專(zhuān)利名稱(chēng)：慣性能量存儲(chǔ)裝置及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中描述的主題大體涉及慣性能量存儲(chǔ)裝置，并且更具體地，涉及多層式飛輪。
背景技術(shù)：
至少ー些已知慣性能量存儲(chǔ)裝置包括飛輪裝置，飛輪裝置以超過(guò)10000轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)的高速旋轉(zhuǎn)以存儲(chǔ)動(dòng)量或慣量，以用于后續(xù)將能量轉(zhuǎn)化成電功率。已知的飛輪中的一些包括聯(lián)接到內(nèi)轂上的整體地形成的徑向外輪緣。為了增大飛輪中存儲(chǔ)的慣量，徑向外輪緣形成有預(yù)定厚度以限定預(yù)定質(zhì)量。然而，高轉(zhuǎn)速在厚輪緣內(nèi)引起顯著應(yīng)力。在輪緣內(nèi)限定的應(yīng)カ分布典型地示出，最大應(yīng)カ幅度最靠近轂，而輪緣的徑向外部部分比徑向內(nèi)部部分經(jīng)歷引起的顯著更低的應(yīng)力。因此，與內(nèi)部部分相比，外部部分的材料性質(zhì)是利用不足的。輪緣的最內(nèi)部分上的這種應(yīng)力限制輪緣厚度，并且隨后限制可用于能量轉(zhuǎn)化的噴量。慣性能量存儲(chǔ)裝置的有效性的一個(gè)量度是各個(gè)裝置占據(jù)的每単位體積的存儲(chǔ)慣量。每單位體積的慣量的較低值會(huì)增大滿(mǎn)足大功率要求所需的多個(gè)慣性能量存儲(chǔ)裝置的數(shù)量。増大裝置的 數(shù)量會(huì)増加安裝和維護(hù)成本，包括備件存儲(chǔ)成本。在至少ー些其它已知的慣性能量存儲(chǔ)裝置中，已知的飛輪利用從轂沿徑向向外延伸的多個(gè)同心層或環(huán)來(lái)組裝。各個(gè)環(huán)由具有基本相似的密度的基本相似的復(fù)合材料形成。此外，各個(gè)環(huán)限定的應(yīng)カ分布示出:最大應(yīng)カ幅度在最外環(huán)內(nèi)，這現(xiàn)在變成關(guān)于旋轉(zhuǎn)速度和總環(huán)厚度的限制因素。因此，在具有分層式環(huán)的已知飛輪中，外環(huán)比內(nèi)環(huán)經(jīng)歷引起的更接近材料極限的應(yīng)力，并且飛輪的內(nèi)部部分仍是利用不足的。此外，仍未獲得每單位體積的最大
卜舟且
貝里。

發(fā)明內(nèi)容
在ー個(gè)方面，提供一種飛輪裝置。飛輪裝置包括基本圓柱形的轂。飛輪裝置還包括徑向內(nèi)環(huán)，徑向內(nèi)環(huán)包括具有第一密度的第一材料。飛輪裝置還包括徑向外環(huán)，徑向外環(huán)包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。在另ー個(gè)方面，提供ー種慣性能量存儲(chǔ)裝置。慣性能量存儲(chǔ)裝置包括多個(gè)固定電繞組、可旋轉(zhuǎn)軸和聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)軸上的多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體。多個(gè)固定電繞組繞著多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體的至少一部分延伸。慣性能量存儲(chǔ)裝置還包括飛輪裝置，飛輪裝置包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)軸上的基本圓柱形的轂。飛輪裝置還包括徑向內(nèi)環(huán)，徑向內(nèi)環(huán)包括具有第一密度的第一材料。飛輪裝置進(jìn)ー步包括徑向外環(huán)，徑向外環(huán)包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。在又ー個(gè)方面，提供ー種組裝慣性能量存儲(chǔ)裝置的方法。該方法包括提供限定空腔的多個(gè)固定電繞組和提供可旋轉(zhuǎn)軸。該方法還包括使多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體不動(dòng)地聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)軸上。該方法進(jìn)ー步包括組裝飛輪裝置，這包括提供基本圓柱形的轂。該方法還包括使徑向內(nèi)環(huán)聯(lián)接到轂上，使得徑向內(nèi)環(huán)繞著轂同心地設(shè)置。徑向內(nèi)環(huán)包括具有第一密度的第一材料。該方法進(jìn)ー步包括繞著徑向內(nèi)環(huán)同心地聯(lián)接徑向外環(huán)。徑向外環(huán)包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。該方法還包括使圓柱形轂可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)軸上。該方法進(jìn)ー步包括將可旋轉(zhuǎn)軸插入到空腔中，使得多個(gè)固定電繞組繞著多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體的至少一部分延伸。


當(dāng)參照附圖閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，同樣的符號(hào)在所有附圖中表示同樣的部件，其中圖I是示例性慣性能量存儲(chǔ)裝置的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的單件式薄輪緣飛輪裝置的示意圖；圖3是在圖2中示出的飛輪裝置中引起的等效應(yīng)カ的圖解視圖；
圖4是在圖2中示出的飛輪裝置中引起的徑向應(yīng)カ的圖解視圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)的單件式厚輪緣飛輪裝置的示意圖；圖6是在圖5中示出的飛輪裝置中引起的等效應(yīng)カ的圖解視圖；圖7是在圖5中示出的飛輪裝置中引起的徑向應(yīng)カ的圖解視圖；圖8是現(xiàn)有技術(shù)的兩件式厚輪緣飛輪裝置的示意圖；圖9是在圖8中示出的飛輪裝置中引起的等效應(yīng)カ的圖解視圖；圖10是在圖8中示出的飛輪裝置中引起的徑向應(yīng)カ的圖解視圖；圖11是在現(xiàn)有技術(shù)的多層式飛輪裝置中引起的徑向應(yīng)カ的圖解視圖；圖12是可與圖I中示出的慣性能量存儲(chǔ)裝置一起使用的示例性飛輪裝置的示意圖；圖13是在圖12中示出的飛輪裝置中引起的徑向應(yīng)カ的圖解視圖；以及圖14是示出可用于組裝圖I中示出的慣性能量存儲(chǔ)裝置的示例性方法的流程圖。除非另外指出，本文中提供的附圖意味著示出本發(fā)明的關(guān)鍵創(chuàng)造性特征。這些關(guān)鍵創(chuàng)造性特征被認(rèn)為能夠應(yīng)用在包括本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的多種系統(tǒng)中。因而，附圖不意味著包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的、本發(fā)明的實(shí)踐所需的所有常規(guī)特征。部件列表100慣性能量存儲(chǔ)裝置102容納系統(tǒng)104外殼體106沖擊吸收材料108飛輪裝置110飛輪殼體112 軸114電動(dòng)發(fā)電機(jī)116轉(zhuǎn)子磁體117 空腔118定子繞組119空氣間隙120磁性軸承
200現(xiàn)有技術(shù)的單件式薄輪緣飛輪裝置202 轂204 輪緣D外直徑T 厚度C旋轉(zhuǎn)中心206應(yīng)カ梯度208峰值應(yīng)カ矢量210輪緣的徑向最內(nèi)部分V旋轉(zhuǎn)速度212輪緣的徑向最外部分214輪緣的中心部分220等效應(yīng)カ240徑向應(yīng)力300現(xiàn)有技術(shù)的單件式厚輪緣飛輪裝置302 轂304 輪緣D外直徑T 厚度C旋轉(zhuǎn)中心306應(yīng)カ梯度308峰值應(yīng)カ矢量310輪緣的徑向最內(nèi)部分V旋轉(zhuǎn)速度312輪緣的徑向最外部分314輪緣的中心部分320等效應(yīng)カ340徑向應(yīng)力400現(xiàn)有技術(shù)的兩件式厚輪緣飛輪裝置402 轂403輪緣內(nèi)環(huán)404 輪緣405輪緣外環(huán)D外直徑C旋轉(zhuǎn)中心Tl內(nèi)環(huán)的厚度T2外環(huán)的厚度TT輪緣的厚度406在內(nèi)環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度
407在內(nèi)環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量408在外環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度409在外環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量410內(nèi)環(huán)的徑向最內(nèi)部分
411外環(huán)的徑向最內(nèi)部分V旋轉(zhuǎn)速度412內(nèi)環(huán)的徑向最外部分413內(nèi)環(huán)的中心部分414外環(huán)的徑向最外部分415外環(huán)的中心部分416接觸面420等效應(yīng)カ440徑向應(yīng)力500現(xiàn)有技術(shù)的多層式飛輪裝置502 轂504最內(nèi)環(huán)506 第二環(huán)508第三環(huán)510最外環(huán)512在最內(nèi)環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度514在第二環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度516在第三環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度518在最外環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度520在最內(nèi)環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量522在第二環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量524在第三環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量526在最外環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量D外直徑V旋轉(zhuǎn)速度602 轂604軸部分606多個(gè)環(huán)608徑向最內(nèi)環(huán)610 第二環(huán)612徑向最外環(huán)614中間環(huán)620在最內(nèi)環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度622在最內(nèi)環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量624在第二環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度
626在中間環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度628在最外環(huán)中引起的應(yīng)カ梯度630在第二環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量632在中間環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量634在最外環(huán)中引起的峰值應(yīng)カ矢量D外直徑V旋轉(zhuǎn)速度700 方法
702提供多個(gè)固定電繞組704提供可旋轉(zhuǎn)軸706不動(dòng)地聯(lián)接多個(gè)可旋轉(zhuǎn)電繞組708組裝飛輪裝置710提供基本圓柱形的轂712使徑向最內(nèi)環(huán)聯(lián)接到轂上，使得...714同心地繞著徑向最內(nèi)環(huán)而使徑向最外環(huán)聯(lián)接到中間環(huán)上...716使圓柱形轂可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)軸上718將可旋轉(zhuǎn)部分插入到空腔中，使得...
具體實(shí)施例方式在下列說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，將參照許多用語(yǔ)，用語(yǔ)應(yīng)當(dāng)限定成具有下列含義。単數(shù)形式“一”、“ー個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)個(gè)所指對(duì)象，除非上下文另外明確地指出?！翱蛇x的”或“可選地”意味著隨后描述的事件或情況可以發(fā)生或可以不發(fā)生，并且描述包括事件發(fā)生的情形和事件不發(fā)生的情形。如本文在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的，可應(yīng)用近似語(yǔ)言來(lái)修飾可容許變化的任何數(shù)量表示，而不導(dǎo)致其涉及的基本功能的變化。因此，通過(guò)諸如“大約”和“基本”的用語(yǔ)或多個(gè)用語(yǔ)修飾的值不受限于規(guī)定的精確值。在至少ー些情形中，近似語(yǔ)言可對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量該值的儀器的精度。在此和在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，范圍限制可被組合和/或互換，這種范圍被確定并且包括包含在其中的所有子范圍，除非上下文或語(yǔ)言另外指出。本文中描述的示例性系統(tǒng)和方法通過(guò)提供這樣的飛輪裝置而克服已知的飛輪裝置和質(zhì)性能量存儲(chǔ)裝置的缺點(diǎn)該飛輪裝置具有包括旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，該旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有由不同材料形成的多個(gè)層或環(huán)。這種多層式功能分級(jí)限定從飛輪裝置的中心沿徑向向外延伸的遞減密度梯度，并且便于有均勻的徑向應(yīng)カ和環(huán)向應(yīng)力管理。飛輪裝置比已知飛輪以更高的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、以更高的速度運(yùn)行。因此，與占據(jù)相同體積的已知飛輪相比，本文中描述的示例性飛輪便于存儲(chǔ)更多慣性能量和増大能量密度。此外，需要較小數(shù)量的能量存儲(chǔ)單元來(lái)獲得高能量存儲(chǔ)能力，從而便于具有比額外能量存儲(chǔ)裝置的這些設(shè)施更低的運(yùn)行成本的功率供應(yīng)有增大的可靠性。圖I是示例性慣性能量存儲(chǔ)裝置100的示意圖。慣性能量存儲(chǔ)裝置100包括容納系統(tǒng)102。在示例性實(shí)施例中，容納系統(tǒng)102包括外殼體104和多種沖擊吸收材料106，多種沖擊吸收材料106在外殼體104的徑向內(nèi)部同心地分層。慣性能量存儲(chǔ)裝置100還包括將在下面更詳細(xì)地描述的飛輪裝置108，其定位在飛輪殼體110內(nèi)。容納系統(tǒng)102繞著飛輪殼體110延伸。慣性能量存儲(chǔ)裝置100進(jìn)ー步包括沿縱向延伸穿過(guò)裝置100的軸112，其中，飛輪裝置108可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到軸112上。慣性能量存儲(chǔ)裝置100還包括電動(dòng)發(fā)電機(jī)114，電動(dòng)發(fā)電機(jī)114包括聯(lián)接到軸112上的多個(gè)轉(zhuǎn)子磁體116和繞著轉(zhuǎn)子磁體116延伸的多個(gè)定子繞組118。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子磁體116是永磁體。備選地，可使用聯(lián)接到激勵(lì)源上的轉(zhuǎn)子繞組。定子繞組118限定包括空氣間隙119的空腔117。此外，定子繞組118聯(lián)接到電功率源(未示出)上。慣性能量存儲(chǔ)裝置100進(jìn)ー步包括多個(gè)磁性軸承120以便于軸112的徑向和縱向的支承和對(duì)齊。慣性能量存儲(chǔ)裝置100還包括聯(lián)接到外殼體104上的被動(dòng)萬(wàn)向節(jié)系統(tǒng)122。軸112以超過(guò)30000轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)的旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)行。在這種高速運(yùn)行期間，被動(dòng)萬(wàn)向節(jié)系統(tǒng)122便于順從性地(與剛性地相反)支承慣性能量存儲(chǔ)裝置100的其余構(gòu)件。萬(wàn)向節(jié)系統(tǒng)122構(gòu)造成以預(yù)定方式運(yùn)動(dòng)，同時(shí)提供預(yù)定的支承剛度和阻尼，以減小與裝置100的運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的任何動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性的不利影響。在運(yùn)行中，當(dāng)飛輪裝置108最初是靜止的時(shí)，從電功率源對(duì)定子繞組118通電。電 動(dòng)發(fā)電機(jī)114被電動(dòng)化，并且軸112和飛輪裝置108加速到超過(guò)30000rpm的旋轉(zhuǎn)速度。飛輪裝置108存儲(chǔ)呈慣性能量形式的能量。當(dāng)從源到定子繞組118的電功率中斷吋，電動(dòng)發(fā)電機(jī)114轉(zhuǎn)換到發(fā)電機(jī)運(yùn)行模式，并且通過(guò)經(jīng)由轉(zhuǎn)子磁體116將存儲(chǔ)的慣性能量轉(zhuǎn)化為電能而產(chǎn)生電功率。當(dāng)通過(guò)存儲(chǔ)的噴性能量的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生電功率吋，飛輪裝置108減速。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的單件式薄輪緣飛輪裝置200的示意圖。圖3是在飛輪裝置200 (在圖2中示出)中引起的等效應(yīng)カ220的圖解視圖。圖4是在飛輪裝置200 (在圖2中示出)中引起的徑向應(yīng)力240的圖解視圖。參照?qǐng)D2，裝置200包括聯(lián)接到輪緣204上的帶輻轂202。轂202由金屬物質(zhì)形成。輪緣204由環(huán)式纏繞的碳纖維復(fù)合材料形成并且是基本均質(zhì)的。裝置200具有延伸穿過(guò)旋轉(zhuǎn)中心C的大約1.4米(m)(大約4. 6英尺(ft))的外直徑D。輪緣204是單個(gè)環(huán)，其具有大約12. 7厘米(cm)(大約5英寸(in))的厚度T。裝置200構(gòu)造成以大約HOOOrpm的速度旋轉(zhuǎn)。在裝置200的運(yùn)行期間，在輪緣204內(nèi)引起應(yīng)カ梯度206。應(yīng)カ梯度206由在輪緣204的徑向最內(nèi)部分210處引起的峰值應(yīng)カ矢量208部分地限定。峰值應(yīng)カ矢量208根據(jù)裝置200的旋轉(zhuǎn)速度V和外直徑D至少部分地限定。此外，應(yīng)カ梯度206內(nèi)的各個(gè)應(yīng)カ矢量的幅度是在輪緣204的不同元件附近的復(fù)合材料的密度和沿著外直徑D的位置的函數(shù)。因此，外直徑D、旋轉(zhuǎn)速度V和厚度T中的至少ー個(gè)被限定，即，被峰值應(yīng)カ矢量208的幅度限制。輪緣204還包括徑向最外部分212和限定在部分210和212之間的中心部分214。參照?qǐng)D3，處于額定旋轉(zhuǎn)速度V(在圖2中示出)下的輪緣204 (在圖2中示出)內(nèi)的等效應(yīng)カ220的幅度的范圍為在徑向最外部分212處的大約I. 24*106千帕(kPa)(大約
I.81*105磅姆平方英寸(psi),即，大約181千磅(kips)姆平方英寸(ksi))至在徑向最內(nèi)部分210處的大約1.52*106kPa (大約2.21*105psi，SP，大約221ksi)。在輪緣204內(nèi)引起的等效應(yīng)カ220包括環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力。然而，如在下面進(jìn)ー步描述的，環(huán)向應(yīng)力比徑向應(yīng)カ大兩個(gè)到五個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，等效應(yīng)カ220基本是環(huán)向應(yīng)力。在周向上引起環(huán)向應(yīng)力，S卩，這種環(huán)向應(yīng)力在垂直于軸向方向和徑向方向的方向上作用。更具體地，當(dāng)輪緣204的徑向內(nèi)部分企圖沿徑向向外膨脹時(shí)，引起與輪緣204相關(guān)聯(lián)的環(huán)向應(yīng)力。然而，這種向外膨脹被輪緣204的徑向相鄰部分限制。因此，輪緣204的徑向內(nèi)部分經(jīng)歷在輪緣204內(nèi)引起的力，該カ根據(jù)離輪緣204的最外部分的距離作用在較小圓周上。因此，在徑向最內(nèi)部分210處引起的峰值應(yīng)カ矢量208(均在圖2中示出)具有在應(yīng)カ梯度206內(nèi)的最大幅度。參照?qǐng)D4，引起的徑向應(yīng)力240作用在輪緣204 (在圖2中示出)的復(fù)合材料的各個(gè)層片(Ply)(未示出)上。典型地，徑向應(yīng)力的幅度的設(shè)計(jì)極限至少部分地限定為脫層(delamination)應(yīng)力，復(fù)合材料的層片可在超過(guò)該脫層應(yīng)カ時(shí)開(kāi)始分離。處于額定旋轉(zhuǎn)速度V下的輪緣204內(nèi)的徑向應(yīng)力240的幅度的范圍為在徑向最內(nèi)部分210和徑向最外部分212處的大約17kPa(大約2. 50psi, S卩，大約O. 0025ksi)至在中心部分214處的大約2*104kPa (大約2960psi，即，大約2. 96ksi)。因此，輪緣204的脫層應(yīng)カ的幅度在中心部分214 處是大約 2*104kPa (大約 2. 96ksi)。徑向應(yīng)力240的幅度顯著地小于等效應(yīng)カ220 (在圖3中示出)的幅度。因此，等 效應(yīng)カ220在應(yīng)カ梯度206中起主要作用。此外，當(dāng)內(nèi)部部分210接近應(yīng)カ極限時(shí)，輪緣204的剰余部分(尤其是徑向最外部分212)是相對(duì)應(yīng)力不足的。圖5是現(xiàn)有技術(shù)的單件式厚輪緣飛輪裝置300的示意圖。圖6是在飛輪裝置300 (在圖5中示出)中引起的等效應(yīng)カ320的圖解視圖。圖7是在飛輪裝置300 (在圖5中示出)中引起的徑向應(yīng)力340的圖解視圖。參照?qǐng)D5，裝置300包括聯(lián)接到輪緣304的帶輻轂302。轂302由金屬物質(zhì)形成。輪緣304由碳纖維復(fù)合材料形成并且是基本均質(zhì)的。裝置300具有延伸穿過(guò)旋轉(zhuǎn)中心C的大約I. 4m(大約4. 6ft)的外直徑D。輪緣204是單個(gè)環(huán)，其具有大約25. 4cm(大約IOin)的厚度T。因此，輪緣304的厚度是輪緣204 (在圖2中示出)的大約兩倍。裝置300構(gòu)造成以大約HOOOrpm的速度旋轉(zhuǎn)。在裝置300的運(yùn)行期間，在輪緣304內(nèi)引起應(yīng)カ梯度306。應(yīng)カ梯度306由在徑向最內(nèi)部分310處引起的峰值應(yīng)カ矢量308部分地限定。峰值應(yīng)カ矢量308根據(jù)裝置300的旋轉(zhuǎn)速度V和外直徑D至少部分地限定。此外，應(yīng)カ梯度306內(nèi)的各個(gè)應(yīng)カ矢量的幅度是在輪緣304的不同元件附近的復(fù)合材料的密度和沿著外直徑D的位置的函數(shù)。因此，外直徑D、旋轉(zhuǎn)速度V和厚度T中的至少ー個(gè)被限定，S卩，被峰值應(yīng)カ矢量308的幅度限制。輪緣304還包括徑向最外部分312和限定在部分310和312之間的中心部分314。參照?qǐng)D6，處于額定旋轉(zhuǎn)速度V(在圖5中示出)下的輪緣304(在圖5中示出)內(nèi)的等效應(yīng)カ320的幅度的范圍為在徑向最外部分312處的大約1.01*106kPa(大約1.47*105psi，S卩，大約147ksi)至在徑向最內(nèi)部分210處的大約I. 26*106kPa (大約1.83*105 8し目卩，大約1831^丨)。在輪緣304內(nèi)引起的等效應(yīng)カ320基本是環(huán)向應(yīng)力。此夕卜，在輪緣304中引起的等效應(yīng)カ320小于在輪緣204 (在圖2中示出)中引起的等效應(yīng)カ220。參照?qǐng)D7，引起的徑向應(yīng)力340作用在輪緣304 (在圖5中示出)的復(fù)合材料的各個(gè)層(未示出)上。處于額定旋轉(zhuǎn)速度V下的輪緣304內(nèi)的徑向應(yīng)力340的幅度的范圍為在徑向最內(nèi)部分310和徑向最外部分312處的大約23. 7kPa(大約3. 4psi，即，大約O. 0034ksi)至在中心部分314處的大約6. 4*104kPa(大約9330psi,即，大約9. 33ksi)。因此，輪緣304的脫層應(yīng)カ的幅度在中心部分314處是大約6. 4*104kPa (大約9. 33ksi)，這是在中心部分214處的輪緣204(均在圖2中示出)的脫層應(yīng)カ的值的大約三倍。徑向應(yīng)力340的幅度顯著地小于等效應(yīng)カ320 (在圖6中示出)的幅度。因此，等效應(yīng)カ320在應(yīng)カ梯度306中起主要作用。此外，當(dāng)內(nèi)部部分310接近應(yīng)カ極限時(shí)，輪緣304的剰余部分(尤其是徑向最外部分312)是相對(duì)應(yīng)力不足的。圖8是現(xiàn)有技術(shù)的兩件式厚輪緣飛輪裝置400的示意圖。圖9是在飛輪裝置400 (，在圖8中示出)中引起的等效應(yīng)カ420的圖解視圖。圖10是在飛輪裝置400 (在圖8中示出)中引起的徑向應(yīng)力440的圖解視圖。參照?qǐng)D8，裝置400包括聯(lián)接到輪緣404上的帶輻轂402。轂402由金屬物質(zhì)形成。輪緣404包括兩個(gè)同心的輪緣層或環(huán)，即，輪緣內(nèi)環(huán)403和輪緣外環(huán)405。環(huán)403和405 ニ者由碳纖維復(fù)合材料形成并且是基本均質(zhì)的。此外，關(guān)于成分，環(huán)403和405是基本相似的。裝置400具有延伸穿過(guò)旋轉(zhuǎn)中心C的大約I. 4m(大約4. 6ft)的外直徑D。輪緣內(nèi)環(huán)403和輪緣外環(huán)405中的各個(gè)具有大約12. 7cm(大約5in)的厚度T1和T2。因此，輪緣404具有 大約25. 4cm(大約IOin)的總厚度Ττ。輪緣404的厚度是輪緣204(在圖2中示出)的兩倍，并且具有與輪緣304(在圖5中示出)的厚度基本相似的厚度。裝置400構(gòu)造成以大約HOOOrpm的速度旋轉(zhuǎn)。在裝置400的運(yùn)行期間，在輪緣內(nèi)環(huán)403內(nèi)引起應(yīng)カ梯度406。應(yīng)カ梯度406由在內(nèi)環(huán)403的徑向最內(nèi)部分410處引起的峰值應(yīng)カ矢量407部分地限定。此夕卜，在裝置400的運(yùn)行期間，在輪緣外環(huán)405內(nèi)引起應(yīng)カ梯度408。應(yīng)カ梯度408由在外環(huán)405的徑向最內(nèi)部分411處引起的峰值應(yīng)カ矢量409部分地限定。應(yīng)カ梯度406比應(yīng)カ梯度408更陡蛸。峰值應(yīng)カ矢量409的幅度大于峰值應(yīng)カ矢量407的幅度。峰值應(yīng)カ矢量407和409 二者根據(jù)裝置400的旋轉(zhuǎn)速度V、分別在徑向最內(nèi)部分410和411附近的復(fù)合材料的密度和沿著外直徑D的相關(guān)聯(lián)位置至少部分地限定。旋轉(zhuǎn)速度V和用于內(nèi)環(huán)403和外環(huán)504的復(fù)合材料的密度分別是基本相似的。因此，環(huán)403和405內(nèi)的應(yīng)カ的幅度主要是從旋轉(zhuǎn)中心C延伸直到外直徑D的極限的相關(guān)聯(lián)距離的函數(shù)。內(nèi)環(huán)403還包括徑向最外部分412和中心部分413。外環(huán)405包括徑向最外部分414和中心部分415。內(nèi)環(huán)403的徑向最外部分412和外環(huán)405的徑向最內(nèi)部分411限定接觸面416。參照?qǐng)D9，處于額定旋轉(zhuǎn)速度V(在圖8中示出)下的內(nèi)環(huán)403內(nèi)的等效應(yīng)カ420的幅度的范圍為在徑向最內(nèi)部分410處的大約7. 6*105kPa(大約I. 10*105psi，或大約IlOksi)至在徑向最外部分412處的大約9. 65*105kPa(大約I. 40*105psi,或大約140ksi)。此外，在外環(huán)405內(nèi)引起的等效應(yīng)カ420的范圍為在徑向最外部分414處的大約I. 27*106kPa(大約1.85*105psi，或大約185ksi)至在徑向最內(nèi)部分411處的大約
1.56*106kPa (大約2. 27*105psi，或大約227ksi)。在輪緣404內(nèi)引起的等效應(yīng)カ420基本是環(huán)向應(yīng)カ。參照用于單件式薄輪緣飛輪裝置200的圖2至4和用于單件式厚輪緣飛輪裝置300的圖5至7，使裝置200的厚度T(大約12. 7cm(5in))大致加倍以獲得裝置300的厚度T(大約25.4cm(10in))便于在其中獲得大約三倍的徑向拉伸應(yīng)カ或脫層應(yīng)力。例如，在裝置200的輪緣204的徑向最外部分212處，徑向拉伸應(yīng)力240是大約2*104kPa(大約
2.9ksi)。與此相反，在裝置300的輪緣304的徑向最外部分312處，徑向拉伸應(yīng)力340是大約6*104kPa(大約9. 3ksi)。圖4和圖7表明，針對(duì)徑向應(yīng)カ而與輪緣204相比，這樣ー個(gè)因子(三)針對(duì)徑向應(yīng)カ340在整個(gè)輪緣304中是一致的。另外，參照用于飛輪裝置200的圖2至4和用于飛輪裝置300的圖5至7，分別在徑向最內(nèi)部分210和310附近分別一致地引起環(huán)向應(yīng)力或等效應(yīng)カ220和320的最大值。大體上，裝置300的引起的應(yīng)カ比裝置200的那些引起的應(yīng)カ略低20%。因此，大體上，使輪緣的厚度簡(jiǎn)單地加倍導(dǎo)致應(yīng)力幅度減小小于20%。參照用于飛輪裝置200的圖2至4、用于飛輪裝置300的圖5至7和用于兩件式厚輪緣飛輪裝置400的圖8至10，各自具有大約12. 7 cm (5in)的厚度T以限定大約25. 4cm(10in)的輪緣404的被聯(lián)接的兩個(gè)徑向相鄰環(huán)403和405便于獲得在幅度方面與應(yīng)力240相似的徑向拉伸應(yīng)カ440。值得注意地，在內(nèi)環(huán)403內(nèi)引起的應(yīng)カ440顯著地小于在外環(huán)405、輪緣204和輪緣304中引起的應(yīng)カ440。因此，大體上，這種比較建議總輪緣厚度可利用多個(gè)層來(lái)最有效地増大。此外，對(duì)于裝置400，外環(huán)405的峰值環(huán)向應(yīng)カ409比內(nèi)環(huán) 403的峰值環(huán)向應(yīng)カ407大大約50%。大體上，多層式飛輪組件的輪緣的最大速度將被最重地加載的層的峰值環(huán)向應(yīng)カ限制。因此，這種比較建議期望使各個(gè)層均勻地加應(yīng)カ到材料允許的最大水平。參照?qǐng)D10，引起的徑向應(yīng)力440分別作用在內(nèi)環(huán)403和外環(huán)405的復(fù)合材料的各個(gè)層(未示出)上。處于額定旋轉(zhuǎn)速度V下的內(nèi)環(huán)403內(nèi)的徑向應(yīng)力440的幅度的范圍為在接觸面416處的大約-7. 37kPa(大約-1069psi，或-I. 07ksi)至在中心部分413處的大約1.76*104kPa(大約2550psi，或2.6ksi)。負(fù)數(shù)指示，相關(guān)聯(lián)的徑向應(yīng)力矢量(未示出)是壓縮性的，并且在為拉伸性的非負(fù)值的相反方向上定向。此外，處于額定旋轉(zhuǎn)速度V下的外環(huán)40內(nèi)的徑向應(yīng)力440的幅度的范圍為在接觸面416處的大約_7. 37kPa(大約-1069psi，或-I. 07ksi)至在中心部分415處的大約I. 76*104kPa(大約2550psi或
2.6ksi)。因此，內(nèi)環(huán)403和外環(huán)405的脫層應(yīng)カ的幅度分別在中心部分413和415處分別是大約I. 76*104kPa(大約2. 6ksi)，這大約是輪緣204的在中心部分214 (均在圖2中示出)處的脫層應(yīng)カ的值。徑向應(yīng)力440的幅度顯著地小于等效應(yīng)カ420 (在圖9中示出)的幅度。因此，等效應(yīng)カ420在應(yīng)カ梯度406和408中起主要作用。此外，當(dāng)外環(huán)405的內(nèi)部部分411接近應(yīng)カ極限時(shí)，輪緣404的剩余部分(尤其是徑向最內(nèi)部分410或內(nèi)環(huán)403)是相對(duì)應(yīng)力不足的。圖11是在現(xiàn)有技術(shù)的多層式飛輪裝置500中引起的應(yīng)カ的圖解視圖。裝置500包括帶輻轂502。裝置500與裝置400 (在圖8中示出)相似，除了裝置500包括四個(gè)層或環(huán)(即，第一或最內(nèi)環(huán)504、第二環(huán)506、第三環(huán)508和第四或最外環(huán)510)之外。所有的環(huán)504至510由碳纖維復(fù)合材料形成，是基本均質(zhì)的并且被聯(lián)接在一起。此外，關(guān)于成分，環(huán)504至510是基本相似的。在裝置500的運(yùn)行期間，分別在環(huán)504至510內(nèi)離散地引起應(yīng)カ梯度512、514、516和518。應(yīng)カ梯度512至518中的各個(gè)分別由峰值應(yīng)カ矢量520、522、524和526部分地限定。應(yīng)カ梯度512至518中的各個(gè)的斜度根據(jù)離轂502的增大的距離而減小。此外,峰值應(yīng)力矢量520至526的幅度根據(jù)離轂502的増大的距離而増大。因此，旋轉(zhuǎn)速度V和/或外直徑D被最外環(huán)510的材料性質(zhì)限制。此外，環(huán)504至508是相對(duì)應(yīng)力不足的，并且可在達(dá)到相同的峰值應(yīng)カ極限之前比最外環(huán)510以更高的旋轉(zhuǎn)速度V旋轉(zhuǎn)。然而，因?yàn)榄h(huán)504至510被聯(lián)接在一起，并且慣量是質(zhì)量和速度的函數(shù)，所以為了増大各個(gè)應(yīng)力不足環(huán)的慣量，因而應(yīng)當(dāng)增大質(zhì)量。圖12是可與慣性能量存儲(chǔ)裝置100(在圖I中示出)一起使用的示例性飛輪裝置108的示意圖。在示例性實(shí)施例中，飛輪裝置108包括由具有轂密度的金屬材料形成的基本圓柱形的轂602。轂602與軸112的部分604整體地形成。飛輪裝置108還包括繞著轂602同心地設(shè)置的多個(gè)環(huán)606。多個(gè)環(huán)606包括徑向最內(nèi)環(huán)608,徑向最內(nèi)環(huán)608由第一材料形成并且具有第一密度。第一密度小于轂密度。第一材料可以是包括用第一環(huán)氧物質(zhì)浸潰的第一多個(gè)碳纖維的復(fù)合材料，其中，第一多個(gè)碳纖維分布成限定第一密度。備選地，第一材料可包括分布成至少部分地限定第一密度的至少ー種金屬物質(zhì)。此外，備選地，第一材料可以是使飛輪裝置108和慣性能量存儲(chǔ)裝置100能夠如在本文中描述的那樣運(yùn)行的任何物質(zhì)或物質(zhì)的組合。在示例性實(shí)施例中，徑向最內(nèi)環(huán)608通過(guò)干涉配合聯(lián)接到轂602上。多個(gè)環(huán)606還包括第二環(huán)610，第二環(huán)610由第二材料形成并且具有第二密度。第 ニ材料可以是包括用第二環(huán)氧物質(zhì)浸潰的第二多個(gè)碳纖維的復(fù)合材料，其中，第二多個(gè)碳纖維分布成限定第二密度。第二環(huán)氧物質(zhì)可與第一環(huán)氧物質(zhì)相似。備選地，第二材料可包括分布成至少部分地限定第二密度的至少ー種金屬物質(zhì)。此外，備選地，第二材料可以是使飛輪裝置108和慣性能量存儲(chǔ)裝置100能夠如在本文中描述的那樣運(yùn)行的任何物質(zhì)或物質(zhì)的組合。此外，第二密度小于第一密度。在示例性實(shí)施例中，第二環(huán)610通過(guò)干涉配合聯(lián)接到徑向最內(nèi)環(huán)608上。多個(gè)環(huán)606進(jìn)ー步包括徑向最外環(huán)612，徑向最外環(huán)612由第三材料形成并且具有第三密度。第三材料可以是包括用第三環(huán)氧物質(zhì)浸潰的第三多個(gè)碳纖維的復(fù)合材料，其中，第三多個(gè)碳纖維分布成限定第三密度。第三環(huán)氧物質(zhì)可與第一環(huán)氧物質(zhì)相似。備選地，第三材料可包括分布成至少部分地限定第三密度的至少ー種金屬物質(zhì)。此外，備選地，第三材料可以是使飛輪裝置108和慣性能量存儲(chǔ)裝置100能夠如在本文中描述的那樣運(yùn)行的任何物質(zhì)或物質(zhì)的組合。此外，第三密度小于第二密度。多個(gè)環(huán)606還包括多個(gè)中間環(huán)614，其中，環(huán)中的各個(gè)與環(huán)608、610和612相似，除了材料和它們的相關(guān)聯(lián)密度之外。用于中間環(huán)614的材料和它們的相關(guān)聯(lián)密度預(yù)定成與環(huán)608、610和612協(xié)作，以通過(guò)限定從轂602沿徑向向外延伸到徑向最外環(huán)612的遞減密度梯度而使多層式功能分級(jí)成為可能。多個(gè)中間環(huán)614中的各個(gè)環(huán)可以是包括用預(yù)定環(huán)氧物質(zhì)浸潰的預(yù)定的多個(gè)碳纖維的復(fù)合材料，其中，預(yù)定的多個(gè)碳纖維分布成限定各個(gè)中間環(huán)614的預(yù)定密度。備選地，多個(gè)中間環(huán)614中的各個(gè)環(huán)可包括這樣的材料該材料包括分布成至少部分地限定中間密度的至少ー種金屬物質(zhì)。此外，備選地，多個(gè)中間環(huán)614可包括使飛輪裝置108和慣性能量存儲(chǔ)裝置100能夠如在本文中描述的那樣運(yùn)行的任何物質(zhì)或物質(zhì)的組合。在示例性實(shí)施例中，多個(gè)環(huán)606中的各個(gè)環(huán)通過(guò)干涉配合聯(lián)接到各個(gè)相鄰環(huán)上。在示例性實(shí)施例中，飛輪裝置108包括七個(gè)環(huán)606。備選地，飛輪裝置108包括使飛輪裝置108和慣性能量存儲(chǔ)裝置100能夠如在本文中描述的那樣運(yùn)行的任何數(shù)量的環(huán)606。圖13是在飛輪裝置108中引起的徑向應(yīng)力650的圖解視圖。為了清楚起見(jiàn)，僅示出四個(gè)環(huán)606，并且更具體地，僅示出ー個(gè)中間環(huán)614。如上所述，更靠近轂602的環(huán)606中的各個(gè)比相鄰徑向外環(huán)606具有更高的密度。徑向最內(nèi)環(huán)608具有大于第二環(huán)610的密度但是小于轂602的密度的密度。在飛輪裝置108的運(yùn)行期間，在徑向最內(nèi)環(huán)608內(nèi)引起應(yīng)カ梯度620。如上所述，應(yīng)カ梯度620由在徑向最內(nèi)環(huán)608內(nèi)引起的峰值應(yīng)カ矢量622部分地限定。相似地，在飛輪裝置108的運(yùn)行期間，在第二環(huán)610、中間環(huán)614和徑向最外環(huán)612中離散地引起應(yīng)カ梯度624、626和628。應(yīng)カ梯度624、626和628中的各個(gè)分別由峰值應(yīng)力矢量630、632和634部分地限定。應(yīng)カ梯度620、624、626和618中的各個(gè)的斜度是基本相似的，與離轂602的增大的距離無(wú)關(guān)。此外，峰值應(yīng)カ矢量622、630、632和624的幅度是基本相似的，與離轂602的増大的距離無(wú)關(guān)。因此，所有環(huán)606可基本均勻地加應(yīng)カ到預(yù)定極限，因此，多個(gè)環(huán)606將不是顯著應(yīng)力不足的。此外，旋轉(zhuǎn)速度V和/或外直徑D不被任何ー個(gè)環(huán)606的材料性質(zhì)限制，而是這種速度V和直徑D的極限對(duì)所有環(huán)606而言是基本相同的。因此，環(huán)606可以以非常平均的密度以相似的旋轉(zhuǎn)速度V旋轉(zhuǎn)，以增大飛輪裝置108的慣量。此外，環(huán)606的厚度可確定成使得以預(yù)定速度獲得與預(yù)定材料相關(guān)聯(lián)的最大可允許環(huán)向應(yīng)力。因此，對(duì)于給定體積，増大的總慣量會(huì)増大可存儲(chǔ)在給定空間中的能量。 圖14是示出可用于組裝慣性能量存儲(chǔ)裝置100(在圖I中示出)的示例性方法的流程圖。在示例性實(shí)施例中，提供702限定空腔117(在圖I中示出)的多個(gè)固定電繞組(即，定子繞組)118 (在圖I中示出)。提供704可旋轉(zhuǎn)軸112(在圖I中示出)，并且將可旋轉(zhuǎn)磁體(即，轉(zhuǎn)子磁體)116 (在圖I中示出)不動(dòng)地聯(lián)接706到可旋轉(zhuǎn)軸112上。通過(guò)提供710基本圓柱形的轂602 (在圖12中示出)而組裝708飛輪裝置108。將徑向最內(nèi)環(huán)608 (在圖12中示出)聯(lián)接712到轂602上，使得徑向最內(nèi)環(huán)608繞著轂602同心地設(shè)置。徑向最內(nèi)環(huán)608包括具有第一密度的第一材料。同心地繞著徑向最內(nèi)環(huán)608而將徑向最外環(huán)612 (在圖12中示出)聯(lián)接714到中間環(huán)614上。徑向最外環(huán)612包括具有第二密度的第二材料。第一密度大于第二密度。將圓柱形轂602可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接716到可旋轉(zhuǎn)軸112上，并且將可旋轉(zhuǎn)軸112插入718到空腔117中，使得定子繞組118繞著轉(zhuǎn)子磁體116的至少一部分延伸。以上描述的用于慣性能量存儲(chǔ)裝置的飛輪裝置提供用于提高這種裝置的能量存儲(chǔ)能力的成本有效且可靠的方法。特別地，本文中描述的裝置包括旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有由不同材料形成的多個(gè)層或環(huán)。這種多層式功能分級(jí)限定從飛輪裝置的中心沿徑向向外延伸的遞減密度梯度，并且便于對(duì)各個(gè)層有均勻的徑向應(yīng)カ和環(huán)向應(yīng)力管理。因此，本文中描述的示例性飛輪便于存儲(chǔ)増大的慣性能量并且便于增大能量存儲(chǔ)密度。此外，需要較小數(shù)量的能量存儲(chǔ)單元來(lái)獲得高能量存儲(chǔ)能力，從而便于具有較低安裝和運(yùn)行成本的功率供應(yīng)有增大的可靠性。在上面詳細(xì)地描述用于慣性能量存儲(chǔ)裝置的飛輪裝置的系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例。系統(tǒng)和方法不受限于在本文中描述的具體實(shí)施例，而是系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方法的步驟可獨(dú)立地并且與在本文中描述的其它構(gòu)件和/或步驟分開(kāi)地利用。例如，系統(tǒng)和方法還可與其它的旋轉(zhuǎn)式系統(tǒng)和方法組合起來(lái)使用，并且不受限于僅以如在本文中描述的用于慣性能量存儲(chǔ)裝置的飛輪裝置來(lái)實(shí)踐。相反地，示例性實(shí)施例可與許多其它的旋轉(zhuǎn)式系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)合起來(lái)實(shí)施和利用。雖然可在一些附圖而未在其它的附圖中示出本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的具體特征，但是這僅為了方便起見(jiàn)。此外，參照以上描述中的“一個(gè)實(shí)施例”不意圖解釋為排除也結(jié)合了敘述的特征的額外實(shí)施例的存在。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖的任何特征可與任何其它的附圖的任何特征組合起來(lái)參照和/或聲明。此書(shū)面描述使用了實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這樣的其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元素，或如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求的范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種飛輪裝置(108)，包括 基本圓柱形的轂(602)； 徑向內(nèi)環(huán)￠08/614)，其包括具有第一密度的第一材料；以及 徑向外環(huán)￠12/614)，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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛輪裝置(108)，其特征在于，所述轂(602)包括具有第三密度的第三材料，所述第三密度大于所述第一密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛輪裝置(108)，其特征在于，所述轂(602)包括金屬材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛輪裝置(108)，其特征在于，所述第一材料包括用第一環(huán)氧物質(zhì)浸潰的第一多個(gè)碳纖維，所述第一多個(gè)碳纖維分布成限定所述第一密度，并且所述第ニ材料包括用第二環(huán)氧物質(zhì)浸潰的第二多個(gè)碳纖維，所述第二多個(gè)碳纖維分布成限定所述第二密度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛輪裝置(108)，其特征在于，所述第一材料包括分布成至少部分地限定所述第一密度的至少ー種金屬物質(zhì)，并且所述第二材料包括用環(huán)氧物質(zhì)浸潰的多個(gè)碳纖維，所述多個(gè)碳纖維分布成限定所述第二密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飛輪裝置(108)，其特征在于，所述飛輪裝置(108)進(jìn)ー步包括定位在所述徑向內(nèi)環(huán)(608)和所述徑向外環(huán)(612)之間的至少ー個(gè)中間環(huán)￠14)，所述至少ー個(gè)中間環(huán)包括具有這樣的密度的材料所述密度至少部分地限定從所述轂(602)沿徑向向外延伸到所述徑向外環(huán)的遞減密度梯度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的飛輪裝置(108)，其特征在于，所述徑向內(nèi)環(huán)(608)通過(guò)干涉配合聯(lián)接到所述轂(602)上，并且各個(gè)所述環(huán)(608/612/614)通過(guò)干涉配合聯(lián)接到各個(gè)相鄰環(huán)上。
8.—種慣性能量存儲(chǔ)裝置(100)，包括 多個(gè)固定電繞組(118)； 可旋轉(zhuǎn)軸(112)； 多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體(116)，其聯(lián)接到所述可旋轉(zhuǎn)軸上，其中，所述多個(gè)固定電繞組繞著所述多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體的至少一部分延伸；以及飛輪裝置(108)，其包括 基本圓柱形的轂￠02)，其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述可旋轉(zhuǎn)軸上； 徑向內(nèi)環(huán)￠08/614)，其包括具有第一密度的第一材料；以及 徑向外環(huán)￠12/614)，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的慣性能量存儲(chǔ)裝置(100)，其特征在于，所述轂(602)包括具有第三密度的第三材料，所述第三密度大于所述第一密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的慣性能量存儲(chǔ)裝置(100)，其特征在于，所述轂包括金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及慣性能量存儲(chǔ)裝置及其組裝方法。一種慣性能量存儲(chǔ)裝置(100)，其包括多個(gè)固定電繞組(118)、可旋轉(zhuǎn)軸(112)和聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)軸上的多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體(116)。多個(gè)固定電繞組繞著多個(gè)可旋轉(zhuǎn)磁體的至少一部分延伸。慣性能量存儲(chǔ)裝置還包括飛輪裝置(108)，飛輪裝置(108)包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)軸上的基本圓柱形的轂(602)。飛輪裝置還包括徑向內(nèi)環(huán)(608/614)，徑向內(nèi)環(huán)(608/614)包括具有第一密度的第一材料。飛輪裝置進(jìn)一步包括徑向外環(huán)(612/614)，徑向外環(huán)(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。
文檔編號(hào)H02K7/02GK102868251SQ20121032368
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
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