RU2578951C1 - Vehicle flywheel accumulator - Google Patents
Vehicle flywheel accumulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578951C1 RU2578951C1 RU2014142420/11A RU2014142420A RU2578951C1 RU 2578951 C1 RU2578951 C1 RU 2578951C1 RU 2014142420/11 A RU2014142420/11 A RU 2014142420/11A RU 2014142420 A RU2014142420 A RU 2014142420A RU 2578951 C1 RU2578951 C1 RU 2578951C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flywheel
- flywheel energy
- energy storage
- rotation
- flywheels
- Prior art date
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
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к машиностроению, в частности к области расположения и монтажа нескольких первичных двигателей транспортного средства, характеризующихся несколькими маховиками с гироскопическим эффектом, использующими электрические двигатель-генераторы.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the field of arrangement and installation of several primary engines of a vehicle, characterized by several flywheels with a gyroscopic effect using electric motor generators.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известно устройство для накопления энергии в маховике и для ее использования на транспортном средстве, разработанное фирмой «Эрликон» (патент Великобритании GB 1139936, кл. F16F 15/315, H02K 19/20, H02K 7/02, H02K 7/16 [1]), содержащее маховик в кожухе, на валу маховика с каждой его стороны закреплены электрические машины, кожух маховика опирается на сферическую опору, а прецессии кожуха противодействуют спиральные пружины.A device is known for storing energy in a flywheel and for using it in a vehicle developed by Oerlikon (UK patent GB 1139936, CL F16F 15/315, H02K 19/20,
Известно, что при изменении направления оси вращения маховика на маховик воздействует гироскопический (прецессионный) момент [2]It is known that when changing the direction of the axis of rotation of the flywheel, the gyroscopic (precession) moment acts on the flywheel [2]
где:Where:
ω - угловая скорость вращения маховика относительно оси его вала;ω is the angular velocity of rotation of the flywheel relative to the axis of its shaft;
Ω - угловая скорость поворота оси маховика;Ω is the angular velocity of rotation of the axis of the flywheel;
J - момент инерции маховика;J is the moment of inertia of the flywheel;
θ - угол между осью маховика и вектором угловой скорости поворота оси маховика Ω.θ is the angle between the axis of the flywheel and the angular velocity vector of rotation of the axis of the flywheel Ω.
Гироскопический момент Mg воздействует на маховик таким образом, чтобы развернуть направление вектора угловой скорости ω направлении вектора угловой скорости Ω по кратчайшему расстоянию до совпадения этих векторов.The gyroscopic moment M g acts on the flywheel in such a way as to rotate the direction of the angular velocity vector ω to the direction of the angular velocity vector Ω over the shortest distance until these vectors coincide.
Определим гироскопический (прецессионный) момент, воздействующий на маховик, ось вращения которого направлена вдоль продольной оси транспортного средства, вращающийся с угловой скоростью ω, равной 6280 1/секунду и имеющий момент инерции J, равный 8 кг·м2, при повороте транспортного средства в горизонтальной плоскости по окружности радиусом R, равным 6 метров с линейной скоростью V, равной 10 м/с. В этом случаеLet us determine the gyroscopic (precessional) moment acting on the flywheel, the axis of rotation of which is directed along the longitudinal axis of the vehicle, rotating with an angular velocity ω equal to 6280 1 / second and having an inertia moment J of 8 kg · m 2 when turning the vehicle in a horizontal plane around a circle with a radius R of 6 meters with a linear velocity V of 10 m / s. In this case
θ=90°, Ω=v/R=10/6=1,66 1/cθ = 90 °, Ω = v / R = 10/6 = 1.66 1 / s
и гироскопический моментand gyroscopic moment
Mg=6280·1,66·8·1=83400 Н-м.M g = 6280 · 1.66 · 8 · 1 = 83,400 Nm.
Этот гироскопический момент будет действовать в вертикальной плоскости и в зависимости от направления поворота транспортного средства и направления вращения маховика будет поднимать либо переднюю, либо заднюю часть транспортного средства, что может привести его к перевороту или потере управляемости.This gyroscopic moment will act in a vertical plane and, depending on the direction of rotation of the vehicle and the direction of rotation of the flywheel, will raise either the front or rear of the vehicle, which can lead to a coup or loss of control.
При вертикальном расположении оси маховика гироскопический момент не препятствует повороту транспортного средства в горизонтальной плоскости. В то же время отклонение траектории движения транспортного средства от горизонтальной приводит к появлению гироскопического момента. Так, например, при попадании передней части транспортного средств в углубление на дороге появится угловая скорость поворота вокруг поперечной горизонтальной оси и возникнет гироскопический момент, стремящийся перевернуть транспортное средство вокруг продольной оси на бок.With the vertical axis of the flywheel, the gyroscopic moment does not prevent the vehicle from turning in the horizontal plane. At the same time, the deviation of the vehicle trajectory from horizontal leads to the appearance of a gyroscopic moment. So, for example, when the front of the vehicle gets into the recess on the road, the angular velocity of rotation around the transverse horizontal axis will appear and a gyroscopic moment will appear, which tends to turn the vehicle around the longitudinal axis on its side.
К недостаткам известного устройства относится следующее.The disadvantages of the known device include the following.
В известном устройстве по патенту Великобритании GB 1139936 кожух маховика опирается на сферическую опору, что позволяет маховику поворачиваться в направлении гироскопического момента, а повороту кожуха противодействуют спиральные пружины. В то же время угол поворота кожуха маховика оказывается ограниченным и маховик после полного сжатия пружин перестает поворачиваться в направлении гироскопического момента и гироскопический момент начинает переворачивать транспортное средство. Компенсация гироскопического момента, воздействующего на транспортное средство, возможна за счет использования специальным образом расположенных двух маховиков, как это сделано в устройстве по Fig. 4 патента US 4282948 [3].In the known device according to British patent GB 1139936, the flywheel housing is supported by a spherical support, which allows the flywheel to rotate in the direction of the gyroscopic moment, and spiral springs counteract the rotation of the housing. At the same time, the angle of rotation of the flywheel housing is limited and the flywheel, after full compression of the springs, stops turning in the direction of the gyroscopic moment and the gyroscopic moment begins to turn the vehicle over. Compensation of the gyroscopic moment acting on the vehicle is possible due to the use of specially arranged two flywheels, as was done in the device according to Fig. 4 patents US 4282948 [3].
В устройстве по Fig. 4 патента US 4282948 поставленная цель достигается тем, что маховичный аккумулятор включает два маховика, каждый из которых снабжен приводом, маховики размещены на одной оси относительно их оси вращения и симметрично относительно оси перпендикулярной их оси вращения, маховики выполнены с одинаковым суммарным моментом инерции относительно их общей оси вращения, и вращение маховиков осуществляют с одинаковой частотой и с одинаковым направлением вращения при рассмотрении вращения маховиков из центральной точки устройства. С точки зрения оптимизации размещения маховиков маховичного аккумулятора на транспортном средстве может оказаться целесообразным использование в маховичном аккумуляторе не двух маховиков, а трех или четырех.In the device according to Fig. 4 of US Pat. No. 4,282,948, the goal is achieved in that the flywheel battery includes two flywheels, each of which is equipped with a drive, the flywheels are placed on the same axis relative to their axis of rotation and symmetrically about the axis perpendicular to their axis of rotation, the flywheels are made with the same total moment of inertia relative to their total the axis of rotation, and the rotation of the flywheels is carried out with the same frequency and with the same direction of rotation when considering the rotation of the flywheels from the center point of the device. From the point of view of optimizing the placement of the flywheel of the flywheel accumulator on the vehicle, it may be advisable to use not two flywheels, but three or four in the flywheel accumulator.
Известно использование трех маховиков со взаимно перпендикулярными осями вращения, установленных на общей платформе. Это устройство служит для стабилизации положения платформы в пространстве [4, стр. 77]. Примем, что в устройстве по [4, стр. 77] оси вращения маховиков направлены вдоль прямоугольных осей координат х, y и z. Тогда гироскопические моменты каждого из маховиков будут равныIt is known to use three flywheels with mutually perpendicular axes of rotation mounted on a common platform. This device serves to stabilize the position of the platform in space [4, p. 77]. We assume that in the device according to [4, p. 77], the axis of rotation of the flywheels are directed along the rectangular axes of coordinates x, y and z. Then the gyroscopic moments of each of the flywheels will be equal
где θx, θy и θz есть углы между осями х, y и z вектором Ω. Для определенности будем считать, что угол θx отложен в плоскости х, z, о, где о есть начало координатных осей х, y, z. Тогда и - θx и суммарный гироскопический момент, воздействующий на транспортное средство с тремя маховиками, будетwhere θ x , θ y and θ z are the angles between the x, y and z axes of the vector Ω. For definiteness, we assume that the angle θ x is plotted in the x, z, о plane, where о is the origin of the coordinate axes x, y, z. Then and - θ x and the total gyroscopic moment acting on the vehicle with three flywheels will be
В общем случае для всех θx выражение (5) не равно нулю и при использовании устройства с тремя маховиками по [4, стр. 77] в качестве маховичного аккумулятора транспортного средства компенсация суммарного гироскопического момента, воздействующего на транспортное средство, не обеспечивается. Это свойство устройства с тремя маховикми по [4, стр. 77] является существенным его недостатком при его использовании в качестве маховичного аккумулятора транспортного средства.In the general case, for all θ x expression (5) is not equal to zero and when using the device with three flywheels according to [4, p. 77] as the flywheel battery of the vehicle, the compensation of the total gyroscopic moment acting on the vehicle is not provided. This property of the device with three flywheels according to [4, p. 77] is its significant drawback when used as a flywheel battery of a vehicle.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Целью настоящего изобретения является создание маховичного аккумулятор энергии с высоким уровнем использования накопленной энергии и с полной компенсацией гироскопического момента, вредно воздействующего на транспортное средство. В маховичных аккумуляторах энергии используются маховичные накопители энергии. Маховичные накопители энергии в заявляемых устройствах выполнены идентичной конструкции. Каждый из маховичных накопителей энергии включает кожух, подшипники и ротор маховичного накопителя энергии. Ротор маховичного накопителя энергии включает вал, на валу закреплены маховик и ротор электрической машины, ротор каждого маховичного накопителя энергии выполнен с одинаковым суммарным моментом инерции относительно его оси вращения, в кожухе закреплены статор электрической машины и подшипники.The aim of the present invention is the creation of a flywheel energy accumulator with a high level of use of stored energy and with full compensation of the gyroscopic moment, harmful effect on the vehicle. Flywheel energy storage devices use flywheel energy storage devices. Flywheel energy stores in the claimed devices are made of identical design. Each of the flywheel energy storage devices includes a casing, bearings and a rotor of the flywheel energy storage device. The rotor of the flywheel energy storage device includes a shaft, the flywheel and the rotor of the electric machine are fixed to the shaft, the rotor of each flywheel energy storage device is made with the same total moment of inertia about its axis of rotation, the stator of the electric machine and bearings are fixed in the casing.
Предлагаются два варианта исполнения маховичного аккумулятор энергии.Two flywheel energy options are available.
Во-первых, маховичный аккумулятор, предназначенный для применения на транспортном средстве, включающий три маховичных накопителя энергии идентичной конструкции, три маховичных накопителя энергии размещены на транспортном средстве в непосредственной близости друг от друга, отличающийся тем, что оси вращения ротора каждого маховичного накопителя энергии пересекаются в одной центральной точке и сдвинуты в пространстве на 120° и три маховичных накопителя энергии размещены одинаковым образом на одинаковом расстоянии от точки пересечения их осей.Firstly, a flywheel battery designed for use on a vehicle, including three flywheel energy stores of the same design, three flywheel energy stores are located on the vehicle in close proximity to each other, characterized in that the axis of rotation of the rotor of each flywheel energy store intersects one central point and shifted in space by 120 ° and three flywheel energy storage devices are placed in the same way at the same distance from the intersection point their axes.
Во-вторых, вариант маховичного аккумулятора энергии, предназначенный для применения на транспортном средстве, включающий четыре маховичных накопителя энергии идентичной конструкции, четыре маховичных накопителя энергии размещены на транспортном средстве в непосредственной близости друг от друга, отличающийся тем, что оси вращения ротора каждого маховичного накопителя энергии пересекаются в одной центральной точке, оси соседних маховичных накопителей энергии сдвинуты в пространстве на угол (arcsin (1/3)+90°)=109,47° относительно друг друга и четыре маховичных накопителя энергии размещены одинаковым образом на одинаковом расстоянии от точки пересечения их осей.Secondly, a variant of a flywheel energy accumulator intended for use on a vehicle, including four flywheel energy stores of the same design, four flywheel energy stores are located on the vehicle in close proximity to each other, characterized in that the rotational axis of the rotor of each flywheel energy store intersect at one central point, the axes of the adjacent flywheel energy storage devices are shifted in space by an angle (arcsin (1/3) + 90 °) = 109.47 ° relative to each other and four flywheel energy storage devices are placed in the same way at the same distance from the point of intersection of their axes.
В предложенных вариантах исполнения маховичного аккумулятор энергии используется известный способ регулирования частоты вращения электрических машин маховичного аккумулятора, при котором вращение маховиков осуществляют с одинаковой частотой и с одинаковым направлением вращения при рассмотрении вращения маховиков из точки пересечения осей вращения маховиков.In the proposed versions of the flywheel energy accumulator, a known method is used to control the frequency of rotation of the electric machines of the flywheel accumulator, in which the rotation of the flywheels is carried out with the same frequency and with the same direction of rotation when considering the rotation of the flywheels from the point of intersection of the axis of rotation of the flywheels.
Заявляемые варианты устройства отличаются тем, что при их работе обеспечивается полная компенсация гироскопического момента, вредно воздействующего на транспортное средство. Покажем, что в предлагаемых вариантах устройства обеспечивается компенсация гироскопического момента. Рассмотрим вариант исполнения устройства с тремя маховиками. Оси вращения маховиков АО, ВО и СО в предлагаемом устройстве будут лежать в одной плоскости и будут направлена под углом 120° относительно друг друга. Поскольку вращение маховиков осуществляют с одинаковым направлением вращения при рассмотрении вращения маховиков из точки пересечения осей вращения маховиков О, векторы угловых скоростей маховиков ωA, ωB, ωC будут направлены также под углом 120° относительно друг друга по осям АО, ВО и СО соответственно. Тогда в векторной форме гироскопические моменты маховиков устройстваThe inventive variants of the device are characterized in that during their operation provides full compensation for the gyroscopic moment, harmful effect on the vehicle. We show that in the proposed versions of the device provides compensation for the gyroscopic moment. Consider an embodiment of a device with three flywheels. The axis of rotation of the flywheels AO, BO and CO in the proposed device will lie in the same plane and will be directed at an angle of 120 ° relative to each other. Since the rotation of the flywheels is carried out with the same direction of rotation when considering the rotation of the flywheels from the point of intersection of the rotation axes of the flywheels O, the angular velocity vectors of the flywheels ω A , ω B , ω C will also be directed at an angle of 120 ° relative to each other along the axes AO, BO and CO, respectively . Then in a vector form the gyroscopic moments of the device flywheels
где х есть знак векторного произведения и Ω, ωA, ωB и ωC есть векторы, a J есть скаляр. Суммарный гироскопический момент предлагаемого устройства с тремя маховиками будет равенwhere x is the sign of the vector product and Ω, ω A , ω B and ω C are vectors, and J is the scalar. The total gyroscopic moment of the proposed device with three flywheels will be equal to
Поскольку векторы ωA, ωB, ωC направлены под углом 120° относительно друг друга и равны друг другу по модулю (частоты вращения маховиков одинаковые), выражение (ωA+ωB+ωC)=0 и гироскопический момент устройства MΣ=0. Действительно, для проекции суммы векторов ωA, ωB, ωC на ось А получимSince the vectors ω A , ω B , ω C are directed at an angle of 120 ° relative to each other and are equal in absolute value (the rotation speeds of the flywheels are the same), the expression (ω A + ω B + ω C ) = 0 and the gyroscopic moment of the device M Σ = 0. Indeed, for the projection of the sum of the vectors ω A , ω B , ω C onto the axis A, we obtain
Аналогичный результат получается и для проекций суммы векторов ωA, ωB, ωC на оси ВО и СО. Следовательно, гироскопический момент устройства с тремя маховиками MΣ=0. Рассмотрим вариант исполнения устройства с четырьмя маховиками. Оси вращения маховиков DO/, EO/, FO/ и GO/ в предлагаемом устройстве будут сдвинуты в пространстве на угол (arcsin (1/3)+90°)=109,47°. Поскольку вращение маховиков осуществляют с одинаковым направлением вращения при рассмотрении вращения маховиков из точки пересечения осей вращения маховиков О/, векторы угловых скоростей маховиков ωD, ωE, ωF, ωG будут направлены также под углом 109,47° относительно друг друга по осям DO/, EO/, FO/ и GO/ соответственно. Тогда в векторной форме гироскопические моменты маховиков устройстваA similar result is obtained for the projections of the sum of the vectors ω A , ω B , ω C on the axis BO and CO. Therefore, the gyroscopic moment of the device with three flywheels is M Σ = 0. Consider an embodiment of a device with four flywheels. The rotation axis of the flywheels DO / , EO / , FO / and GO / in the proposed device will be shifted in space by an angle (arcsin (1/3) + 90 °) = 109.47 °. Since the rotation of the flywheels is carried out with the same direction of rotation when considering the rotation of the flywheels from the point of intersection of the rotation axes of the flywheels O / , the angular velocity vectors of the flywheels ω D , ω E , ω F , ω G will also be directed at an angle of 109.47 ° relative to each other along the axes DO / , EO / , FO / and GO / respectively. Then in a vector form the gyroscopic moments of the device flywheels
Суммарный гироскопический момент предлагаемого устройства с четырьмя маховиками будет равенThe total gyroscopic moment of the proposed device with four flywheels will be equal to
Поскольку векторы ωD, ωE, ωF, ωG направлены под углом 109,47° относительно друг друга и равны друг другу по модулю (частоты вращения маховиков одинаковые), выражение (ωD+ωE+ωF+ωG)=0 и гироскопический момент устройства MΣ=0. Действительно, для суммы проекций векторов ωD, ωE, ωF, ωG на ось DO/ получимSince the vectors ω D , ω E , ω F , ω G are directed at an angle of 109.47 ° relative to each other and are equal in absolute value (the rotation frequencies of the flywheels are the same), the expression (ω D + ω E + ω F + ω G ) = 0 and the gyroscopic moment of the device M Σ = 0. Indeed, for the sum of the projections of the vectors ω D , ω E , ω F , ω G onto the DO / axis, we obtain
Аналогичный результат получается и для проекций суммы векторов ωD, ωE, ωF, ωG на оси EO/, FO/, GO/. Следовательно, гироскопический момент устройства с четырьмя маховиками МΣ=0.A similar result is obtained for the projections of the sum of vectors ω D , ω E , ω F , ω G on the axis EO / , FO / , GO / . Therefore, the gyroscopic moment of the device with four flywheels is M Σ = 0.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Техническая возможность реализации предлагаемых устройств иллюстрируется Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 и Фиг. 4.The technical feasibility of the proposed devices is illustrated in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. four.
На Фиг. 1 изображен продольный разрез маховичного накопителя энергии. Маховичные накопители энергии в заявляемых устройствах по п. 1 и 2. Формулы изобретения выполнены идентичной конструкции. Каждый из маховичных накопителей энергии включает кожух 1, подшипники 2 и вал маховичного накопителя энергии 3. На валу маховичного накопителя энергии 3 закреплены маховик 4 и ротор электрической машины 5, все маховичные накопители энергии выполнены с одинаковым суммарным моментом инерции относительно оси вращения 6, в кожухе закреплены статор электрической машины 7 и подшипники 2.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a flywheel energy storage device. Flywheel energy stores in the inventive devices according to
На Фиг. 2 изображена схема размещения маховичных накопителей энергии на транспортном средстве варианта исполнения маховичного аккумулятора по п. 1 формулы изобретения. В заявляемом устройстве по п. 1 три идентичных маховичных накопителя энергии 8 размещены на транспортном средстве в непосредственной близости друг от друга. При этом оси вращения А, В и С маховичных накопителей энергии каждого маховичного накопителя энергии находятся в одной плоскости, пересекаются в одной точке О и сдвинуты в пространстве на 120°.In FIG. 2 shows a layout of a flywheel energy storage device on a vehicle of a flywheel battery embodiment according to
На Фиг. 3 изображены проекции "Главный вид" и "Вид сверху" на четыре оси вращения роторов маховичных накопителей энергии варианта исполнения маховичного аккумулятора по п. 2 формулы изобретения. Эти оси DO/, EO/, FO/ и GO/ пересекаются в одной точке О/. Оси соседних маховичных накопителей энергии DO/ и EO/, EO/ и FO/, FO/ и GO/, DO/ и GO/ сдвинуты в пространстве на угол (arcsin (1/3)+90°)=109,47° относительно друг друга.In FIG. 3 shows the projection "Main view" and "Top view" on the four axis of rotation of the rotors of the flywheel energy storage device of the embodiment of the flywheel battery according to
На Фиг. 4 изображен прямоугольный треугольник, включающий сторону тетраэдра DG, оси DO/ и GG/, совпадающие с медианами тетраэдра DEFG, и точку пересечения медиан тетраэдра О/.In FIG. 4 shows a right triangle, including the side of the tetrahedron DG, the axes DO / and GG / , coinciding with the medians of the tetrahedron DEFG, and the intersection point of the medians of the tetrahedron O / .
Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention
Каждый из маховичных накопителей энергии в соответствии с Фиг. 1 включает кожух 1, подшипники 2 и вал маховичного накопителя энергии 3. На валу маховичного накопителя энергии 3 закреплены маховик 4 и ротор электрической машины 5, все маховичные накопители энергии выполнены с одинаковым суммарным моментом инерции относительно оси вращения 6, в кожухе закреплены статор электрической машины 7 и подшипники 2. Маховик 4 на Фиг. 1 выполняется из титана или композитным из углеродного волокна [5]. Электрическая машин в составе ротора 5 и статора 7 на Фиг. 1 выполняется синхронной магнитоэлектрической [6].Each of the flywheel energy storage devices in accordance with FIG. 1 includes a
При этом на роторе 5 размещаются постоянные магниты, статор 7 выполняется из шихтованной электротехнической стали с пазами, в пазах статоров укладывается многофазная, например трехфазная, обмотка. При выполнении устройства по п. 1 формулы изобретения используются три маховичных накопителя энергии идентичной конструкции, размещенные на транспортном средстве в непосредственной близости друг от друга таким образом, что оси вращения ротора каждого маховичного накопителя энергии АО, ВО и СО пересекаются в соответствии с Фиг. 2 в одной точке О, сдвинуты в пространстве на 120°, и три маховичных накопителя энергии размещены одинаковым образом, например, таким образом, что электрические машины в составе ротора 5 и статора 7 находятся на одинаковом и минимальном расстоянии от точки пересечения осей вращения их роторов. Поскольку векторы угловых скоростей маховиков ωA, ωB, ωC направлены под углом 120° относительно друг друга и равны друг другу по модулю (частоты вращения маховиков одинаковые), выражение (ωA+ωB+ωC)=0 и гироскопический момент устройства в соответствии с (10) будет равен нулю.At the same time, permanent magnets are placed on the
При выполнении устройства по п. 2 формулы изобретения используются четыре маховичных накопителя энергии идентичной конструкции, размещенные на транспортном средстве в непосредственной близости друг от друга таким образом, что оси вращения ротора каждого маховичного накопителя энергии DO/, ЕО/, FO/ и GO/ пересекаются в соответствии с Фиг. 3 в одной точке О/, сдвинуты в пространстве на 109,47° и три маховичных накопителя энергии размещены одинаковым образом например, таким образом, что электрические машины в составе ротора 5 и статора 7 находятся на одинаковом и минимальном расстоянии от точки пересечения осей вращения их роторов. Сдвиг между осями DO/, ЕО/, FO/ и GO/ на 109,47° обеспечивает одинаковый сдвиг этих осей в пространстве относительно друг друга. Действительно, при указанном сдвиге в 109,47° между пересекающимися в одной точке четырьмя осями эти оси совпадают с медианами равностороннего тетраэдра с углами в точках DEFG [7]. В равностороннем тетраэдре все медианы пересекаются в одной точке О/, делящей каждую из них в отношении 3:1 (считая от вершины) [7]. При этом угол между смежными медианами, например угол D O/G между медианами DD/ и GG/, будет равен 109,47°. Действительно (Фиг. 4), отрезок GO/=DO/ и эти отрезки относятся к отрезку O/G/ как 3:1. Тогда угол O/DG/=arcsin (1/3)=19,47° и угол D O/G будет равен 90°+19,47°=109,47°. Такие же углы будут и между другими медианами.When performing the device according to
Поскольку вращение маховиков осуществляют с одинаковым направлением вращения при рассмотрении вращения маховиков из точки пересечения осей вращения маховиков О/, векторы угловых скоростей маховиков ωD, ωE, ωF, ωG будут направлены также под углом 109,47° относительно друг друга по осям DO/, EO/, FO/ и GO/ соответственно. Тогда в векторной форме гироскопические моменты маховиков устройства будут определяться в соответствии с выражениями (11-14) на стр. 5 описания изобретения. Суммарный гироскопический момент предлагаемого устройства с четырьмя маховиками будет определяться в соответствии с (15) описания изобретения. Поскольку векторы ωD, ωE, ωF, ωG направлены под углом 109,47° относительно друг друга и равны друг другу по модулю (частоты вращения маховиков одинаковые), выражение (ωD+ωE+ωF+ωG)=0 и в соответствии с (16) описания изобретения гироскопический момент устройств MΣ=0. Для использования предлагаемых устройств по п. 1 и 2 формулы изобретения в качестве маховичного аккумулятора транспортного средства предварительно присоединяют выводы обмоток статора электрических машин через полупроводниковые преобразователи частоты к источнику электрической энергии и приводят во вращение с одинаковой частотой и с одинаковым направлением вращения при рассмотрении вращения маховиков из точки пересечения осей вращения маховиков. При этом обеспечивают компенсацию гироскопического момента, вредно воздействующего на транспортное средство. При достижении маховиками устройства максимальной частоты вращения отключают от электрических машин источник электрической энергии и полупроводниковые преобразователи частоты. При движении транспортного средства электрические машины переводят в генераторный режим, накопленную в маховиках кинетическую энергию преобразуют в электрическую и передают в колесные электрические двигатели транспортного средства. Отбор энергии от маховиков выполняют таким образом, что поддерживают одинаковой частоту вращения всех маховиков устройства по п. 1 и всех маховиков устройства по п. 2 формулы изобретения. Этим обеспечивают условие равенства нулю суммарного гироскопического момента, воздействующего на устройство и отбор одинаковой мощности от всех маховиков устройства по п. 1 и всех маховиков устройства по п. 2 формулы изобретения.Since the rotation of the flywheels is carried out with the same direction of rotation when considering the rotation of the flywheels from the point of intersection of the rotation axes of the flywheels O / , the angular velocity vectors of the flywheels ω D , ω E , ω F , ω G will also be directed at an angle of 109.47 ° relative to each other along the axes DO / , EO / , FO / and GO / respectively. Then, in the vector form, the gyroscopic moments of the device flywheels will be determined in accordance with the expressions (11-14) on
ЛитератураLiterature
1. Патент Великобритании GB 1139936, кл. F16F 15/315, H02K 19/20, H02K 7/02, H02K 7/16.1. British patent GB 1139936, CL F16F 15/315, H02K 19/20,
2. В.А. Алешкевич, Л.Г. Деденко, В.А. Караваев. Механика твердого тела. Лекции, Издательство Физического факультета МГУ, 1997 г.2. V.A. Aleshkevich, L.G. Dedenko, V.A. Karavaev. Solid mechanics. Lectures, Publishing House of the Physics Department of Moscow State University, 1997
3. Патент США US 4282948, кл. B60K 6/10.3. US patent US 4282948,
4. Д.С. Пельпор. Гироскопические системы ориентации и стабилизации. Москва, Машиностроение, 1982 г.4. D.S. Pelpor. Gyroscopic orientation and stabilization systems. Moscow, Engineering, 1982
5. И.А. Глебов, Э.Г. Кашарский, Ф.Г. Рутберг. Синхронные генераторы кратковременного и ударного действия, Ленинград, «Наука», 1985 г.5. I.A. Glebov, E.G. Kasharsky, F.G. Rutberg Short-term and shock synchronous generators, Leningrad, Nauka, 1985
6. А.И. Бертинов, Д.А. Бут, С.Р. Мизюрин и др. Специальные электрические машины. Москва, «Энергоиздат», 1982 г.6. A.I. Bertinov, D.A. Booth, S.R. Mizyurin et al. Special electric machines. Moscow, Energoizdat, 1982
7. Глейзер Г.И. История математики в школе. IX-X классы. Просвещение, 1983. - 351 с - С. 312.7. Glaser G.I. The history of mathematics at school. IX-X classes. Enlightenment, 1983.- 351 s .-- S. 312.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142420/11A RU2578951C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Vehicle flywheel accumulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142420/11A RU2578951C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Vehicle flywheel accumulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578951C1 true RU2578951C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014142420/11A RU2578951C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Vehicle flywheel accumulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578951C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997032386A1 (en) * | 1996-03-02 | 1997-09-04 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Flywheel energy accumulator |
RU2246034C1 (en) * | 2001-01-05 | 2005-02-10 | Сееба-Энергисистеме Гмбх | Flywheel accumulator |
RU132639U1 (en) * | 2012-04-28 | 2013-09-20 | Кацай Александр Владимирович | BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY |
RU2012151332A (en) * | 2012-11-29 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской Академии Наук | VEHICLE VEHICLE BATTERY AND METHOD FOR CONTROLING THE ROTATION OF ITS ELECTRIC CARS |
DE102012112462A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Flywheel for internal combustion engine of motor car, comprises three bolts and three elongate holes that are cooperated to each other, where bolt is projected in axial direction of flywheel and/or torsional vibration damper |
-
2014
- 2014-10-21 RU RU2014142420/11A patent/RU2578951C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997032386A1 (en) * | 1996-03-02 | 1997-09-04 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Flywheel energy accumulator |
RU2246034C1 (en) * | 2001-01-05 | 2005-02-10 | Сееба-Энергисистеме Гмбх | Flywheel accumulator |
RU132639U1 (en) * | 2012-04-28 | 2013-09-20 | Кацай Александр Владимирович | BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY |
RU2012151332A (en) * | 2012-11-29 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской Академии Наук | VEHICLE VEHICLE BATTERY AND METHOD FOR CONTROLING THE ROTATION OF ITS ELECTRIC CARS |
DE102012112462A1 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Flywheel for internal combustion engine of motor car, comprises three bolts and three elongate holes that are cooperated to each other, where bolt is projected in axial direction of flywheel and/or torsional vibration damper |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11050322B2 (en) | Flywheel energy storage with PM, induction, or variable reluctance machine | |
EP2955114B1 (en) | Control moment gyroscope | |
US9896311B2 (en) | Method and system for controlling a load | |
EP2390494B1 (en) | Power generator | |
CN102146841A (en) | General purpose engine | |
JP2007022442A (en) | Orbital planning method for space vehicle | |
CN104022704A (en) | Torque control strategy for three degree-of-freedom permanent magnet spherical motor | |
CN104503237A (en) | Harmonic vibration control method for magnetic suspension rotor based on Fourier transform | |
CN109073424A (en) | Rotation parameter detection method, encoder, laser radar and unmanned plane | |
RU2578951C1 (en) | Vehicle flywheel accumulator | |
JP2012137082A (en) | Propulsive force generating device by centrifugal force | |
RU2535822C2 (en) | Vehicle flywheel accumulator and control over rpm of its electrical machines | |
US10633083B2 (en) | Unmanned aerial vehicle and method for driving an unmanned aerial vehicle | |
CN106341027B (en) | Combined orthogonal cylindrical structure two-freedom hybrid type stepping motor and its application | |
US2590845A (en) | Signal transformer | |
CN101294976A (en) | Convection current type electromagnetic induction speedometer | |
RU2694712C1 (en) | Wave power station | |
EP2694828B1 (en) | A conical magnetic bearing | |
US662484A (en) | Electric top for gyroscopes. | |
Hosaka et al. | High-power Vibration Generator Using Gyroscopic Effect. | |
RU2568827C1 (en) | Magnetic unloading of spacecraft flywheel engines | |
CN207134964U (en) | Electric rotating machine and laser ranging system | |
Hosaka et al. | Study on Motor-Driven Gyroscopic Generator: Part 1—Characteristics at Constant Velocity | |
US11448198B2 (en) | Inertial force polarizer apparatus | |
RU2070664C1 (en) | Method of accumulating mechanical energy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161022 |