[发明专利]用于储存动能的装置

说明书

本发明涉及用于储存动能的装置，该装置具有在壳体(10)中的飞轮(18)。飞轮(18)经由轴(16)被安装在壳体(10)中。提供了电动发电机单元(22)，用于储存能量以及用于能量回收。为了提高效率，用于抽空内部(14)的真空泵(24)被布置在壳体(10)中。真空泵(24)被布置在轴(16)上。

【技术领域】

本发明涉及一种用于储存动能的装置。

【背景技术】

特别是由于再生能源比例不断增加，供电网络中存在大的波动，从而连续供电可能得不到保证。为了补偿这种供应波动，需要安装储能装置。为了储存能量，已知的是提供飞轮。这种飞轮被布置在轴上并连接到电动发电机单元。使用电动发电机组，可以一方面驱动飞轮，另一方面可以使用旋转飞轮用于能量回收。储存能量的效率在很大程度上取决于系统自身的能源需求。

例如从DE 10 2012 110 691中已知的是在壳体中布置飞轮并在壳体内产生真空。由于真空的产生，用于储存动能的装置的效率增加。DE 10 2012 110 691建议飞轮的部件直接设计为真空泵。为此目的，飞轮的表面设置有类似槽形的通道，从而在气缸侧，飞轮的作用类似于霍尔维克(Holwekes)级的转子，同时它充当前端侧上的西格班(Siegbahn)级。这种布置不允许在布置了飞轮的壳体内产生低真空或极低压力。然而，可以通过降低压力来提高装置的效率。

在DE 10 2012 110 691中描述的用于储存动能的装置还具有以下缺点：由于飞轮的高速旋转而产生的离心力，并且因此旋转体的膨胀非常大。这些力是速度依赖型的，并且因此也对在提供输送螺纹的通道的霍尔维克级处的飞轮的间隙比有影响。因此，有必要在通道腹板处提供相对较大的密封间隙，以避免由转子与定子之间的接触的损坏，因而降低了泵的效率。

此外，DE 10 2012 110 691中的缺点是在转子表面的许多区域中提供通道。这个泵机构是一个摩擦真空泵。因此，为了提高效率，在实际上应避免摩擦的区域产生摩擦。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于以提高的效率储存动能的装置。

该目的分别根据具有权利要求1和16的特征的本发明来实现。

用于储存动能的装置包括飞轮。飞轮被布置在壳体的内部中，其中壳体包括壳本体和壳体盖。轴连接到飞轮。轴被间接或直接支撑在壳体中。特别优选地是使用磁性轴承来实现支撑，因为装置的能量消耗可以被降低并且因此效率可以被改善。此外，用于储存动能的装置包括电动发电机单元。该电动发电机一方面用于驱动飞轮，另一方面用于回收能量。该单元可以是使得相同的组件既可以用作电动机又可以用作发电机。可能地，这些也可能是单独的组件。此外，真空泵被布置在壳体中以抽空内部。该真空泵优选地将泵送的气体输送到前级泵，然后压缩大气。根据本发明，特别优选的是，利用该能量储存装置提供由具有叶片几何形状的涡轮轴向压缩机和优选为霍尔维克，盖德(Gaede)或西格班级的形式的气体摩擦压缩机形成的真空泵，该真空泵被布置在飞轮的轴上。这具有根据本发明的以下优点：较低的离心力作用在独立于飞轮的真空泵的部件上。

在本发明的优选实施例中，真空泵被形成为单独的部件并被布置在轴上。特别地，泵的基本部件因此不是飞轮的部分，从而可以优选地就它们的设计，它们的布置，使用的材料等来配置真空泵的这些部件，使得在其上作用的离心力引起相对小的变形或者使得泵的效率受到这种变形的影响尽可能小。具体地，在该实施例中，真空泵被设计成单独的部件并布置在轴上，其具有以下优点：由于在轴上的布置而减小了作用在真空泵上的离心力，并且此外，可以对应于离心力作用来改进泵设计。

在特别优选的实施例中，真空泵至少部分地被布置在外壳内。这里，外壳优选地是由纤维增强的塑料材料制成或者包括纤维增强的塑料材料。这具有在重量低时可以实现高稳定性的优点。因此，即使在高离心力下，外壳用于尽可能精确地限定真空泵部件的布置，使得泵具有高效率或者离心力的效率受尽可能小地受影响。