本发明专利技术涉及惯性能量存储装置及其组装方法。一种惯性能量存储装置(100)，其包括多个固定电绕组(118)、可旋转轴(112)和联接到可旋转轴上的多个可旋转磁体(116)。多个固定电绕组绕着多个可旋转磁体的至少一部分延伸。惯性能量存储装置还包括飞轮装置(108)，飞轮装置(108)包括可旋转地联接到可旋转轴上的基本圆柱形的毂(602)。飞轮装置还包括径向内环(608/614)，径向内环(608/614)包括具有第一密度的第一材料。飞轮装置进一步包括径向外环(612/614)，径向外环(612/614)包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。
【技术实现步骤摘要】
本文中描述的主题大体涉及惯性能量存储装置，并且更具体地，涉及多层式飞轮。
技术介绍
至少ー些已知惯性能量存储装置包括飞轮装置，飞轮装置以超过10000转每分钟(rpm)的高速旋转以存储动量或惯量，以用于后续将能量转化成电功率。已知的飞轮中的一些包括联接到内毂上的整体地形成的径向外轮缘。为了增大飞轮中存储的惯量，径向外轮缘形成有预定厚度以限定预定质量。然而，高转速在厚轮缘内引起显著应力。在轮缘内限定的应カ分布典型地示出，最大应カ幅度最靠近毂，而轮缘的径向外部部分比径向内部部分经历引起的显著更低的应力。因此，与内部部分相比，外部部分的材料性质是利用不足的。轮缘的最内部分上的这种应力限制轮缘厚度，并且随后限制可用于能量转化的喷量。惯性能量存储装置的有效性的一个量度是各个装置占据的每単位体积的存储惯量。每单位体积的惯量的较低值会增大满足大功率要求所需的多个惯性能量存储装置的数量。増大装置的 数量会増加安装和维护成本，包括备件存储成本。在至少ー些其它已知的惯性能量存储装置中，已知的飞轮利用从毂沿径向向外延伸的多个同心层或环来组装。各个环由具有基本相似的密度的基本相似的复合材料形成。此外，各个环限定的应カ分布示出:最大应カ幅度在最外环内，这现在变成关于旋转速度和总环厚度的限制因素。因此，在具有分层式环的已知飞轮中，外环比内环经历引起的更接近材料极限的应力，并且飞轮的内部部分仍是利用不足的。此外，仍未获得每单位体积的最大卜舟且 贝里。
技术实现思路
在ー个方面，提供一种飞轮装置。飞轮装置包括基本圆柱形的毂。飞轮装置还包括径向内环，径向内环包括具有第一密度的第一材料。飞轮装置还包括径向外环，径向外环包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。在另ー个方面，提供ー种惯性能量存储装置。惯性能量存储装置包括多个固定电绕组、可旋转轴和联接到可旋转轴上的多个可旋转磁体。多个固定电绕组绕着多个可旋转磁体的至少一部分延伸。惯性能量存储装置还包括飞轮装置，飞轮装置包括可旋转地联接到可旋转轴上的基本圆柱形的毂。飞轮装置还包括径向内环，径向内环包括具有第一密度的第一材料。飞轮装置进ー步包括径向外环，径向外环包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。在又ー个方面，提供ー种组装惯性能量存储装置的方法。该方法包括提供限定空腔的多个固定电绕组和提供可旋转轴。该方法还包括使多个可旋转磁体不动地联接到可旋转轴上。该方法进ー步包括组装飞轮装置，这包括提供基本圆柱形的毂。该方法还包括使径向内环联接到毂上，使得径向内环绕着毂同心地设置。径向内环包括具有第一密度的第一材料。该方法进ー步包括绕着径向内环同心地联接径向外环。径向外环包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。该方法还包括使圆柱形毂可旋转地联接到可旋转轴上。该方法进ー步包括将可旋转轴插入到空腔中，使得多个固定电绕组绕着多个可旋转磁体的至少一部分延伸。附图说明当參照附图阅读下列详细描述时，本专利技术的这些和其它的特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，同样的符号在所有附图中表示同样的部件，其中图I是示例性惯性能量存储装置的示意图；图2是现有技术的单件式薄轮缘飞轮装置的示意图；图3是在图2中示出的飞轮装置中引起的等效应カ的图解视图； 图4是在图2中示出的飞轮装置中引起的径向应カ的图解视图；图5是现有技术的单件式厚轮缘飞轮装置的示意图；图6是在图5中示出的飞轮装置中引起的等效应カ的图解视图；图7是在图5中示出的飞轮装置中引起的径向应カ的图解视图；图8是现有技术的两件式厚轮缘飞轮装置的示意图；图9是在图8中示出的飞轮装置中引起的等效应カ的图解视图；图10是在图8中示出的飞轮装置中引起的径向应カ的图解视图；图11是在现有技术的多层式飞轮装置中引起的径向应カ的图解视图；图12是可与图I中示出的惯性能量存储装置一起使用的示例性飞轮装置的示意图；图13是在图12中示出的飞轮装置中引起的径向应カ的图解视图；以及图14是示出可用于组装图I中示出的惯性能量存储装置的示例性方法的流程图。除非另外指出，本文中提供的附图意味着示出本专利技术的关键创造性特征。这些关键创造性特征被认为能够应用在包括本专利技术的一个或更多个实施例的多种系统中。因而，附图不意味着包括本领域普通技术人员已知的、本专利技术的实践所需的所有常规特征。部件列表100惯性能量存储装置102容纳系统104外壳体106冲击吸收材料108飞轮装置110飞轮壳体112 轴114电动发电机116转子磁体117 空腔118定子绕组119空气间隙120磁性轴承200现有技术的单件式薄轮缘飞轮装置202 毂204 轮缘D外直径T 厚度C旋转中心206应カ梯度208峰值应カ矢量210轮缘的径向最内部分V旋转速度212轮缘的径向最外部分214轮缘的中心部分220等效应カ240径向应力300现有技术的单件式厚轮缘飞轮装置302 毂304 轮缘D外直径T 厚度C旋转中心306应カ梯度308峰值应カ矢量310轮缘的径向最内部分V旋转速度312轮缘的径向最外部分314轮缘的中心部分320等效应カ340径向应力400现有技术的两件式厚轮缘飞轮装置402 毂403轮缘内环404 轮缘405轮缘外环D外直径C旋转中心Tl内环的厚度T2外环的厚度TT轮缘的厚度406在内环中引起的应カ梯度407在内环中引起的峰值应カ矢量408在外环中引起的应カ梯度409在外环中引起的峰值应カ矢量410内环的径向最内部分 411外环的径向最内部分V旋转速度412内环的径向最外部分413内环的中心部分414外环的径向最外部分415外环的中心部分416接触面420等效应カ440径向应力500现有技术的多层式飞轮装置502 毂504最内环506 第二环508第三环510最外环512在最内环中引起的应カ梯度514在第二环中引起的应カ梯度516在第三环中引起的应カ梯度518在最外环中引起的应カ梯度520在最内环中引起的峰值应カ矢量522在第二环中引起的峰值应カ矢量524在第三环中引起的峰值应カ矢量526在最外环中引起的峰值应カ矢量D外直径V旋转速度602 毂604轴部分606多个环608径向最内环610 第二环612径向最外环614中间环620在最内环中引起的应カ梯度622在最内环中引起的峰值应カ矢量624在第二环中引起的应カ梯度626在中间环中引起的应カ梯度628在最外环中引起的应カ梯度630在第二环中引起的峰值应カ矢量632在中间环中引起的峰值应カ矢量634在最外环中引起的峰值应カ矢量D外直径V旋转速度700 方法 702提供多个固定电绕组704提供可旋转轴706不动地联接多个可旋转电绕组708组装飞轮装置710提供基本圆柱形的毂712使径向最内环联接到毂上，使得...714同心地绕着径向最内环而使径向最外环联接到中间环上...716使圆柱形毂可旋转地联接到可旋转轴上718将可旋转部分插入到空腔中，使得...具体实施例方式在下列说明书和权利要求中，将參照许多用语，用语应当限定成具有下列含义。単数形式“一”、“ー个”和“该”包括复数个所指对象，除非上下文另外明确地指出。“可选的”或“可选地”意味着随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。如本文在整个说明书本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种飞轮装置(108)，包括：基本圆柱形的毂(602)；径向内环(608/614)，其包括具有第一密度的第一材料；以及径向外环(612/614)，其包括具有第二密度的第二材料，所述第一密度大于所述第二密度。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·范达姆，M·E·费尔米利，K·S·黑兰，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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