WO2019011411A1 - Schwungmasse mit durch ein füllmaterial gefüllten taschen - Google Patents

Schwungmasse mit durch ein füllmaterial gefüllten taschen Download PDF

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WO2019011411A1
WO2019011411A1 PCT/EP2017/067324 EP2017067324W WO2019011411A1 WO 2019011411 A1 WO2019011411 A1 WO 2019011411A1 EP 2017067324 W EP2017067324 W EP 2017067324W WO 2019011411 A1 WO2019011411 A1 WO 2019011411A1
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flywheel
flywheel mass
filling material
pocket
filling
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PCT/EP2017/067324
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Stefan Bindl
Maximilian EILS
Ralf Fischer
Christian MITTELSTEDT
Diana RANDSCHAU
Markus Reinhard
Stefan Sievers
Thomas Wolf
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • H02K7/025—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels for power storage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/30—Flywheels
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F2234/02—Shape cylindrical
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a flywheel for a flywheel ⁇ mass storage with a body which is adapted to receive rotational energy in one operation and / or Toge ⁇ ben.
  • the invention also relates to a flywheel mass storage device with such a flywheel.
  • a third aspect of the invention relates to a machine or system with the above ge ⁇ called flywheel storage.
  • a fourth aspect of the invention relates to a method of manufacturing a flywheel mass storage. From the prior art are known flywheel mass storage, also called flywheel storage, for the temporary storage of energy.
  • the flywheel mass accumulator comprises a flywheel, for example a flywheel, which is rotatably mounted on the flywheel mass accumulator. In a rotation of the flywheel energy can be stored in the form of rotational energy.
  • Conventional flywheels are made of steel, for example.
  • the flywheel or flywheel mass storage must be designed so that an accident, for example, by material failure, either ausschopathicbar (low speeds) or such damage is safely controlled (bursting protection).
  • bursting protection for example, a solid housing, in particular made of concrete, can be provided.
  • the prior art provides to manufacture the flywheel of fiber composites.
  • the flywheel can then be designed such that it disassembles itself in the event of damage to the burst protection.
  • the Berst ⁇ protection can this planer or knife to disassemble the
  • flywheel By disassembling the flywheel damage is more manageable and the burst protection can be designed less massive and / or less stable than in the case of a metallic flywheel.
  • a flywheel for a flywheel mass storage has a body.
  • the flywheel mass and / or the body can be rotatably storable as part of the flywheel mass accumulator, in particular with respect to an axis of rotation of the flywheel mass. In an intended installation position of the flywheel, this can be rotatably mounted on a bearing assembly of the flywheel mass accumulator be ⁇ delay the rotation axis.
  • Inertia is designed to receive and / or deliver rotational energy in one operation.
  • Flywheel is made of a body material, in particular a metal.
  • the flywheel is designed to receive rotational energy from a torque of a drive during operation.
  • the flywheel is designed to receive rotational energy from a torque of a drive during operation.
  • the rotational energy is toge- with ⁇ means of a torque to a machine or system ben.
  • the rotational energy can be stored or stored in a rotation of the flywheel.
  • the flywheel is rotationally symmetrical.
  • the invention provides that the body has a pocket and the bag is filled with a filling material, wherein a material property of the filling material is formed differently than the same material property of
  • a pocket is formed by the body, which is filled with the filling material.
  • the bag on a burst protection such as a housing, be dismantled.
  • the filling material may preferably be separated from the body.
  • the flywheel is designed to disassemble in the event of damage and / or hitting the burst protection in the body and the filler.
  • the bag is rotationally symmetrical.
  • the pocket is circumferential in the circumferential direction of the flywheel.
  • the body may have a plurality of pockets, wherein for each of the plurality of pockets, the filling material may comprise an individual part, a plurality of individual parts or a multiplicity of individual parts.
  • the flywheel comprises the body and the filling material
  • an accident of the flywheel can be better controlled ⁇ bar, since the filler and the body can meet individually on the burst protection.
  • the inventive design of the flywheel smaller dimensions of the burst protection is possible in comparison to the prior art. For example, it is possible that the burst protection from Me ⁇ tall is made. In particular, a thinner, lighter and / or cheaper version of the burst protection over the prior art is possible.
  • the material property relates to a mechanical strength of the material, wherein the mechanical strength of the body material is higher than the mechanical strength of the filling material. Preferably meets the mechanical strength of the macroscopic mechanical ⁇ specific resistance of the material over its entire extent of time.
  • the body of material forms ei ⁇ nen sturdy frame.
  • the filling material is through the body or the mechanical stability of the
  • a further embodiment provides that the same starting material is used for the body material and the filling material.
  • the starting material for the body material is used for the body material and the filling material.
  • Body material and the filler the same metal.
  • the different material properties of the filling material and the body material may be formed by the manufacturing method. In this way, a particularly simple and cost-effective production of the flywheel results.
  • a further development provides that the body material
  • the body material and / or the filler material comprises a metal.
  • the body material and / or the filler material of a metal preferably formed of the same metal as the starting material ⁇ .
  • the filling material is present in powder form.
  • the filler material is formed as a metal ⁇ metallic powder.
  • the mechanical strength of the filling material is particularly low, especially compared to the mechanical strength of the ⁇ same material, if this is present as a single body.
  • the powdery filler material can escape from the pocket or the pockets particularly easily, in particular after the pocket has been at least partially disassembled against the burst protection.
  • the pulverulent Mige filling material ensures in the case of the accident of the flywheel for a particularly high level of safety.
  • the kinetic energy of the powdered filling material is particularly easy to control by the bursting protection.
  • the body is produced by means of a 3D printing process.
  • a 3D printing process can also be referred to as an additive manufacturing process.
  • the body is constructed in layers as part of the 3D printing process.
  • the filling material is likewise produced by means of a 3D printing method, in particular by means of the same SD printing method as the body.
  • a powdered starting material to be ⁇ particular a metal, welded together.
  • the powdered starting material is welded together only at the parts of the flywheel, which form the body.
  • the powdered starting material is not welded together or welded together less strongly at the parts of the flywheel which form the filling material than at the parts of the flywheel which form the body. In this way, the flywheel can be formed particularly advantageous.
  • the pocket is arranged radially outwardly of the latter with respect to the axis of rotation of the flywheel.
  • the bag bezüg ⁇ Lich the axis of rotation is arranged outside reasonable at the flywheel.
  • the bag is very far away from the Rotati ⁇ onsachse.
  • the bag with respect to the axis of rotation of the flywheel mass rotationally symmetrical formed ⁇ .
  • the body is formed as a substrate structure were Trä ⁇ through which the filling material is GETRA ⁇ gen.
  • the pocket is crisscrossed with a Git ⁇ ter Weg which stabilizes the bag.
  • the filler material may be traversed by the grid structure.
  • the grid structure may be formed from the body material.
  • the lattice structure is configured in particular ⁇ sondere that these stabilize the bag and / or the filler material relative to rotational forces which result from the rotation of the flywheel.
  • the grid structure is designed such that in the event of an accident, the bag in contact with the Berst ⁇ protection is still dismantled. In this way, the bag can be made larger than would be possible without the grid structure. In this way, the moment of inertia of the flywheel can be increased by larger amounts of filler in the Ta- see.
  • the grid structure By the grid structure, a movement of the filling material can be avoided relative to the body.
  • a second aspect of the invention relates to a flywheel accumulator with a flywheel of the type mentioned above.
  • the flywheel is rotatably mounted on a further part of the flywheel mass storage, in particular a bearing assembly stored.
  • the flywheel mass is arranged on a shaft, via which the flywheel energy storage onsenergy the rotationally record by means of a torque and / or to ⁇ ben.
  • the flywheel mass accumulator may comprise a burst protection, which is designed for example as a housing, wel ⁇ Ches comprises the flywheel.
  • the burst protection avoids uncontrolled flying around the flywheel.
  • Another aspect of the invention relates to a machine or plant with the above flywheel mass storage.
  • the machine may, for example, be a mechanical drive, an internal combustion engine, a turbine, an electric machine or a generator.
  • it may, for example, a storage power station, which temporarily stores electrical energy into the rotational energy of the flywheel, an industrial plant or a wind power plant ⁇ act.
  • such a machine or plant further comprises a metallic housing as burst protection.
  • a metallic housing as burst protection.
  • the front part ⁇ -like effect of the invention - be used to realize a simpler prepared and compared to prior art unaufwutzeren burst protection - in particular the protective effect in the direction of bursting in an accident outside the lower forces.
  • as material or cost can be saved.
  • a fourth aspect of the present invention relates to a method for producing a flywheel for a
  • Flywheel accumulator in which a body of the flywheel is built up of a body material in a 3D printing process, wherein pockets are formed on the body, in which a filling material is arranged, wherein a material property of the filling material is formed differently than the same material property of the body material.
  • a powdered from ⁇ starting material in particular a metal, are welded together.
  • the powdery starting material is built up in layers and welded together.
  • the powdered starting material if not welded together, forms the filler.
  • the filler may be the powdery raw material.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a first
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a first
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of the second embodiment of the flywheel.
  • flywheel mass storage 8 with a flywheel 1.
  • the flywheel 1 is rotatably supported by means of a bearing assembly 10.
  • the flywheel mass accumulator 8 is arranged on bearings 12, 13 via a shaft 11.
  • Flywheel accumulator 8 may include a burst protection 14, which reduces ei ⁇ ne hazard from the flywheel 1 in the event of an accident of the flywheel mass storage .
  • a burst protection 14 which reduces ei ⁇ ne hazard from the flywheel 1 in the event of an accident of the flywheel mass storage .
  • the flywheel 1 can break due to centrifugal force.
  • the flywheel 1 or parts of the Flywheel 1 are thrown in this case against the burst protection 14 and collected by this.
  • the burst protection 14 is designed as a housing, in particular as a concrete housing.
  • an electric machine 15 for generating a torque by an electric power in an engine operation and / or for generating electric power from a torque in a generator operation is arranged on the bearing 13.
  • the electric machine 15 is coupled via the shaft 11 with the flywheel 1.
  • the momentum ⁇ mass 1 can be configured to take from the torque Rota ⁇ tion energy or deliver over the torque rotation ⁇ energy.
  • the flywheel mass storage 8 may be formed for temporarily storing electrical energy in a rotational energy of the flywheel 1.
  • flywheel mass storage 8 is to be understood purely as an example. May in other execution forms ⁇ the flywheel mass memory 8 may be part of a mechanical drive, a wind power plant, an industrial plant or any other plant.
  • FIG. 2 and FIG. 3 show a schematic perspective view and a sectional view of a first embodiment of a flywheel 1.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show a schematic perspective view and a sectional view of a second embodiment of a flywheel 1.
  • the flywheel 1 is formed rotationally symmetrical with respect to a rotation axis 9 ,
  • the flywheel 1 has ei ⁇ nen body 2, which is formed from a body material 5.
  • the pockets 4 may be bounded by walls 3.
  • the wall 3 and the body 2 are formed as a single component.
  • the wall 3 is formed from the body material 5.
  • the wall 3 is formed by the body 2.
  • the pockets 4 may be arranged rotationally symmetrically with respect to the axis of rotation 9.
  • the pockets 4 are filled with a filling material 6.
  • a Ma ⁇ terialeigenschaft of the filling material 6 is formed differently than the same material property of the material body 5, Ins ⁇ particular relates to the material property of a mechanical strength of the respective material. Preferably, the mechanical strength relates to the macroscopic mechanical strength of the material over its entire From ⁇ stretch of time. In the present case, the mechanical strength of the body material 5 is greater than the mechanical strength of the filling material 6.
  • the filling material 6 is present in a powdery shape. In other words, the filler 6 may be in the form of many individual particles. In particular, the individual particles are mechanically or only weakly interconnected.
  • the pockets 4 are presently arranged with respect to the axis of rotation 9 on an outer side of the body 2. The further the pockets 4 are arranged away from the rotation axis 9 or the larger the diameter of the flywheel 1 is, the greater the moment of inertia of the flywheel 1. The greater the moment of inertia of the flywheel 1, the ⁇ to more rotational energy is in a rotation of Flywheel 1 at each same speed of the flywheel 1 ge ⁇ stores. For this reason, the pockets 4 are advantageously arranged in the largest possible expansion radius 20 with respect to the axis of rotation 9.
  • the walls 3 of the pockets 4 can be disassembled.
  • the walls 3 are formed such that they are disassembled in the event of contact with the burst protection 14.
  • the filling material 6 loose from the pockets 4 fall out.
  • the body 2 and the filling material 6 are separated from each other in case of accident. Because the body 2 and the filling material 6 can be divided in the event of an accident, they can impinge separately on the burst protection 14. As a result, the accident by Berstschutz 14 with greater certainty is manageable.
  • the burst protection 14 may be made less massive, as in a flywheel, which is designed as a solid solid and has an equal capacity for rotational energy.
  • the flywheel 1 is manufactured in particular by means of an additive manufacturing technology, preferably by means of an SD printing process.
  • a starting material in particular a powder, applied in layers and ver ⁇ welded.
  • the starting material is a metal.
  • the body 2 is formed by layered application and welding of the starting material.
  • the filling material 6 is formed by coating the starting material in layers. In particular, that is
  • the layered starting ⁇ starting material for example by a laser, be welded at certain points.
  • the pockets 4 may have a grid structure 7.
  • the grid structure 7 may be formed by individual webs 19.
  • the webs 19 from the body material 5 forms ge ⁇ .
  • the lattice structure 7 penetrates the filler material 6.
  • a stability of the pockets 4 can be improved.
  • the bag can be made larger on ⁇ due to the grating structure 7 4 than without grating structure 7. In this case, a larger portion of the rotational energy of the rotor 1 in the filling material 6 is stored. As a result, the accident of the flywheel 1 can be more easily controlled.
  • a higher stability of the pocket 4 can be achieved by the grid structure.
  • the wall 3 with constant stability of the bag 4 with respect to the rotation of the flywheel 1 in case of accident can be easily dismantled.
  • Flywheels 1 for flywheel energy storage 8 are made according to the prior art of metal or fiber composites. Flywheels 1 made of metal are produced according to the prior art by means of an attractive manufacturing process.
  • a rotor 1, which is prepared in an additive Ferti ⁇ transmission method, for example by 3D printing may also have good mechanical properties as a conventionally prepared flywheel.
  • flywheel 1 arise in the production of new design options, in particular with respect to the shape. In the present case, these design options are used to increase the reliability of the flywheel 1.
  • the additive manufacturing process is a sintering process for metal powder, wherein the sintered metal powder as a starting material by a laser beam be ⁇ relationship as being welded.
  • the higher reliability of the flywheel 1 can be given by the lowest possible mass of the flywheel 1.
  • an expansion radius 20 of the flywheel 1 before ⁇ preferably particularly large compared to the prior art.
  • the body material 5 is arranged as far away from the axis of rotation 9.
  • the Ta- see 4 are arranged radially on the outside of the body 2.
  • the filling material 6 is formed in particular by non-sintered starting material from the 3D printing process. During manufacture, areas in which the filling material 6 is arranged, for example, are not swept by the laser beam. Thus, in the pockets 4, the non-sintered or non-welded starting material may be present as the filling material 6.
  • the filling material 6, in particular individually or in powder form, is thrown against the burst protection 14.
  • Mass and size of the projectiles are minimal in case of damage.
  • Cause of a material failure on the flywheel 1 is often a weak spot in the material used, for example ⁇ voids or cracks.
  • a flywheel 1 which is produced by means of an additive manufacturing method, such weaknesses are largely excluded due to the method, since the flywheel mass 1 is built up in layers and each layer can be checked during production.
  • such vulnerabilities are locally limited, while vulnerabilities can spread over several centimeters in conventional manufacturing processes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwungmasse (1) für einen Schwungmassenspeicher (8) mit einem Korpus (2) der dazu ausgebildet ist, in einem Betrieb Rotationsenergie aufzunehmen und/oder abzugeben, wobei der Korpus (2) aus einem Korpusmaterial (5) gefertigt ist. Um nun einen sichereren Betrieb der Schwungmasse (1) zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Korpus (2) eine Tasche (4) aufweist und die Tasche (4) mit einem Füllmaterial (6) gefüllt ist, wobei eine Materialeigenschaft des Füllmaterials (6) anders ausgebildet ist als dieselbe Materialeigenschaft des Korpusmaterials (5).

Description

Beschreibung
Schwungmasse mit durch ein Füllmaterial gefüllten Taschen Die Erfindung betrifft eine Schwungmasse für einen Schwung¬ massenspeicher mit einem Korpus, der dazu ausgebildet ist, in einem Betrieb Rotationsenergie aufzunehmen und/oder abzuge¬ ben. Die Erfindung betrifft außerdem einen Schwungmassenspei¬ cher mit einer solchen Schwungmasse. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Maschine oder Anlage mit dem oben ge¬ nannten Schwungmassenspeicher. Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schwungmassenspeichers . Aus dem Stand der Technik bekannt sind Schwungmassenspeicher, auch Schwungradspeicher genannt, zur vorübergehenden Speicherung von Energie. Der Schwungmassenspeicher umfasst eine Schwungmasse, beispielsweise ein Schwungrad, welche drehbar an dem Schwungmassenspeicher gelagert ist. In einer Rotation der Schwungmasse ist Energie in Form von Rotationsenergie speicherbar. Herkömmliche Schwungmassen sind beispielsweise aus Stahl hergestellt.
Die Schwungmasse beziehungsweise der Schwungmassenspeicher muss so ausgelegt sein, dass eine Havarie, beispielsweise durch Materialversagen, entweder ausschließbar ist (geringe Drehzahlen) oder eine solche Havarie sicher beherrschbar ist (Berstschutz) . Als Berstschutz kann beispielsweise ein massives Gehäuse, insbesondere aus Beton, vorgesehen sein. Bei Auftreten der Havarie am Schwungmassenspeicher kann der
Berstschutz ein unkontrolliertes Umherfliegen der Schwungmasse verhindern. Ist die Schwungmasse aus Metall gefertigt, so ist eine extrem stabile und massive Konstruktion des Berst¬ schutzes nötig.
Um die Sicherheit beim Betrieb eines Schwungmassenspeichers zu erhöhen, sieht der Stand der Technik vor, die Schwungmasse aus Faserverbundwerkstoffen zu fertigen. Die Schwungmasse kann dann derart ausgestaltet sein, dass sich diese im Falle der Havarie an dem Berstschutz selbst zerlegt. Der Berst¬ schutz kann hierzu Hobel oder Messer zum Zerlegen der
Schwungmasse umfassen. Durch das Zerlegen der Schwungmasse wird die Havarie leichter beherrschbar und der Berstschutz kann weniger massiv und/oder weniger stabil als im Falle einer metallischen Schwungmasse ausgelegt werden. Nachteilig an einer Schwungmasse, die aus Faserverbundwerkstoffen gefertigt ist, sind hohe Kosten und eine aufwändige Fertigung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen sichereren Betrieb einer Schwungmasse zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegen- stände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausge¬ staltungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche. Vorteilhafte Ausgestal¬ tungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schwungmasse gelten analog auch für den erfindungsgemä- ßen Schwungmassenspeicher, die erfindungsgemäße Maschine oder Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren.
Eine Schwungmasse für einen Schwungmassenspeicher weist einen Korpus auf. Die Schwungsmasse und/oder der Korpus kann als Teil des Schwungmassenspeichers, insbesondere bezüglich einer Rotationsachse der Schwungmasse, drehbar lagerbar sein. In einer bestimmungsgemäßen Einbauposition der Schwungmasse kann diese an einer Lageranordnung des Schwungmassenspeichers be¬ züglich der Rotationsachse drehbar gelagert sein. Die
Schwungmasse ist dazu ausgebildet in einem Betrieb Rotations¬ energie aufzunehmen und/oder abzugeben. Der Korpus der
Schwungmasse ist aus einem Korpusmaterial, insbesondere einem Metall, gefertigt. Beispielsweise ist die Schwungmasse dazu ausgebildet, in dem Betrieb Rotationsenergie aus einem Dreh- moment eines Antriebs aufzunehmen. Beispielsweise ist die
Schwungmasse dazu ausgebildet, in dem Betrieb Rotationsener¬ gie abzugeben. Beispielsweise wird die Rotationsenergie mit¬ tels eines Drehmoments an eine Maschine oder Anlage abgege- ben. Die Rotationsenergie ist in einer Rotation der Schwungmasse speicherbar beziehungsweise gespeichert. Vorzugsweise ist die Schwungmasse rotationssymmetrisch ausgeformt. Um nun einen sichereren Betrieb der Schwungmasse zu ermögli¬ chen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Korpus eine Tasche aufweist und die Tasche mit einem Füllmaterial gefüllt ist, wobei eine Materialeigenschaft des Füllmaterials anders ausgebildet ist als dieselbe Materialeigenschaft des
Korpusmaterials. Mit anderen Worten ist durch den Korpus eine Tasche ausgebildet, die mit dem Füllmaterial gefüllt ist. Im Falle einer Havarie kann die Tasche an einem Berstschutz, beispielsweise einem Gehäuse, zerlegbar sein. In diesem Fall kann das Füllmaterial vorzugsweise von dem Korpus getrennt werden. Insbesondere ist die Schwungmasse dazu ausgebildet, sich im Falle der Havarie und/oder beim Auftreffen auf den Berstschutz in den Korpus und das Füllmaterial zu zerlegen. Vorzugsweise ist die Tasche rotationssymmetrisch ausgeführt. Insbesondere ist die Tasche in Umfangsrichtung der Schwung- masse umlaufend ausgeführt. Der Korpus kann selbstverständ¬ lich mehrere Taschen aufweisen, wobei für jede der mehreren Taschen Das Füllmaterial kann dabei ein Einzelteil, mehrere Einzelteile oder eine Vielzahl von Einzelteilen umfassen. Dadurch, dass die Schwungmasse den Korpus und das Füllmaterial umfasst, kann eine Havarie der Schwungmasse besser beherrsch¬ bar sein, da das Füllmaterial und der Korpus einzeln auf den Berstschutz treffen können. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schwungmasse ist im Vergleich zum Stand der Technik eine kleinere Dimensionierung des Berstschutzes möglich. Beispielsweise ist es möglich, dass der Berstschutz aus Me¬ tall gefertigt ist. Insbesondere ist eine dünnere, leichtere und/oder billigere Ausführung des Berstschutzes gegenüber dem Stand der Technik ermöglicht. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Materialeigenschaft eine mechanische Festigkeit des Materials betrifft, wobei die mechanische Festigkeit des Korpusmaterials höher ist als die mechanische Festigkeit des Füllmaterials. Vorzugsweise be- trifft die mechanische Festigkeit die makroskopische mechani¬ sche Festigkeit des jeweiligen Materials über dessen gesamte Ausdehnung hinweg. Insbesondere bildet das Korpusmaterial ei¬ nen stabilen Rahmen aus. Das Füllmaterial ist durch den Kor- pus beziehungsweise die mechanische Stabilität des
Korpusmaterials gehalten. Auf diese Weise ist eine hohe Sta¬ bilität der Schwungmasse gewährleistet, wobei gleichzeitig im Falle einer Havarie die geringere mechanische Festigkeit des Füllmaterials für ein höheres Maß an Sicherheit sorgt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass für das Korpusmaterial und das Füllmaterial das gleiche Ausgangsmaterial verwendet ist. Insbesondere umfasst das Ausgangsmaterial für das
Korpusmaterial und das Füllmaterial das gleiche Metall. Die unterschiedliche Materialeigenschaft des Füllmaterials und des Korpusmaterials kann durch das Herstellungsverfahren ausgebildet sein. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Schwungmasse. Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Korpusmaterial
und/oder das Füllmaterial ein Metall umfasst. Mit anderen Worten sind das Korpusmaterial und/oder das Füllmaterial aus einem Metall, vorzugsweise dem gleichen Metall als Ausgangs¬ material, gebildet. Durch Verwendung eines Metalls können ein hohes Gewicht der Schwungmasse, eine hohe Stabilität der Schwungmasse sowie eine einfache und kostengünstige
Herstellbarkeit der Schwungmasse gewährleistet sein.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Füllmaterial pulver- förmig vorliegt. Insbesondere ist das Füllmaterial als metal¬ lisches Pulver ausgebildet. Im Falle eines Pulvers ist die mechanische Festigkeit des Füllmaterials besonders gering, insbesondere verglichen mit der mechanischen Festigkeit des¬ selben Materials, wenn dies als einzelner Körper vorliegt. Im Falle einer Havarie der Schwungmasse kann das pulverförmige Füllmaterial besonders leicht aus der Tasche beziehungsweise den Taschen austreten, insbesondere nachdem die Tasche an dem Berstschutz zumindest teilweise zerlegt wurde. Das pulverför- mige Füllmaterial sorgt im Falle der Havarie der Schwungmasse für ein besonders hohes Maß an Sicherheit. Insbesondere die kinetische Energie des pulvertörmige Füllmaterials ist durch den Berstschutz besonders leicht beherrschbar.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Korpus mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt ist. Ein solches 3D- Druckverfahren kann auch als additives Fertigungsverfahren bezeichnet werden. Insbesondere ist der Korpus im Rahmen des 3D-Druckverfahrens schichtweise aufgebaut. Auf diese Weise sind besondere Freiheitsgrade bei der Formgebung des Korpus gegeben. Vorzugsweise ist das Füllmaterial ebenfalls mittels eines 3D-Druckverfahrens , insbesondere mittels desselben SD- Druckverfahrens wie der Korpus, hergestellt. Durch das SD- Druckverfahren kann ein pulverförmiges Ausgangsmaterial, ins¬ besondere ein Metall, zusammengeschweißt sein. Insbesondere ist das pulverförmige Ausgangsmaterial nur an den Teilen der Schwungmasse zusammengeschweißt, welche den Korpus bilden. Vorzugsweise ist das pulverförmige Ausgangsmaterial an den Teilen der Schwungmasse, welche das Füllmaterial ausbilden, nicht zusammengeschweißt oder weniger stark zusammenschweißt als an den Teilen der Schwungmasse, die den Korpus bilden. Auf diese Weise kann die Schwungmasse besonders vorteilhaft ausgeformt werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Tasche bezüglich der Rotationsachse der Schwungmasse radial außen liegend an die¬ ser angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Tasche bezüg¬ lich der Rotationsachse außenseitig an der Schwungmasse ange- ordnet. Dadurch ist die Tasche besonders weit von der Rotati¬ onsachse entfernt. Insbesondere ist die Tasche bezüglich der Rotationsachse der Schwungmasse rotationssymmetrisch ausge¬ formt. Durch eine derartige Anordnung der Tasche sowie des Füllmaterials in der Tasche kann ein Trägheitsmoment der Schwungmasse maximiert sein. Je weiter außenseitig die Tasche an der Schwungmasse angeordnet ist, desto größer ist das Trägheitsmoment der Schwungmasse. Je größer das Trägheitsmo¬ ment der Schwungmasse, desto mehr Rotationsenergie kann bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit durch die Schwungmasse ge¬ speichert werden. Insbesondere ist der Korpus als eine Trä¬ gerstruktur ausgebildet, durch welche das Füllmaterial getra¬ gen ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Tasche mit einer Git¬ terstruktur durchzogen ist, welche die Tasche stabilisiert. Alternativ oder zusätzlich kann das Füllmaterial mit der Gitterstruktur durchzogen sein. Die Gitterstruktur kann aus dem Korpusmaterial gebildet sein. Die Gitterstruktur ist insbe¬ sondere derart ausgebildet, dass diese die Tasche und/oder das Füllmaterial gegenüber Rotationskräften, welche aus der Rotation der Schwungmasse resultieren, stabilisieren. Vorzugsweise ist die Gitterstruktur derart ausgebildet, dass im Falle einer Havarie die Tasche bei Berührung mit dem Berst¬ schutz dennoch zerlegbar ist. Auf diese Weise kann die Tasche größer ausgeführt werden, als dies ohne die Gitterstruktur möglich wäre. Auf diese Weise kann das Trägheitsmoment der Schwungmasse durch größere Mengen an Füllmaterial in der Ta- sehe gesteigert werden. Durch die Gitterstruktur kann eine Bewegung des Füllmaterials relativ zu dem Korpus vermieden sein .
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Schwungmas- senspeicher mit einer Schwungmasse der oben genannten Art.
Dabei ist die Schwungmasse drehbar an einem weiteren Teil des Schwungmassenspeichers, insbesondere einer Lageranordnung, gelagert. Insbesondere ist die Schwungmasse an einer Welle angeordnet, über welche der Schwungmassenspeicher die Rotati- onsenergie mittels eines Drehmoments aufnehmen und/oder abge¬ ben kann. Der Schwungmassenspeicher kann einen Berstschutz umfassen, der beispielsweise als Gehäuse ausgeführt ist, wel¬ ches die Schwungmasse umfasst. Im Falle einer Havarie, bei¬ spielsweise eines Losreißens der Schwungmasse von der Lager- anordnung, vermeidet der Berstschutz ein unkontrolliertes Umherfliegen der Schwungmasse. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Maschine oder Anlage mit dem oben genannten Schwungmassenspeicher. Bei der Maschine kann es sich beispielsweise um einen mechanischen Antrieb, einen Verbrennungsmotor, eine Turbine, eine elektri- sehe Maschine oder einen Generator handeln. Bei der Anlage kann es sich beispielsweise um ein Speicherkraftwerk, welches elektrische Energie in der Rotationsenergie der Schwungmasse zwischenspeichert, eine Industrieanlage oder eine Windkraft¬ anlage handeln.
Bevorzugt umfasst eine solche Maschine bzw. Anlage weiterhin ein metallisches Gehäuse als Berstschutz. Damit kann die vor¬ teilhafte Wirkung der Erfindung - insbesondere die geringeren Kräfte, die bei einer Havarie nach außen in Richtung Berst- schütz wirken - genutzt werden, um einen einfacher herstellbaren bzw. im Vergleich zum Stand der Technik unaufwändigeren Berstschutz zu realisieren. Unter anderem können so Material bzw. Kosten eingespart werden. Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schwungmasse für einen
Schwungmassenspeicher bei welchem ein Korpus der Schwungmasse aus einem Korpusmaterial in einem 3D-Druckverfahren schichtweise aufgebaut wird, wobei an dem Korpus Taschen ausgeformt werden, in welchen ein Füllmaterial angeordnet wird, wobei eine Materialeigenschaft des Füllmaterials anders ausgebildet wird als dieselbe Materialeigenschaft des Korpusmaterials. Im Rahmen des 3D-Druckverfahrens kann ein pulverförmiges Aus¬ gangsmaterial, insbesondere ein Metall, zusammengeschweißt werden. Insbesondere wird das pulverförmige Ausgangsmaterial schichtweise aufgebaut und zusammengeschweißt. Vorzugsweise wird das pulverförmige Ausgangsmaterial zum Bilden des
Korpusmaterials zusammengeschweißt. Vorzugsweise bildet das pulverförmige Ausgangsmaterial, wenn dieses nicht zusammenge- schweißt wird, das Füllmaterial. Mit anderen Worten kann das Füllmaterial das pulverförmige Ausgangsmaterial sein. Weitere Merkmale und Vorteile sind der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Figuren zu entnehmen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funkti¬ onen. Die Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläute- rung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Perspektivansicht einer ersten
Ausführungsform einer Schwungmasse für einen
Schwungmassenspeieher;
FIG 2 eine schematische Perspektivansicht einer ersten
Ausführungsform einer Schwungmasse für einen
Schwungmassenspeicher gemäß der vorliegenden Erfindung;
FIG 3 eine schematische Schnittansicht der ersten Ausfüh¬ rungsform der Schwungmasse;
FIG 4 eine schematische Perspektivansicht einer zweiten
Ausführungsform einer Schwungmasse gemäß der vorliegenden Erfindung; und FIG 5 eine schematische Schnittansicht der zweiten Aus¬ führungsform der Schwungmasse.
FIG 1 zeigt einen Schwungmassenspeicher 8 mit einer Schwungmasse 1. Die Schwungmasse 1 ist mittels einer Lageranordnung 10 drehbar gelagert. Vorliegend ist der Schwungmassenspeicher 8 über eine Welle 11 an Lagern 12, 13 angeordnet. Der
Schwungmassenspeicher 8 kann einen Berstschutz 14 umfassen, welcher im Falle einer Havarie des Schwungmassenspeichers ei¬ ne Gefährdung durch die Schwungmasse 1 verringert. Im Falle der Havarie kann beispielsweise ein Losreißen der Schwungmas¬ se 1 aus der Lageranordnung 10 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Schwungmasse 1 aufgrund einer Fliehkraft zerbrechen. Die Schwungmasse 1 beziehungsweise Teile der Schwungmasse 1 werden in diesem Fall gegen den Berstschutz 14 geschleudert und durch diesen aufgefangen. Vorliegend ist der Berstschutz 14 als Gehäuse, insbesondere als Betongehäuse, ausgeführt .
Beispielsweise ist an dem Lager 13 eine elektrische Maschine 15 zum Erzeugen eines Drehmoments durch eine elektrische Leistung in einem Motorbetrieb und/oder zum Erzeugen elektrischer Leistung aus einem Drehmoment in einem Generatorbetrieb angeordnet. Insbesondere ist die elektrische Maschine 15 über die Welle 11 mit der Schwungmasse 1 gekoppelt. Die Schwung¬ masse 1 kann dazu ausgebildet sein, aus dem Drehmoment Rota¬ tionsenergie aufzunehmen oder über das Drehmoment Rotations¬ energie abzugeben. Mit anderen Worten kann die elektrische Maschine 15 zum Umwandeln von Energie zwischen elektrischer
Leistung und Rotationsenergie der Schwungmasse gebildet sein. Somit kann der Schwungmassenspeicher 8 zum Zwischenspeichern elektrischer Energie in einer Rotationsenergie der Schwungmasse 1 ausgebildet sein.
Die vorliegende Ausführungsform des Schwungmassenspeichers 8 ist rein beispielhaft zu verstehen. In anderen Ausführungs¬ formen kann der Schwungmassenspeicher 8 Teil eines mechanischen Antriebs, einer Windkraftanlage, einer Industrieanlage oder einer beliebigen anderen Anlage sein.
FIG 2 und FIG 3 zeigen eine schematische Perspektivansicht und eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwungmasse 1. FIG 4 und FIG 5 zeigen eine schematische Perspektivansicht und eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwungmasse 1. Die Schwungmasse 1 ist rotationssymmetrisch bezüglich einer Rotationsachse 9 ausgeformt. Die Schwungmasse 1 weist ei¬ nen Korpus 2 auf, der aus einem Korpusmaterial 5 gebildet ist. Radial außenseitig bezüglich der Rotationsachse 9 weist der Korpus 2 Taschen 4 auf. Die Taschen 4 können durch Wandungen 3 begrenzt sein. Insbesondere sind die Wandung 3 und der Korpus 2 als ein einziges Bauteil ausgebildet. Vorzugs- weise ist die Wandung 3 aus dem Korpusmaterial 5 gebildet. Vorzugsweise ist die Wandung 3 durch den Korpus 2 gebildet. Die Taschen 4 können bezüglich der Rotationsachse 9 rotationssymmetrisch angeordnet sein.
Die Taschen 4 sind mit einem Füllmaterial 6 gefüllt. Eine Ma¬ terialeigenschaft des Füllmaterials 6 ist anders ausgebildet als dieselbe Materialeigenschaft des Korpusmaterials 5. Ins¬ besondere betrifft die Materialeigenschaft eine mechanische Festigkeit des jeweiligen Materials. Vorzugsweise betrifft die mechanische Festigkeit die makroskopische mechanische Festigkeit des jeweiligen Materials über dessen gesamte Aus¬ dehnung hinweg. Vorliegend ist die mechanische Festigkeit des Korpusmaterials 5 größer als die mechanische Festigkeit des Füllmaterials 6. Insbesondere liegt das Füllmaterial 6 pul- verförmig vor. Mit anderen Worten kann das Füllmaterial 6 in Form vieler einzelner Teilchen vorliegen. Insbesondere sind die einzelnen Teilchen untereinander mechanisch oder nur schwach verbunden.
Die Taschen 4 sind vorliegend bezüglich der Rotationsachse 9 an einer Außenseite des Korpus 2 angeordnet. Umso weiter die Taschen 4 von der Rotationsachse 9 entfernt angeordnet sind beziehungsweise umso größer der Durchmesser der Schwungmasse 1 ist, desto größer ist das Trägheitsmoment der Schwungmasse 1. Je größer das Trägheitsmoment der Schwungmasse 1 ist, des¬ to mehr Rotationsenergie ist in einer Rotation der Schwungmasse 1 bei jeweils gleicher Drehzahl der Schwungmasse 1 ge¬ speichert. Aus diesem Grund sind die Taschen 4 vorteilhafter- weise in möglichst großem Ausdehnungsradius 20 bezüglich der Rotationsachse 9 anzuordnen.
Im Falle eines Kontaktes des Schwungmassenspeichers 8 mit dem Berstschutz 14, insbesondere im Falle der Havarie des
Schwungmassenspeichers 8, können die Wandungen 3 der Taschen 4 zerlegt werden. Mit anderen Worten sind die Wandungen 3 derart ausgebildet, dass diese im Falle des Kontaktes mit dem Berstschutz 14 zerlegt werden. In diesem Fall kann das Füll- material 6 lose aus den Taschen 4 herausfallen. Mit anderen Worten werden der Korpus 2 und das Füllmaterial 6 im Falle der Havarie voneinander getrennt. Dadurch, dass der Korpus 2 und das Füllmaterial 6 im Falle der Havarie zerteilbar sind, können diese getrennt auf den Berstschutz 14 auftreffen. Dadurch ist die Havarie durch den Berstschutz 14 mit größerer Sicherheit beherrschbar. Alternativ oder zusätzlich kann der Berstschutz 14 weniger massiv ausgeführt werden, als bei einer Schwungmasse, die als solider Festkörper ausgebildet ist und eine gleichgroße Kapazität für Rotationsenergie aufweist.
Die Schwungmasse 1 ist insbesondere mittels einer additiven Fertigungstechnologie, vorzugsweise mittels eines SD- Druckverfahrens, gefertigt. Dabei kann ein Ausgangsmaterial, insbesondere ein Pulver, schichtweise aufgetragen und ver¬ schweißt werden. Vorzugsweise ist das Ausgangsmaterial ein Metall. Insbesondere ist der Korpus 2 durch schichtweises Auftragen und Verschweißen des Ausgangsmaterials gebildet. Insbesondere ist das Füllmaterial 6 durch schichtweises Auf- tragen des Ausgangsmaterials gebildet. Insbesondere ist das
Füllmaterial 6 durch nicht verschweißtes Ausgangsmaterial ge¬ bildet. Insbesondere kann das schichtweise aufgetragene Aus¬ gangsmaterial, beispielsweise durch einen Laser, punktuell verschweißt sein.
Die Taschen 4 können eine Gitterstruktur 7 aufweisen. Die Gitterstruktur 7 kann durch einzelne Stege 19 gebildet sein. Vorzugsweise sind die Stege 19 aus dem Korpusmaterial 5 ge¬ bildet. Insbesondere durchsetzt die Gitterstruktur 7 das Füllmaterial 6. Dadurch kann ein Verrutschen des Füllmaterials 6 vermieden sein. Außerdem kann eine Stabilität der Taschen 4 verbessert sein. Insbesondere kann die Tasche 4 auf¬ grund der Gitterstruktur 7 größer ausgeführt werden als ohne Gitterstruktur 7. In diesem Fall ist ein größerer Anteil der Rotationsenergie der Schwungmasse 1 in dem Füllmaterial 6 speicherbar. Dadurch kann die Havarie der Schwungmasse 1 noch leichter beherrschbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann einer höheren Stabilität der Tasche 4 durch die Gitterstruk- tur 7 eine Stärke der Wandungen 3 geringer sein als ohne die Gitterstruktur 7. Dadurch kann die Wandung 3 bei gleichbleibender Stabilität der Tasche 4 in Bezug auf die Rotation der Schwungmasse 1 im Falle der Havarie leichter zerlegbar sein.
Schwungmassen 1 für Schwungmassenspeicher 8 werden gemäß Stand der Technik aus Metall oder Faserverbundwerkstoffen hergestellt. Schwungmassen 1 aus Metall sind gemäß Stand der Technik mittels eines attraktiven Fertigungsverfahrens herge- stellt. Eine Schwungmasse 1, welche in einem additiven Ferti¬ gungsverfahren, beispielsweise durch 3D-Druck, hergestellt ist, kann ebenso gute mechanische Eigenschaften aufweisen, wie eine herkömmlich hergestellte Schwungmasse. Im Falle ei¬ ner in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellten Schwungmasse 1 ergeben sich bei der Herstellung neue Designmöglichkeiten, insbesondere bezüglich der Formgebung. Vorliegend sind diese Designmöglichkeiten zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Schwungmasse 1 angewandt. Insbesondere handelt es sich bei dem additiven Fertigungsverfahren um ein Sinterverfahren für Metallpulver, bei dem das Metallpulver als Ausgangsmaterial mittels eines Laserstrahls gesintert be¬ ziehungsweise geschweißt wird.
Die höhere Betriebssicherheit der Schwungmasse 1 kann gegeben sein durch eine möglichst geringe Masse der Schwungmasse 1. Hierzu ist ein Ausdehnungsradius 20 der Schwungmasse 1 vor¬ zugsweise besonders groß gegenüber dem Stand der Technik. Al¬ ternativ oder zusätzlich ist das Korpusmaterial 5 möglichst weit entfernt von der Rotationsachse 9 angeordnet. Die Ta- sehen 4 sind radial außenseitig an dem Korpus 2 angeordnet. Das Füllmaterial 6 ist insbesondere durch nicht gesintertes Ausgangsmaterial aus dem 3D-Druckverfahren gebildet. Während der Fertigung werden Bereiche, in welchen das Füllmaterial 6 angeordnet ist, beispielsweise nicht durch den Laserstrahl überstrichen. Somit kann in den Taschen 4 das nicht gesinterte beziehungsweise nicht geschweißte Ausgangsmaterial als das Füllmaterial 6 vorliegen. Insbesondere im Falle eines Materi¬ alversagens an der Tasche 4, insbesondere an der Wandung 3, wird das Füllmaterial 6, insbesondere einzeln beziehungsweise pulverförmig, gegen den Berstschutz 14 geschleudert. Masse und Größe der Projektile sind im Fall der Havarie minimal. Ursache eines Materialversagens an der Schwungmasse 1 ist häufig eine Schwachstelle im verwendeten Material, beispiels¬ weise Lunker oder Risse. Derartige Schwachstellen sind bei einer Schwungmasse 1, die mittels eines additiven Fertigungs¬ verfahrens hergestellt ist verfahrensbedingt weitgehend aus- geschlossen, da die Schwungmasse 1 schichtweise aufgebaut wird und jede Schicht während der Fertigung überprüft werden kann. Außerdem sind derartige Schwachstellen lokal begrenzt, während sich Schwachstellen bei herkömmlichen Fertigungsverfahren über mehrere Zentimeter ausbreiten können.

Claims

Patentansprüche
1. Schwungmasse (1) für einen Schwungmassenspeicher (8) mit einem Korpus (2) der dazu ausgebildet ist, in einem Betrieb Rotationsenergie aufzunehmen und/oder abzugeben, wobei der Korpus (2) aus einem Korpusmaterial (5) gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Korpus (2) eine Tasche (4) aufweist und die Tasche (4) mit einem Füllmaterial (6) gefüllt ist, wobei eine Material- eigenschaft des Füllmaterials (6) anders ausgebildet ist als dieselbe Materialeigenschaft des Korpusmaterials (5) .
2. Schwungmasse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialeigenschaft eine mechanische Festigkeit des Materials betrifft, wobei die mechanische Festigkeit des
Korpusmaterials (5) höher ist als die mechanische Festigkeit des Füllmaterials (6) .
3. Schwungmasse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass für das Korpusmaterial (5) und das Füllmateri¬ al (6) dasselbe Ausgangsmaterial verwendet ist.
4. Schwungmasse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Korpusmaterial (5) und/oder das Füllmaterial (6) ein Metall umfasst.
5. Schwungmasse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (6) pulverför- mig vorliegt.
6. Schwungmasse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korpus (2) mittels eines SD- Druckverfahrens, insbesondere eines additiven Fertigungsver¬ fahrens, hergestellt ist.
7. Schwungmasse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (4) bezüglich einer Rotationsachse (9) der Schwungmasse (1) radial außenliegend an dieser angeordnet ist.
8. Schwungmasse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (4) mit einer Gitter¬ struktur (7) durchzogen ist.
9. Schwungmassenspeicher (8) mit einer Schwungmasse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Maschine oder Anlage mit einem Schwungmassenspeicher (8) nach Anspruch 9.
11. Maschine oder Anlage nach Anspruch 10, weiter umfassend ein metallisches Gehäuse als Berstschutz.
12. Verfahren zum Herstellen einer Schwungmasse (1) für einen Schwungmassenspeicher (8), bei welchem ein Korpus (2) der Schwungmasse (1) aus einem Korpusmaterial (5) in einem 3D- Druckverfahren, insbesondere einem additiven Fertigungsverfahren, schichtweise aufgebaut wird, wobei an dem Korpus (2) Taschen (4) ausgeformt werden, in welchen ein Füllmaterial (6) angeordnet wird, wobei eine Materialeigenschaft des Füll¬ materials (6) anders ausgebildet wird als dieselbe Material- eigenschaft des Korpusmaterials (5) .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113890264A (zh) * 2021-10-20 2022-01-04 哈尔滨工业大学 一种月壤填充式磁悬浮飞轮储能装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992012566A1 (en) * 1991-01-11 1992-07-23 American Flywheel Systems, Inc. Methods and apparatus for energy storage
GB2393337A (en) * 2002-08-06 2004-03-24 Visteon Global Tech Inc Fly-wheel-based regenerative energy management system
US20080168858A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Daniel Bakholdin Flywheel stability sleeve
EP2778447A2 (de) * 2013-03-15 2014-09-17 Paul Prober Energiespeicherndes Schwungrad und Lageranordnung
FR3027644A1 (fr) * 2014-10-28 2016-04-29 Energiestro Volant d'inertie dedie au stockage d'energie

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992012566A1 (en) * 1991-01-11 1992-07-23 American Flywheel Systems, Inc. Methods and apparatus for energy storage
GB2393337A (en) * 2002-08-06 2004-03-24 Visteon Global Tech Inc Fly-wheel-based regenerative energy management system
US20080168858A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Daniel Bakholdin Flywheel stability sleeve
EP2778447A2 (de) * 2013-03-15 2014-09-17 Paul Prober Energiespeicherndes Schwungrad und Lageranordnung
FR3027644A1 (fr) * 2014-10-28 2016-04-29 Energiestro Volant d'inertie dedie au stockage d'energie

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113890264A (zh) * 2021-10-20 2022-01-04 哈尔滨工业大学 一种月壤填充式磁悬浮飞轮储能装置

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