RU2504889C2 - Energy storage unit - Google Patents

Energy storage unit Download PDF

Info

Publication number
RU2504889C2
RU2504889C2 RU2012104944/07A RU2012104944A RU2504889C2 RU 2504889 C2 RU2504889 C2 RU 2504889C2 RU 2012104944/07 A RU2012104944/07 A RU 2012104944/07A RU 2012104944 A RU2012104944 A RU 2012104944A RU 2504889 C2 RU2504889 C2 RU 2504889C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
energy storage
storage device
motor generator
housing
Prior art date
Application number
RU2012104944/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012104944A (en
Inventor
Николай Петрович Глухов
Юрий Валентинович Булатов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Центротех-СПб"
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 Закрытое акционерное общество "Центротех-СПб" filed Critical Закрытое акционерное общество "Центротех-СПб"
Priority to RU2012104944/07A priority Critical patent/RU2504889C2/en
Publication of RU2012104944A publication Critical patent/RU2012104944A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2504889C2 publication Critical patent/RU2504889C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: energy storage unit includes a vacuumised housing with a flywheel in the form of a vertical cylindrical tubular rotor of two or more tubes. Tubes are connected with flexible elements, the periphery of which is installed into adjacent rotor tubes. Motor generator stator is fixed in the housing, motor generator rotor is fixed on the rotor with a supporting bearing in lower part of rotor and magnetic bearing with constant magnet in upper part. Turning support elements are fixed on the central part of flexible elements. An additional motor generator is installed in the storage unit.
EFFECT: creation of a flywheel design with increased rotation energy, lower friction losses in the supporting and safer in case of an emergency.
15 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в качестве кинетического буферного накопителя энергии, например, для транспортных электрифицированных систем, источников аварийного питания, источников бесперебойного питания для атомных, ветровых и солнечных электростанций.The invention relates to the field of energy and can be used as a kinetic buffer energy storage device, for example, for electrified transport systems, emergency power sources, uninterruptible power supplies for nuclear, wind and solar power plants.

Известен маховичный накопитель по патенту RU №2246034 (05.01.2001, F03G 3/08, F16H 33/02, H02K 7/02) с маховиком и приводом с опорами, размещенными в разделенных между собой вакуумируемых камерах с различным уровнем вакуума в них. В камере с низким уровнем вакуума помещен привод с опорами, а в камере с высоким уровнем вакуума помещен маховик. Камеры разделены между собой уплотнением, выполненным герметичным. Наличие камеры с низким вакуумом и уплотнения между камерами увеличивает потери на трение в конструкции.Known flywheel drive according to patent RU No. 2246034 (01/05/2001, F03G 3/08, F16H 33/02, H02K 7/02) with a flywheel and drive with bearings located in separated vacuum chambers with different levels of vacuum in them. In a chamber with a low level of vacuum, a drive with supports is placed, and in a chamber with a high level of vacuum a flywheel is placed. The cameras are separated by a sealed seal. The presence of a chamber with a low vacuum and a seal between the chambers increases the friction loss in the structure.

Известен накопитель энергии по патенту ЕР 0821462 (1998-01-28, H02K 7/02; H02K 7/08; F16F 15/30; F16F 15/315), включающий вакуумируемый корпус, установленный в корпусе вертикальный стержень со статором, цилиндрический ротор, приводимый в движение статором для накопления кинетической энергии и взаимодействующий со статором как генератором при высвобождении энергии. Трубчатый ротор имеет внутренний слой из стекловолокна и наружный слой из углеволокна, причем, толщина внутреннего слоя составляет 2/3 от толщины трубы ротора. Концевая крышка ротора используется для опоры ротора на стержне через игольчатый опорный подшипник со сферической головкой и подпятником в верхней части ротора, а осевой и радиальные магнитные подшипники с постоянными магнитами, взаимодействующими с магнитными материалами из железа или NdFeB во внутренних слоях пластика ротора, установлены в нижней части ротора. Неподвижный стержень увеличивает потери на трение со всей внутренней поверхностью ротора и снижает эффективность накопителя.Known energy storage according to patent EP 0821462 (1998-01-28, H02K 7/02; H02K 7/08; F16F 15/30; F16F 15/315), including a vacuum housing, a vertical rod with a stator installed in the housing, a cylindrical rotor, driven by a stator to accumulate kinetic energy and interacting with the stator as a generator when energy is released. The tubular rotor has an inner layer of fiberglass and an outer layer of carbon fiber, moreover, the thickness of the inner layer is 2/3 of the thickness of the rotor tube. The end cover of the rotor is used to support the rotor on the shaft through a needle thrust bearing with a spherical head and a thrust bearing in the upper part of the rotor, and axial and radial magnetic bearings with permanent magnets interacting with magnetic materials of iron or NdFeB in the inner layers of the plastic of the rotor are installed in the lower rotor parts. The fixed shaft increases friction losses with the entire inner surface of the rotor and reduces the efficiency of the drive.

Известен принятый за прототип центробежный накопитель энергии на базе ультрацентрифуги по патенту на полезную модель RU 88864 (14.02.2009, H02J 15/00, В04В 5/00), содержащий корпус с крышкой, маховик в виде полого ротора ультрацентрифуги с приводным диском в нижней части, контактирующей с нижней опорой, и ферромагнитной втулкой магнитной опоры в верхней части.Known for the prototype centrifugal energy storage device based on an ultracentrifuge according to the patent for utility model RU 88864 (02/14/2009, H02J 15/00, B04B 5/00), comprising a housing with a cover, a flywheel in the form of a hollow rotor of an ultracentrifuge with a drive disk in the lower part, is known in contact with the lower support, and the ferromagnetic sleeve of the magnetic support in the upper part.

Недостаток устройства состоит в том, что при изменении скорости вращения ротора в режиме накопления и отдачи энергии происходит изменение длины ротора и изменение осевой нагрузки в нижней опоре от оптимального значения на рабочей скорости ультрацентрифуги. Это увеличивает потери на трение в опоре, снижает ее надежность и ресурс накопителя. Кроме того, при аварии ротора на корпус центрифуги одновременно передается вся накопленная энергия разрушенного маховика, что усложняет аварийную систему накопителя, снижает надежность конструкции и ограничивает доступную к использованию энергию ротора.The disadvantage of this device is that when changing the speed of rotation of the rotor in the mode of accumulation and return of energy, the length of the rotor and the axial load in the lower support change from the optimal value at the operating speed of the ultracentrifuge. This increases the friction loss in the support, reduces its reliability and drive life. In addition, in the event of a rotor accident, all the accumulated energy of the destroyed flywheel is simultaneously transferred to the centrifuge housing, which complicates the emergency drive system, reduces the reliability of the design and limits the rotor energy available for use.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности накопителя при большем запасе энергии.The problem to which the present invention is directed, is to increase the reliability of the drive with a large supply of energy.

Технический результат заключается в создании конструкции маховика накопителя с повышенной энергией вращения, меньшими потерями на трение в опорном узле и более безопасного при аварии.The technical result consists in creating a flywheel structure of the drive with increased rotational energy, lower friction losses in the support unit and safer in case of an accident.

Поставленная цель достигается тем, что в накопителе энергии, включающем вакуумируемый корпус, установленный в нем маховик в виде вертикального цилиндрического трубчатого ротора, выполненного из двух или более труб, соединенных гибкими элементами, периферия которых установлена в смежные трубы ротора, с мотор-генератором со статором, закрепленным в корпусе, и ротором мотор-генератора, закрепленным на роторе, систему опор, образованную из опорного подшипника в нижней части ротора и магнитного подшипника с постоянным магнитом в верхней части ротора, вращающийся элемент, по крайней мере, одной из опор закреплен на центральной части гибкого элемента.This goal is achieved by the fact that in the energy storage device including a vacuum housing, a flywheel installed in it in the form of a vertical cylindrical tubular rotor made of two or more pipes connected by flexible elements, the periphery of which is installed in adjacent rotor pipes, with a motor generator with a stator fixed in the housing, and the rotor of the motor generator mounted on the rotor, a support system formed of a support bearing in the lower part of the rotor and a magnetic bearing with a permanent magnet in the upper hour ty rotor, a rotating element of at least one of the supports is fixed on the Central part of the flexible element.

Кроме того, в накопителе установлен дополнительный мотор-генератор со статором, закрепленным в корпусе, и ротором мотор-генератора, закрепленным на роторе.In addition, an additional motor generator with a stator fixed in the housing and a rotor of the motor generator mounted on the rotor is installed in the drive.

Кроме того, опорный подшипник выполнен из игольчатого опорного подшипника с подпятником.In addition, the thrust bearing is made of a thrust needle bearing with a thrust bearing.

Дополнительно, труба выполнена из полимерного материала, армированного стекловолокнами, или углеволокнами, или органоволокнами.Additionally, the pipe is made of a polymeric material reinforced with fiberglass, or carbon fiber, or organ fiber.

Кроме того, труба выполнена из металлической оболочки, упрочненной полимерными материалами, армированными стекловолокнами, или углеволокнами, или органоволокнами.In addition, the pipe is made of a metal shell reinforced with polymeric materials reinforced with glass fibers, or carbon fibers, or organ fibers.

Дополнительно, внутри корпуса установлен молекулярный насос.Additionally, a molecular pump is installed inside the housing.

Кроме того, в верхней части ротора и/или нижней части ротора установлено корректирующее устройство.In addition, in the upper part of the rotor and / or lower part of the rotor, a correction device is installed.

Дополнительно, мотор-генератор выполнен в виде вентильного привода.Additionally, the motor generator is made in the form of a valve actuator.

Кроме того, дополнительный мотор-генератор выполнен в виде вентильного привода.In addition, an additional motor generator is made in the form of a valve actuator.

Дополнительно, корпус накопителя установлен в блок накопителей, образованный из двух рядов накопителей, корпусы которых закреплены на раме и соединены газовыми трубками для вакуумирования корпуса с газовым коллектором.Additionally, the drive casing is installed in the drive unit, formed of two rows of drives, the cases of which are mounted on the frame and connected by gas pipes to evacuate the case with a gas collector.

Кроме того, корпусы накопителей установлены с возможностью вращения вокруг вертикальной оси корпуса.In addition, the drive enclosures are rotatably mounted about the vertical axis of the housing.

Дополнительно, корпусы накопителей прижаты к раме планкой с помощью стяжек.Additionally, the drive enclosures are pressed against the frame with a bracket using ties.

Кроме того, на планке выполнены вырезы под корпусы накопителей.In addition, cutouts for drive enclosures are made on the bar.

Дополнительно, газовая трубка для вакуумирования корпуса соединена с газовым коллектором через клапан, срабатывающий от разворота корпуса при разрушении ротора.Additionally, the gas tube for evacuating the casing is connected to the gas manifold through a valve that is activated by turning the casing when the rotor is destroyed.

Кроме того, газовый коллектор выполнен в виде продольной балки рамы.In addition, the gas manifold is made in the form of a longitudinal beam of the frame.

Сущность изобретения поясняется рисунками.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан вертикальный разрез накопителя энергии.Figure 1 shows a vertical section of an energy storage device.

На фиг.2 показан фронтальный вид блока накопителейFigure 2 shows a front view of the drive unit

На фиг.3 показан вид по АА блока накопителей на фиг.1.Figure 3 shows a view of the AA block drives in figure 1.

На фиг.4 показан фрагмент вида сверху на блок накопителей.Figure 4 shows a fragment of a top view of a drive unit.

На фиг.5 показан вариант выполнения планки.Figure 5 shows an embodiment of a bar.

Накопитель энергии содержит вакуумируемый корпус 1, закрытый верхней и нижней крышками 2, маховик в виде вертикального цилиндрического трубчатого ротора 3, выполненного из трех труб 4, 5 и 6, соединенных гибкими элементами 7 и 8. Гибкий элемент 7 выполнен в виде сильфона глубокой гофрировки из гибких участков 9 и 10, сопряженных с центральной частью 11. Периферия 12 участка 9 установлена в трубе 4, а периферия 13 участка 10 установлена в смежной трубе 5 ротора. Трубы 4 и 6 выполнены из полимерного материала, например, из слоев стеклопластика 14 и слоев углепластика 15. Труба 5 выполнена из металлической цилиндрической оболочки 16 и упрочнена слоями полимерного материала, например, слоями стеклопластика 17 и слоями углепластика 18. Ротор приводится во вращение вокруг оси 19 мотор-генератором со статором 20, закрепленном на держателе 21, установленным на нижней крышке 2 корпуса 1, и ротором мотор-генератора в виде приводного диска 22, закрепленного на полуоси 23, установленной в центральной части гибкого элемента 8. Система опор ротора состоит из опорного подшипника в виде гибкой иглы 24, закрепленной в полуоси 23 и опертой на подпятник в демпфирующем элементе 25 с центрирующими пружинами 26 в корпусе 27 демпфера, заполненном маслом, и магнитного подшипника из постоянного магнита 28 и ферромагнитной втулки 29, установленной в центральной части 11 гибкого элемента 7. В нижней части ротора установлено корректирующее устройство в виде кольца 30, охватывающего с некоторым радиальным зазором полуось 23, с демпфирующим цилиндром 31 на центрирующих пружинах 32 в корпусе 27. В верхней части ротора на держателе 33, закрепленном на верхней крышке 2 корпуса 1, установлен дополнительный мотор-генератор со статором 34 и ротором дополнительного мотор-генератора в виде приводного диска 35, закрепленного на втулке 29. Дополнительный мотор-генератор выполнен в виде вентильного привода, в диске 35 которого установлены постоянные магниты 36 из сплава неодим-железо-бор, взаимодействующие с катушками 37 статора 34. Верхнее корректирующее устройство выполнено в виде кольца 38, установленного на центрирующих пружинах 39 и охватывающего втулку 29 с некоторым радиальным зазором. В корпусе 1 установлена охватывающая трубу 4 втулка 40 молекулярного насоса с внутренней резьбой для облегчения откачки корпуса 1 через газовую трубку 41.The energy storage device contains a vacuum housing 1, closed by upper and lower covers 2, a flywheel in the form of a vertical cylindrical tubular rotor 3 made of three pipes 4, 5 and 6 connected by flexible elements 7 and 8. The flexible element 7 is made in the form of a deep corrugated bellows made of flexible sections 9 and 10, interfaced with the Central part 11. The periphery 12 of section 9 is installed in the pipe 4, and the periphery 13 of section 10 is installed in the adjacent pipe 5 of the rotor. The pipes 4 and 6 are made of a polymer material, for example, of fiberglass layers 14 and carbon fiber layers 15. The pipe 5 is made of a metal cylindrical shell 16 and hardened with layers of polymer material, for example, fiberglass layers 17 and carbon fiber layers 18. The rotor is rotated around the axis 19 by a motor-generator with a stator 20 mounted on a holder 21 mounted on the bottom cover 2 of the housing 1, and a rotor of the motor-generator in the form of a drive disk 22, mounted on the axle shaft 23 mounted in the central part of the flexible element that 8. The rotor support system consists of a support bearing in the form of a flexible needle 24, mounted in the axle shaft 23 and supported by a thrust bearing in the damping element 25 with centering springs 26 in the damper housing 27 filled with oil, and a magnetic bearing of a permanent magnet 28 and a ferromagnetic sleeve 29, installed in the Central part 11 of the flexible element 7. In the lower part of the rotor is installed a corrective device in the form of a ring 30, covering with some radial clearance the axle shaft 23, with a damping cylinder 31 on centering springs 32 in housing 27. In the upper part of the rotor on the holder 33, mounted on the top cover 2 of the housing 1, there is an additional motor generator with a stator 34 and the rotor of the additional motor generator in the form of a drive disk 35, mounted on the sleeve 29. The additional motor generator is made in in the form of a valve actuator, in the disk 35 of which permanent magnets 36 of a neodymium-iron-boron alloy are installed, interacting with the coils 37 of the stator 34. The upper correcting device is made in the form of a ring 38 mounted on centering springs 39 and oh winding sleeve 29 with some radial clearance. In the housing 1 is installed covering the tube 4 of the sleeve 40 of the molecular pump with a female thread to facilitate pumping of the housing 1 through the gas pipe 41.

В варианте выполнения накопителя, показанного на рис.2, рис.3 и рис.4, корпус 1 накопителя установлен на раме 42, выполненной из вертикальных, продольных и поперечных балок, в блок из двух рядов таких накопителей. Накопители закреплены на раме планками 43 и стяжками 44. В планке 43 выполнены вырезы 45 (рис.5) под корпусы 1 накопителей. Газовые трубки 41 через клапан 46 с тягой 47, установленной на крышке 2, соединены с общим газовым коллектором 48, выполненном в виде продольной балки рамы 42 с патрубком 49.In the embodiment of the drive shown in Fig. 2, Fig. 3 and Fig. 4, the housing 1 of the drive is mounted on a frame 42, made of vertical, longitudinal and transverse beams, in a block of two rows of such drives. The drives are fixed on the frame with straps 43 and couplers 44. In strap 43, cutouts 45 are made (Fig. 5) for the drives 1 cases. Gas pipes 41 through a valve 46 with a thrust 47 mounted on the cover 2 are connected to a common gas manifold 48, made in the form of a longitudinal beam of the frame 42 with a pipe 49.

Работа накопителя осуществляется следующим образом.The drive is as follows.

Через газовую трубку 41, коллектор 48 и патрубок 49, соединенный с вакуумным насосом, корпус 1 вакуумируют и подают электропитание на один или оба мотор-генератора. По мере разгона ротора 3 под действием центробежной нагрузки диаметр труб 4, 5, и 6 увеличивается, а длина этих труб уменьшается. Поскольку вращающиеся элементы опор (игла 24 и втулка 29) установлены на гибких элементах 7 и 8, изменение расстояния между этими элементами опор в ~3 раза меньше укорочения всего ротора 3 при вращении. В результате этого, изменение осевой нагрузки в нижней опоре незначительны и дополнительные потери на трение в режиме разгона ротора отсутствуют. Размещение вращающихся элементов опор на гибких элементах 7 и 8, установленных внутри трубы ротора на удалении от ее торцов, позволяет дополнительно уменьшить влияние изменения длины ротора на изменения нагрузки на нижнюю опору от ее оптимального значения во всех режимах работы и повысить работоспособность и надежность накопителя. Ротор 3 разгоняется до рабочей скорости и запасает механическую энергию. При вращении на рабочей скорости молекулярный насос с втулкой 40 эффективно откачивает корпус 1 и уменьшает потери на трение вращающегося ротора об оставшийся в корпусе 1 газ. Таким образом, при вращении ротора 3 на рабочей скорости в режиме холостого хода потери на трение в опорах и о газ минимальны, что обеспечивает эффективное сохранение накопленной маховиком энергии.Through a gas pipe 41, a collector 48 and a pipe 49 connected to a vacuum pump, the housing 1 is evacuated and power is supplied to one or both motor generators. As the rotor 3 accelerates under the action of centrifugal load, the diameter of the pipes 4, 5, and 6 increases, and the length of these pipes decreases. Since the rotating support elements (needle 24 and sleeve 29) are mounted on the flexible elements 7 and 8, the change in the distance between these support elements is ~ 3 times less than the shortening of the entire rotor 3 during rotation. As a result of this, the axial load changes in the lower support are insignificant and there are no additional friction losses in the rotor acceleration mode. Placing the rotating support elements on the flexible elements 7 and 8 installed inside the rotor pipe at a distance from its ends allows to further reduce the effect of changing the rotor length on the load changes on the lower support from its optimal value in all operating modes and to increase the operability and reliability of the drive. The rotor 3 accelerates to operating speed and stores mechanical energy. When rotating at operating speed, the molecular pump with the sleeve 40 effectively pumps out the housing 1 and reduces friction losses of the rotating rotor about the gas remaining in the housing 1. Thus, when the rotor 3 is rotated at operating speed in idle mode, the friction losses in the bearings and o gas are minimal, which ensures the efficient conservation of the energy accumulated by the flywheel.

При переключении мотор-генераторов в режим генерации энергии катушки 37 статора 34 верхнего мотор-генератора взаимодействуют с магнитами 36 приводного диска 35, а приводной диск 22 нижнего мотор-генератора взаимодействует со статором 20 и генерируют электрическую энергию, при этом ротор 3 тормозится и уменьшает скорость вращения. При аварийных ситуациях, например, при потере вакуума в корпусе 1 ротор 3 может потерять устойчивость и начинает взаимодействовать с верхним 38 и нижним 30 кольцом корректора, которые стабилизируют вращение и предотвращают разрушение ротора 3. Расположение накопителей в блоке на общей раме 42 позволяет в десятки раз увеличить мощность такого блока по сравнению с мощностью одного накопителя. При разрушении ротора 3 накопителя в результате аварии корпус 1 накопителя, под действием взаимодействия с осколками ротора, вращается вокруг вертикальной оси и плавно тормозиться силами трения, возникающими между рамой 42 и корпусом 1 и корпусом 1 и планками 43. При вращении корпуса 1 тяга 47 взаимодействует с клапаном 46 и отключает газовую трубку 41 накопителя от коллектора 48, что предотвращает распространение аэродинамического возмущения на другие накопители блока. Выполнение ротора 3 накопителя из нескольких труб 4, 5, и 6, соединенных между собой гибкими 7 и 8 элементами, позволяет увеличить единичную энергоемкость накопителя без существенного усиления средств защиты при разрушении ротора, поскольку разрушение отдельных труб ротора 3 не происходит одновременно и сдвинуто по времени, в результате чего обеспечивается более мягкое взаимодействие осколков ротора 3 с корпусом 1 и корпуса 1 с рамой 42 при аварии. Дополнительно, за счет вращения корпуса 1 на раме 42 накопителя при разрушении маховика 3 минимизируются боковые и поперечные нагрузки на соседние накопители в блоке, что увеличивает ресурс и надежность блока накопителей.When the motor generators are switched to the power generation mode, the coils 37 of the stator 34 of the upper motor generator interact with the magnets 36 of the drive disk 35, and the drive disk 22 of the lower motor generator interacts with the stator 20 and generate electrical energy, while the rotor 3 is braked and reduces speed rotation. In emergency situations, for example, when the vacuum in the housing 1 is lost, the rotor 3 can lose stability and begins to interact with the upper 38 and lower 30 of the corrector ring, which stabilize the rotation and prevent the rotor 3 from being destroyed. The location of the drives in the block on the common frame 42 allows tens of times increase the power of such a unit compared to the power of one drive. When the rotor 3 of the drive is destroyed as a result of an accident, the drive body 1, under the action of interaction with fragments of the rotor, rotates around a vertical axis and is smoothly braked by the friction forces arising between the frame 42 and the case 1 and the case 1 and the straps 43. When the case 1 rotates, the rod 47 interacts with a valve 46 and disconnects the gas tube 41 of the drive from the collector 48, which prevents the propagation of aerodynamic disturbances to other drives of the block. The execution of the rotor 3 of the drive from several pipes 4, 5, and 6, interconnected by flexible 7 and 8 elements, allows to increase the unit energy consumption of the drive without significantly strengthening the protection means when the rotor is destroyed, since the destruction of individual pipes of the rotor 3 does not occur simultaneously and is shifted in time As a result, a softer interaction of the fragments of the rotor 3 with the housing 1 and the housing 1 with the frame 42 during an accident is ensured. Additionally, due to the rotation of the housing 1 on the drive frame 42 during the destruction of the flywheel 3, lateral and lateral loads on adjacent drives in the block are minimized, which increases the resource and reliability of the drive block.

Claims (15)

1. Накопитель энергии, включающий вакуумируемый корпус, установленный в нем маховик в виде вертикального цилиндрического трубчатого ротора, выполненного из двух или более труб, соединенных гибкими элементами, периферия которых установлена в смежные трубы ротора, с мотор-генератором со статором, закрепленным в корпусе, и ротором мотор-генератора, закрепленным на роторе, систему опор, образованную из опорного подшипника в нижней части ротора и магнитного подшипника с постоянным магнитом в верхней части ротора, отличающийся тем, что вращающийся элемент, по крайней мере, одной из опор закреплен на центральной части гибкого элемента.1. An energy storage device including a vacuum housing, a flywheel installed in it in the form of a vertical cylindrical tubular rotor made of two or more pipes connected by flexible elements, the periphery of which is installed in adjacent rotor pipes, with a motor generator with a stator fixed in the housing, and a rotor of the motor generator mounted on the rotor, a support system formed of a thrust bearing in the lower part of the rotor and a magnetic bearing with a permanent magnet in the upper part of the rotor, characterized in that I rotate iysya element, at least one of the supports fixed to the central portion of the flexible member. 2. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что в накопителе установлен дополнительный мотор-генератор со статором, закрепленным в корпусе, и ротором мотор-генератора, закрепленным на роторе.2. The energy storage device according to claim 1, characterized in that the drive has an additional motor generator with a stator mounted in the housing and a rotor of the motor generator mounted on the rotor. 3. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что опорный подшипник выполнен из игольчатого опорного подшипника с подпятником.3. The energy storage device according to claim 1, characterized in that the thrust bearing is made of a needle thrust bearing with a thrust bearing. 4. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что труба выполнена из полимерного материала, армированного стекловолокнами, или углеволокнами, или органоволокнами.4. The energy storage device according to claim 1, characterized in that the pipe is made of a polymer material reinforced with fiberglass, or carbon fiber, or organ fiber. 5. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что труба выполнена из металлической оболочки, упрочненной полимерными материалами, армированными стекловолокнами, или углеволокнами, или органоволокнами.5. The energy storage device according to claim 1, characterized in that the pipe is made of a metal shell reinforced with polymeric materials reinforced with glass fibers, or carbon fibers, or organ fibers. 6. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что внутри корпуса установлен молекулярный насос.6. The energy storage device according to claim 1, characterized in that a molecular pump is installed inside the housing. 7. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что в верхней части ротора и/или нижней части ротора установлено корректирующее устройство.7. The energy storage device according to claim 1, characterized in that in the upper part of the rotor and / or lower part of the rotor, a correction device is installed. 8. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что мотор-генератор выполнен в виде вентильного привода.8. The energy storage device according to claim 1, characterized in that the motor generator is made in the form of a valve actuator. 9. Накопитель энергии по п.2, отличающийся тем, что дополнительный мотор-генератор выполнен в виде вентильного привода.9. The energy storage device according to claim 2, characterized in that the additional motor generator is made in the form of a valve drive. 10. Накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что корпус накопителя установлен в блок накопителей, образованный из двух рядов накопителей, корпусы которых закреплены на раме и соединены газовыми трубками для вакуумирования корпуса с газовым коллектором.10. The energy storage device according to claim 1, characterized in that the drive housing is installed in a drive unit formed of two rows of drives, the cases of which are mounted on a frame and connected by gas pipes to evacuate the case with a gas collector. 11. Накопитель энергии по п.10, отличающийся тем, что корпусы накопителей установлены с возможностью вращения вокруг вертикальной оси корпуса.11. The energy storage device according to claim 10, characterized in that the drive bodies are mounted to rotate around the vertical axis of the body. 12. Накопитель энергии по п.10, отличающийся тем, что корпусы накопителей прижаты к раме планкой с помощью стяжек.12. The energy storage device according to claim 10, characterized in that the drive bodies are pressed against the frame with a bar with ties. 13. Накопитель энергии по п.12, отличающийся тем, что на планке выполнены вырезы под корпусы накопителей.13. The energy storage device according to claim 12, characterized in that cut-outs for the drive bodies are made on the plank. 14. Накопитель энергии по п.10, отличающийся тем, что газовая трубка для вакуумирования корпуса соединена с газовым коллектором через клапан, срабатывающий от разворота корпуса при разрушении ротора.14. The energy storage device according to claim 10, characterized in that the gas tube for evacuating the casing is connected to the gas manifold through a valve that is actuated by turning the casing when the rotor is destroyed. 15. Накопитель энергии по п.10, отличающийся тем, что газовый коллектор выполнен в виде продольной балки рамы. 15. The energy storage device according to claim 10, characterized in that the gas collector is made in the form of a longitudinal beam of the frame.
RU2012104944/07A 2012-02-13 2012-02-13 Energy storage unit RU2504889C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104944/07A RU2504889C2 (en) 2012-02-13 2012-02-13 Energy storage unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104944/07A RU2504889C2 (en) 2012-02-13 2012-02-13 Energy storage unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012104944A RU2012104944A (en) 2013-08-20
RU2504889C2 true RU2504889C2 (en) 2014-01-20

Family

ID=49162516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012104944/07A RU2504889C2 (en) 2012-02-13 2012-02-13 Energy storage unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2504889C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187943U1 (en) * 2018-11-06 2019-03-25 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" ENERGY STORAGE
RU2710590C1 (en) * 2019-07-09 2019-12-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Kinetic energy storage with super-flywheel
RU2713496C2 (en) * 2015-10-05 2020-02-05 Энрихмент Технолоджи Компани Лтд. Цвайгнидерлассунг Дойчланд Flywheel unit with damping device
RU2746794C1 (en) * 2020-10-01 2021-04-21 Сергей Викторович Владимиров Kinetic energy storage device
RU2781687C1 (en) * 2022-07-16 2022-10-17 Сергей Викторович Владимиров Kinetic energy storage (options)
WO2024019636A1 (en) * 2022-07-16 2024-01-25 Сергей Викторович ВЛАДИМИРОВ Kinetic energy storage device (variants)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3683216A (en) * 1971-02-24 1972-08-08 Richard F Post Inertial energy storage apparatus and system for utilizing the same
US5065060A (en) * 1989-03-06 1991-11-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Flywheel type energy storage apparatus
EP0821462A2 (en) * 1994-08-08 1998-01-28 British Nuclear Fuels PLC An energy storage and conversion apparatus
RU2002125462A (en) * 2000-02-23 2004-02-20 Энержистро (Fr) AUTONOMOUS JOINT PRODUCTION SYSTEM (HEAT AND ELECTRIC POWER) CONTAINING INERTIAL MASS
RU2246034C1 (en) * 2001-01-05 2005-02-10 Сееба-Энергисистеме Гмбх Flywheel accumulator
RU88864U1 (en) * 2009-07-14 2009-11-20 Владислав Владимирович Баженов CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA
RU100685U1 (en) * 2010-07-28 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (СГАУ) Flywheel energy store
RU2010115170A (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Даниил Евгеньевич Фёдоров (RU) ENERGY STORAGE

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3683216A (en) * 1971-02-24 1972-08-08 Richard F Post Inertial energy storage apparatus and system for utilizing the same
US5065060A (en) * 1989-03-06 1991-11-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Flywheel type energy storage apparatus
EP0821462A2 (en) * 1994-08-08 1998-01-28 British Nuclear Fuels PLC An energy storage and conversion apparatus
RU2002125462A (en) * 2000-02-23 2004-02-20 Энержистро (Fr) AUTONOMOUS JOINT PRODUCTION SYSTEM (HEAT AND ELECTRIC POWER) CONTAINING INERTIAL MASS
RU2246034C1 (en) * 2001-01-05 2005-02-10 Сееба-Энергисистеме Гмбх Flywheel accumulator
RU88864U1 (en) * 2009-07-14 2009-11-20 Владислав Владимирович Баженов CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA
RU2010115170A (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Даниил Евгеньевич Фёдоров (RU) ENERGY STORAGE
RU100685U1 (en) * 2010-07-28 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева" (СГАУ) Flywheel energy store

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713496C2 (en) * 2015-10-05 2020-02-05 Энрихмент Технолоджи Компани Лтд. Цвайгнидерлассунг Дойчланд Flywheel unit with damping device
RU187943U1 (en) * 2018-11-06 2019-03-25 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" ENERGY STORAGE
RU2710590C1 (en) * 2019-07-09 2019-12-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Kinetic energy storage with super-flywheel
RU2746794C1 (en) * 2020-10-01 2021-04-21 Сергей Викторович Владимиров Kinetic energy storage device
RU2781687C1 (en) * 2022-07-16 2022-10-17 Сергей Викторович Владимиров Kinetic energy storage (options)
WO2024019636A1 (en) * 2022-07-16 2024-01-25 Сергей Викторович ВЛАДИМИРОВ Kinetic energy storage device (variants)
RU2796643C1 (en) * 2022-12-22 2023-05-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Electromechanical device with increased kinetic moment of the rotor-flywheel (embodiments)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012104944A (en) 2013-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2456734C2 (en) Energy accumulator
RU2504889C2 (en) Energy storage unit
US9203279B2 (en) Electric machine with inner magnet hub
US6710489B1 (en) Axially free flywheel system
EP0821464B1 (en) An energy storage and conversion apparatus
CN103731068B (en) The levitation energy-storing flywheel device of permanent-magnetism electromagnetic compound
US20100231075A1 (en) Large capacity hollow-type flywheel energy storage device
KR20130121703A (en) Flywheel energy system
WO2003088278A2 (en) Shear force levitator and levitated ring energy storage device
CN103904816B (en) Energy accumulation device for fly wheel, wind generator system and vehicle energy regenerative braking system
US10240660B2 (en) Safe assembly and installation of a flywheel
US20130015825A1 (en) Flywheel apparatus
CN105840430A (en) Small vertical shaft magnetic suspension wind driven generator
US11661997B2 (en) Flywheel energy storage device
US20220052581A1 (en) Energy storage device and energy storage system
RU133986U1 (en) KINETIC ENERGY STORAGE WITH MAGNETIC HTSC SUSPENSION
Rimpel et al. Mechanical energy storage
US8633625B2 (en) Shaft-less energy storage flywheel
US20150167643A1 (en) Tuned liquid damper of a wind turbine
WO2012103890A1 (en) Wave power device
CN108368854A (en) Device for store kinetic energy
KR102045340B1 (en) Safe assembly and mounting of the flywheel
CN206422646U (en) Energy accumulation device for fly wheel
CN205744295U (en) A kind of small-sized vertical shaft maglev wind power generator
JP2000130502A (en) Superconductive flywheel device

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20170622

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200214