[发明专利]用于复合材料飞轮储能装置的设备

权利要求书

1.一种用于复合材料飞轮储能装置的设备，其包括：

用于电动机/发电机的中空的圆柱形飞轮，

所述飞轮由复合材料形成，所述复合材料包含有基质材料和纤维，所述纤维至少部分地围绕所述飞轮沿着圆周方向取向并且嵌入所述基质材料中，

所述飞轮具有纵向转动轴线、径向内表面、径向外表面以及在所述径向内表面与所述径向外表面之间的径向厚度，

所述飞轮围绕所述纵向转动轴线的转动在所述纤维中沿着所述圆周方向产生环向应力，并且在所述基质材料中沿着所述径向方向产生穿透厚度的应力，所述纤维的材料特性和所述基质材料的材料特性使得所述飞轮围绕所述纵向转动轴线以高到足以产生所述飞轮的结构失效的转动速度的转动产生沿着所述径向方向的所述基质材料的失效，而不产生沿着所述圆周方向的所述纤维的失效，这种转动速度是第一转动速度；和

多个质量负载，所述多个质量负载在沿着所述纵向转动轴线的纵向分段处围绕所述飞轮的径向内表面圆周地分配并且联接到所述飞轮的径向内表面，所述飞轮的转动促使所述多个质量负载中的每个质量负载都在所述飞轮的径向内表面上产生径向向外指向的力，该向外指向的力起作用以减小所述基质材料中的最大穿透厚度的应力，使得高到足以在所述纵向分段中产生所述飞轮的结构失效的转动速度产生沿着所述圆周方向的纤维的失效，而不产生沿着所述径向方向的基质材料的失效，这种转动速度是比所述第一转动速度大的第二转动速度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，每个质量负载都由永磁材料形成。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，每个质量负载都由惰性材料形成。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个质量负载是多个第一质量负载，并且所述纵向分段是第一纵向分段，并且所述设备还包括多个第二质量负载，所述多个第二质量负载在沿着所述纵向转动轴线的第二纵向分段处围绕所述飞轮的径向内表面圆周地分配并且联接到所述飞轮的径向内表面，所述飞轮的转动促使所述多个第二质量负载中的每个第二质量负载在所述飞轮的径向内表面上产生径向向外指向的力，该向外指向的力起作用以减小所述基质材料中的最大穿透厚度的应力，使得所述基质材料不会在所述第二转动速度下在所述第二纵向分段处沿着所述径向方向失效。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多个第一质量负载中的每个第一质量负载都由永磁材料形成，并且所述多个第二质量负载中的每个第二质量负载都由永磁材料形成。

6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多个第一质量负载中的每个第一质量负载都由永磁材料形成，并且所述多个第二质量负载中的每个第二质量负载都由惰性材料形成。

7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多个第一质量负载和所述多个第二质量负载中的每个质量负载都由永磁材料形成并且具有磁极性，所述多个第一质量负载和所述多个第二质量负载中的每个质量负载的磁极性围绕所述飞轮圆周地交替，所述多个第一质量负载中的每个第一质量负载都布置成与所述多个第二质量负载中的相对应第二质量负载轴向对准并且具有沿着与所述多个第二质量负载中的所述相对应第二质量负载的磁极性相同的方向取向的磁极性，所述多个第一质量负载与所述多个第二质量负载轴向地间隔开以在两者之间限定轴向定子间隙，所述轴向定子间隙具有纵向间隙长度，并且所述设备还包括定子，所述定子具有布置在其上的多个导电绕组，并且具有比所述纵向间隙长度小的轴向厚度，所述定子布置成与所述飞轮有操作的关系，以便使所述导电绕组的至少一部分在所述轴向定子间隙中轴向地布置在所述多个第一质量负载与所述多个第二质量负载之间，使得所述飞轮相对于所述定子的转动在所述导电绕组中产生电流的流动。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，每个质量负载都具有圆周尺寸、轴向尺寸和径向尺寸，并且其中，每个质量负载的每种尺寸都是基本相同的。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，每个质量负载都配置成当所述飞轮以所述第二转动速度转动时维持其结构完整性。