Kohlenstoff oder Borfade/i aufgenommen.In FIG. 6 and in section along the line II-II of this FIG. 7 shows a magnetic radial bearing. The bearing rotor from the parts 60, 61, 62, 63 rotates without contact between the stator magnets 64, 65. To the To keep eddy current losses small, the rotor consists of the iron lamellas 61, which are supported by the titanium ring 60 are centered and separated from one another by the insulation 62. To achieve the required magnetic forces or in order to keep the magnetic forces as small as possible, a correspondingly large l'mlauffläche is the Lamellae 61 necessary. The tangential forces occurring in the high-speed rotor between the lamellas are taken up by the fiber winding 63 made of carbon or boron thread / i.

In den Fig. 8 und 9 werden kombinierte Axial-Radial-Magnetlager sowie Axialmagnetlager gezeigt. Für aiese Ausführungsformen ist ein Aulbau der Wicklung aus einem dünnen Weicheisenband und einem Kohlefaserbzw. Borliidenwerksloffband kennzeichnend, die gemeinsam auf dem Ring 66 b/v/. 71 aufgewickelt sind. Die vorgenannten Bänder isolieren das Weicheisenband und nehmen zusätzlich die Tangentialkräfte aus den rotierenden Massen des Weicheisenbandes und des Faser- bzw. Fadenwerkstoffs auf.In FIGS. 8 and 9, combined axial-radial magnetic bearings and axial magnetic bearings are shown. Aulbau the winding from a thin soft iron strip and a carbon fiber or carbon fiber. Characteristic Borliidenwerkloffband, which are jointly on the ring 66 b / v /. 71 are wound. The aforementioned bands isolate the soft iron band and also absorb the tangential forces from the rotating masses of the soft iron band and the fiber or thread material.

Beim kombinierten Axial-Radiallager sind zwei Welch-In the case of a combined axial-radial bearing, there are two

eisenbandwicklungen 67 aufgebracht, die durch eine Faserwerkstoffwicklung oder einen Luftspalt 69 getrennt sind, wodurch ein Magnetfluß vom Magneten 70 zum gegenüberliegenden Magneten 70 unterbunden wird.Iron tape windings 67 are applied, which are separated by a fiber material winding or an air gap 69 are, whereby a magnetic flux from the magnet 70 to the opposing magnet 70 is prevented.

Beim Axiallager nehmen die Deckscheiben 74 dieIn the case of the axial bearing, the cover disks 74 take the

Biegespannungen aus den Axialmagnelkräften auf. Die Deckscheiben aus Titanlegierung weisen zur Aufnahme der Biegemomente und Spannungen aus Rotation eineBending stresses from the axial magnetic forces. the Cover disks made of titanium alloy have a to absorb the bending moments and stresses from rotation

„to hyperbolische Außenkontur auf."To hyperbolic outer contour.

Weiterhin ist die Induktion B1 Im Magnet 75 und die '/ induktion B2 im Weicheisenband der Wicklungen 67 bzw. 72 dargestellt.The induction B 1 in the magnet 75 and the induction B 2 in the soft iron strip of the windings 67 and 72 are also shown.

Die extrem hohe Leistung, die der vorgeschlagene is tnergiewandler bei Höchstdrehzahlen aufweist, erschließt ihm neuartige Anwendungsmöglichkeiten sowohl auf dem zivilen als auch auf dem militärischen Sektor. Hochleistungsstoßgeneratoren nach dem hler vorgeschlagenen Prinzip können aufgrund ihres hohen Energie/Gewicht- und LeistUngs/Gewicht-Verhältnlsses Anwendung auf dem Gebiet der Kernfusion und der Laserwaffenlechnik finden. Als Antriebssystem für Fahrzeuge ist es Batterieantrieben hinsichtlich Leistung bei Energieaufnahme und -abgabe weil überlegen.The extremely high performance that the proposed energy converter has at maximum speeds, opens up new application possibilities for it both in the civil and in the military Sector. High-performance surge generators according to the principle proposed can be due to their high Energy / weight and power / weight ratios Find application in the field of nuclear fusion and laser weapon technology. As a drive system for vehicles it is battery drives because they are superior in terms of performance in terms of energy consumption and output.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schwungrad-Energiespeicher mit einem zur Energiewandlung sich extrem schnell drehenden Synchronschelbenrotor und einem Axial- und/oder Radialmagnetlager, bestehend aus einem sich extrem schnell drehenden Rotationskörper zur Erzeugung von axial und/oder radial wirkenden Magnetkräften, wobei Permanentmagnete gleichmäßig In einer Metallscheibe verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Melallschcibe(n) (1. 45) und das oder die Magnetlager (100, 101. 102) mit Wicklungen (3, 50. 51, 63, 68) aus Fa.-ierverbundwerksloll, bestehend aus Kohlenstoff-Fasern oder Borläden, umwlkkell sind.1. Flywheel energy storage device with an extremely fast rotating one for energy conversion Synchronous pulley rotor and an axial and / or radial magnetic bearing, consisting of an extremely fast rotating body of revolution for generating axially and / or radially acting magnetic forces, wherein Permanent magnets are arranged evenly distributed in a metal disk, characterized in that that the Melallschcibe (s) (1. 45) and the one or more magnetic bearings (100, 101, 102) with windings (3, 50, 51, 63, 68) from Fa.-ierverbundwerkloll, consisting made of carbon fibers or boron shutters, umwlkkell are. 2. Energiespeicher nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß zwei VolKcheiben (45) zu einem Schclbenpaar /usanimcngelaUi sind und durch die mit .. Faser- oder FadenwcrksloiTw'cklungen (50, 51) versc- ^'henen Schcibcn/.onltier- und Bolzenaiifnahmerlnge '/(48, 49) verbunden sind.
t
2. Energy storage device according to claim I. characterized in that two volume disks (45) are formed into a pair of screws and are closed by the fiber or thread loops (50, 51) Bolzenaiifnahmerlnge '/ (48, 49) are connected.
t
3. Energiespeicher nach Anspruch I und 2, dadurch3. Energy store according to claim I and 2, characterized gekennzeichnet, daß der Rotationskörper des Radial-' Magnetlager (100) aus Weichelsenlamellen (61) 'besteht, welche radial um eine Nichtmclallbuchse (ήΟ) angeordnet und durch isolierende mit Epoxidharz ,getränkte Glas-"oder Kohlcnstolf-Fascrpreprcgplallcncharacterized in that the rotary body of the radial 'magnetic bearing (100) is made of Weichelsen lamellae (61) 'exists, which is radially around a non-clamp bushing (ήΟ) arranged and covered by insulating glass or carbon fiber panels impregnated with epoxy resin * (62) verbunden und mit einer Faser- oder Fadcnwcrkstol!wicklung (63) versehen sind.* (62) connected and with a fiber or thread weave winding (63) are provided. 4. Energiespeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 ms 3. dadurch gekennzeichnet, daß bei einem kombinierten Axial- und Radialmagnetlager (IOD ein Weicheisenband zusammen mit einem Kohlefaser- oder Borladenband und Epoxidbarzklcbcr in zwei gleicht· Wicklungen (67) getrennt durch einen l.ultspall oder eine Isolicria.ser- oder Faden wicklung (69) aul die Metallbüchse (66) aufgebracht und mit einer Abschluß«icklung (68) aus Kohlefaser- oder Borladcnband versehen wird und die beiden Wicklungen (67) seillich mit symmetrischen Phasen zur Erzielung der gewünschten Magnetkraft und Kraftrichtung versehen sind.4. Energy store according to one or more of claims 1 ms 3. characterized in that at a combined axial and radial magnetic bearing (IOD a soft iron strip together with a Carbon fiber or boron tape and epoxy plastic tape in two equal turns (67) separated by one l.ultspall or an isolicria.ser- or thread winding (69) applied to the metal sleeve (66) and with a closure (68) made of carbon fiber or Borladcnband is provided and the two windings (67) rope with symmetrical phases to achieve the desired magnetic force and direction of force are provided. 5. Energiespeicher nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Axiiilmagnetlagcr (102) eine Wicklung (72) aus einem Kohlefaser- oder Borladcnband mit Epoxldbarzklebcr aul die Buchse (71) aufgebracht und mit einer AbschluiJwicklung (73) aus den gleichen Materialien versehen wird und auf die parallelen Seitenflächen Scheiben (74) mit hyperbolischer Außenkontur aus Titanlegierung mit Epoxidharz aufgeklebt sind.5. Energy store according to one or more of claims I to 4, characterized in that at a winding (72) from an axial magnet bearing (102) a carbon fiber or boron tape with epoxy adhesive applied to the bushing (71) and with a termination winding (73) made of the same materials is provided and on the parallel side surfaces disks (74) with hyperbolic outer contour made of titanium alloy are glued on with epoxy resin.
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