RU132639U1 - BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY - Google Patents

BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY Download PDF

Info

Publication number
RU132639U1
RU132639U1 RU2012117517/07U RU2012117517U RU132639U1 RU 132639 U1 RU132639 U1 RU 132639U1 RU 2012117517/07 U RU2012117517/07 U RU 2012117517/07U RU 2012117517 U RU2012117517 U RU 2012117517U RU 132639 U1 RU132639 U1 RU 132639U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy storage
battery
storage device
flywheel
storage devices
Prior art date
Application number
RU2012117517/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нурбей Владимирович Гулиа
Original Assignee
Кацай Александр Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кацай Александр Владимирович filed Critical Кацай Александр Владимирович
Priority to RU2012117517/07U priority Critical patent/RU132639U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU132639U1 publication Critical patent/RU132639U1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

1. Батарейный электромаховичный накопитель энергии, включающий обратимую электромашину с системой управления, постоянно подключенную или периодически кинематически подключаемую к выходному валу маховичного накопителя энергии, отличающийся тем, что маховичный накопитель энергии выполнен в виде батареи отдельных накопителей энергии, соединенных последовательно с компенсацией несоосностей и размещенных в одном герметичном вакуумированном корпусе с одним герметичным уплотнением для выходного вала.2. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что батарея составлена из отдельных маховичных накопителей энергии с горизонтальной осью вращения маховиков.3. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что батарея составлена из отдельных маховичных накопителей энергии с вертикальной осью вращения маховика.4. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что единый герметичный вакуумированный корпус батареи составлен из корпусов отдельных накопителей, герметично соединенных между собой торцами, причем крайние торцы первого и последнего маховичных накопителей энергии закрыты герметичными крышками, одна из которых глухая, а другая снабжена герметичным уплотнением для выходного вала.5. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что герметичное уплотнение выполнено в виде магнитожидкостного уплотнения.1. Battery electro-fly energy storage device, including a reversible electric machine with a control system, permanently connected or periodically kinematically connected to the output shaft of the flywheel energy storage device, characterized in that the flywheel energy storage device is made in the form of a battery of individual energy storage devices connected in series with misalignment compensation and placed in one sealed evacuated housing with one hermetic seal for the output shaft. 2. The battery electromachic energy storage device according to claim 1, characterized in that the battery is composed of separate flywheel energy storage devices with a horizontal axis of rotation of the flywheels. The battery electric flywheel energy storage device according to claim 1, characterized in that the battery is composed of separate flywheel energy storage devices with a vertical axis of rotation of the flywheel. The battery electro-fly energy storage device according to claim 1, characterized in that the single sealed evacuated battery case is composed of individual drive bodies sealed together by ends, the extreme ends of the first and last flywheel energy storage devices being sealed with sealed covers, one of which is blind and the other equipped with a tight seal for the output shaft. 5. Battery electromachic energy storage device according to claim 1, characterized in that the hermetic seal is made in the form of a magneto-liquid seal.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к области машиностроения и может использоваться в энергетике.The utility model relates to the field of engineering and can be used in the energy sector.

Уровень техникиState of the art

Известна конструкция электромаховичного накопителя энергии, включающая стационарный герметичный вакуумированный корпус с размещенным в нем на опорах вращения маховиком, кинематически периодически соединяемым с ротором обратимой электромашины (см., например, книгу Н.В.Гулиа «Удивительная механика», М., ЭНАС, 2005 г., стр.94). Эта конструкция принята за прототип. Прототип обладает следующими недостатками:A known design of an electromachic energy storage device, including a stationary sealed evacuated casing with a flywheel placed on it on rotation bearings, kinematically connected periodically to the rotor of a reversible electric machine (see, for example, N.V. Gulia’s book “Amazing Mechanics”, M., ENAS, 2005 city, p. 94). This design is taken as a prototype. The prototype has the following disadvantages:

1. Для накопления большого количества энергии маховик должен обладать большой массой, которая может быть достигнута, например, изготовлением маховика большого диаметра при невысокой частоте вращения. Однако это нерационально из-за трудностей при изготовлении и транспортировке маховика, подборе опор большой грузоподъемности и больших габаритно-массовых показателей электромашины большой мощности при невысокой частоте вращения.1. To accumulate a large amount of energy, the flywheel must have a large mass, which can be achieved, for example, by manufacturing a large diameter flywheel at a low speed. However, this is irrational due to difficulties in the manufacture and transportation of the flywheel, the selection of heavy-duty towers and the large overall dimensions of a large-capacity electric machine at a low speed.

2. При частоте вращения мощной электромашины порядка 4000 об/мин диаметр монолитного маховика из достаточно прочной стали будет около 1 м. При этом для накопления 100 МДж энергии длина маховика с опорами будет достигать 5 м, и такой маховик потребует целой батареи опор, так как масса его будет больше 10 тонн. Длинный маховик при малом диаметре будет склонен к вибрациям и к поломке опор.2. At a frequency of rotation of a powerful electric machine of the order of 4000 rpm, the diameter of a monolithic flywheel made of sufficiently strong steel will be about 1 m. Moreover, for the accumulation of 100 MJ of energy, the length of the flywheel with supports will reach 5 m, and such a flywheel will require a whole battery of supports, since its mass will be more than 10 tons. A long flywheel with a small diameter will be prone to vibrations and breakage of the supports.

3. В случае выполнения большого количества отдельных электромаховичных накопителей, например, 10 агрегатов по 10 МДж энергоемкостью каждый с электромашинами мощностью по 100 КВт, кроме высокой стоимости такой батареи у нее будет невысокий КПД из-за малой мощности электромашин, трудности с согласованием частот их вращения, большое число систем управления и герметичных уплотнений, например, магнитожидкостных, с их стоимостью и потерями энергии в них.3. In the case of a large number of individual electromachowy drives, for example, 10 units of 10 MJ each with an electric capacity of 100 kW electric machines, in addition to the high cost of such a battery, it will have a low efficiency due to the low power of the electric machines, difficulties in matching their rotation frequencies , a large number of control systems and tight seals, for example, magneto-liquid, with their cost and energy losses in them.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задачей полезной модели является создание единого агрегата электромаховичного накопителя энергии большой энергоемкости с электромашиной высокой мощности (например, номиналом в 1 МВт), обладающей высоким КПД, одной системой управления частотой, одним герметичным уплотнением (например, магнитожидкостным) и одним герметичным вакуумированным корпусом.The objective of the utility model is to create a single unit of an electromachic energy storage device of high energy intensity with a high-power electric machine (for example, 1 MW rated), which has high efficiency, one frequency control system, one hermetic seal (for example, magneto-liquid) and one hermetic evacuated casing.

Указанная задача решается тем, что предложен батарейный электромаховичный накопитель энергии, включающий обратимую электромашину с системой управления, постоянно подключенную или периодически кинематически подключаемую к выходному валу маховичного накопителя энергии, характеризующуюся тем, что маховичный накопитель энергии выполнен в виде батареи отдельных накопителей энергии, соединенных последовательно с компенсацией несоосностей и размещенных в одном герметичном вакуумированном корпусе с одним герметичным уплотнением для выходного вала.This problem is solved by the fact that a battery electromachine energy storage device is proposed, including a reversible electric machine with a control system, permanently connected or periodically kinematically connected to the output shaft of the flywheel energy storage device, characterized in that the flywheel energy storage device is made in the form of a battery of separate energy storage devices connected in series with compensation of misalignments and placed in one sealed evacuated housing with one hermetic seal for you running shaft.

Следующим отличием предложенного устройства является то, что батарея составлена их отдельных маховичных накопителей энергии с горизонтальной осью вращения маховиков.The next difference of the proposed device is that the battery is composed of their individual flywheel energy stores with a horizontal axis of rotation of the flywheels.

Еще одним отличием предложенного устройства является то, что батарея составлена из отдельных маховичных накопителей энергии с вертикальной осью вращения маховика.Another difference of the proposed device is that the battery is composed of separate flywheel energy stores with a vertical axis of rotation of the flywheel.

Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что единый герметичный вакуумированный корпус батареи составлен из корпусов отдельных накопителей, герметично соединенных между собой торцами, причем крайние торцы первого и последнего маховичных накопителей энергии закрыты герметичными крышками, одна из которых глухая, а другая снабжена герметичным уплотнением для выходного вала.Another difference of the proposed device is that a single sealed evacuated battery case is made up of individual drive bodies, hermetically connected to each other by the ends, the extreme ends of the first and last flywheel energy storage devices being closed by tight covers, one of which is blind and the other is equipped with a tight seal for output shaft.

Последним отличием предлагаемого устройства является то, что герметичное уплотнение выполнено в виде магнитожидкостного уплотнения.The last difference of the proposed device is that the tight seal is made in the form of a magnetic liquid seal.

Вышеуказанные отличия позволяют достигнуть технического результата, заключающегося в создании единого агрегата электромаховичного накопителя энергии большой энергоемкости с электромашиной высокой мощности, обладающей высоким КПД, одной системой управления частотой, одним герметичным уплотнением и одним герметичным вакуумированным корпусом.The above differences make it possible to achieve a technical result consisting in the creation of a single unit of an electromachic energy storage device of high energy intensity with a high-power electric machine with high efficiency, one frequency control system, one hermetic seal and one hermetic evacuated casing.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 - схема электромаховичного накопителя энергии с горизонтально расположенной батареей накопителей с горизонтальной осью вращения маховиков.Figure 1 - diagram of an electromachic energy storage device with a horizontally located storage battery with a horizontal axis of rotation of the flywheels.

Фиг.2 - схема электромаховичного накопителя энергии с вертикально расположенной батареей накопителей с вертикальной осью вращения маховиков.Figure 2 is a diagram of an electromachic energy storage device with a vertically located storage battery with a vertical axis of rotation of the flywheels.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Оба варианта исполнения электромаховичных накопителей энергии (горизонтально и вертикально, как показано на фиг.1 и фиг.2) содержат одни и те же компоненты, различно расположенные. На чертежах для простоты изображены батареи из трех накопителей, но их число может быть как меньше, так и больше. Вариант по фиг.1 обладает большей доступностью агрегатов и простотой обслуживания, а вариант по фиг.2 занимает меньшую площадь помещения и он безопаснее в случае разрыва маховика.Both versions of the electric energy storage devices (horizontally and vertically, as shown in figure 1 and figure 2) contain the same components, differently located. For simplicity, the drawings depict batteries of three drives, but their number can be either less or more. The embodiment of FIG. 1 has greater accessibility of units and ease of maintenance, while the embodiment of FIG. 2 occupies a smaller area of the room and is safer in case of a flywheel rupture.

Батарейные электромаховичные накопители энергии по фиг.1 и фиг.2 включают обратимую электромашину 1 с системой управления 2 (например, инвертором с соответствующими опциями), с постоянной или периодической кинематической связью с выходным валом 3 батареи накопителей 4 (на фигурах обведена штриховой линией) с помощью муфты 5 (компенсирующей для постоянной связи и муфтой включения для периодической). Батарея накопителей 4 включает маховики 6 на подшипниках 7, закрепленных в торцевых крышках 8, причем валы 9 маховиков 6 связаны между собой компенсирующими муфтами 10 (например, зубчатыми, втулочно-пальцевыми и пр.), а корпуса 11 маховиков 6 связаны между собой и торцевыми крышками 8, соединенными звеньями 12 в виде цилиндрических втулок. Выходной вал 3 проходит через герметичное уплотнение 13 (например, магнитожидкостное). Все соединения корпусов 11, звеньев 12 и крышек 8 - герметичны и образуют единый герметичный вакуумированный корпус батареи 4.The battery electromachic energy storage devices of FIG. 1 and FIG. 2 include a reversible electric machine 1 with a control system 2 (for example, an inverter with appropriate options), with constant or periodic kinematic connection with the output shaft 3 of the storage battery 4 (circled by a dashed line in the figures) with using coupling 5 (compensating for permanent communication and switching coupling for periodic). The accumulator battery 4 includes flywheels 6 on bearings 7 mounted in the end caps 8, and the shafts 9 of the flywheels 6 are interconnected by compensating couplings 10 (for example, gear, sleeve-pin, etc.), and the housing 11 of the flywheel 6 are interconnected and end lids 8 connected by links 12 in the form of cylindrical bushings. The output shaft 3 passes through a hermetic seal 13 (for example, magnetically liquid). All connections of the housings 11, links 12 and covers 8 are sealed and form a single sealed evacuated battery housing 4.

Работа устройстваDevice operation

Работа устройства происходит следующим образом. При постоянной кинематической связи электромашины 1 с выходным валом 3 батареи 4 накопителей энергии с помощью компенсирующей муфты 5, накопители энергии батареи 4 заряжаются энергией (раскручиваются маховики 6) от электромашины 1 в режиме электродвигателя с помощью системы управления 2, регулирующей частоту тока, подаваемого в электромашину 1. При выделении накопленной в маховиках 6 энергии система управления 2 изменяет частоту тока так, что электромашина 1 начинает работать в режиме генератора и выдает электроэнергию для ее использования. Наличие нескольких накопителей энергии позволяет выполнять каждый из них с оптимальными параметрами и опорами в виде подшипников 7. Возможные несоосности устраняются с помощью компенсирующих муфт 10. Электромашина 1 выполняется большой мощности, так как возможности валов, в частности, наиболее нагруженного выходного вала 3, чрезвычайно велики. Например, при диаметре вала 3 в 40 мм он способен при 4000 об/мин передать мощность до 3 МВт, а если увеличить этот диаметр в 2 раза, что реально для подшипников 7 и частоты вращение 4000 об/мин, то передаваемая мощность может повыситься в 8 раз, т.е. до 24 МВт. КПД таких мощных электромашин очень высок по сравнению с тем, который бы был у электромашин, если бы они были отдельными для каждого маховичного накопителя энергии, к тому же при использовании отдельных электромашин возникают трудности с синхронизацией частот вращения отдельных маховиков и систем управления отдельных электромашин малой мощности. Поэтому батарея 4 накопителей с одной мощной электромашиной 1 гораздо эффективнее, чем несколько отдельных накопителей со своими электромашинами.The operation of the device is as follows. With the constant kinematic connection of the electric machine 1 with the output shaft 3 of the battery 4 energy stores using a compensating clutch 5, the energy stores of the battery 4 are charged with energy (flywheels 6 are unwound) from the electric machine 1 in the electric motor mode using a control system 2 that controls the frequency of the current supplied to the electric machine 1. When the energy stored in the flywheels 6 is released, the control system 2 changes the frequency of the current so that the electric machine 1 starts to work in the generator mode and generates electricity for its use. The presence of several energy storage devices makes it possible to perform each of them with optimal parameters and bearings in the form of bearings 7. Possible misalignments are eliminated by means of compensating couplings 10. The electric machine 1 is of high power, since the capabilities of the shafts, in particular the most loaded output shaft 3, are extremely large . For example, with a shaft diameter of 3 at 40 mm, it is capable of transmitting power up to 3 MW at 4000 rpm, and if you increase this diameter by 2 times, which is realistic for bearings 7 and a rotation frequency of 4000 rpm, then the transmitted power can increase by 8 times, i.e. up to 24 MW. Efficiency of such powerful electric machines is very high compared to what electric machines would have if they were separate for each flywheel energy storage device, moreover, when using separate electric machines, difficulties arise in synchronizing the rotational speeds of individual flywheels and control systems of individual low-power electric machines . Therefore, a battery of 4 drives with one powerful electric machine 1 is much more efficient than several separate drives with their own electric machines.

Если необходима периодическая связь электромашины 1 с батареей 4, то муфта 5 выполняется в виде муфты включения (например, порошковой или электрической многодисковой), и электромашина 1 может оставаться неподвижной при вращении маховиков 6, что снижает затраты энергии.If periodic communication of the electric machine 1 with the battery 4 is necessary, the clutch 5 is made in the form of an on clutch (for example, powder or electric multi-disk), and the electric machine 1 can remain stationary when the flywheels 6 rotate, which reduces energy costs.

Работа устройств по фиг.1 и фиг.2 идентична, хотя выполнение опор-подшипников 7 маховиков 6 осуществляется иначе, но это уже особенности каждого отдельного накопителя, а не всей батареи 4.The operation of the devices of FIG. 1 and FIG. 2 is identical, although the support bearings 7 of the flywheels 6 are implemented differently, but this is already a feature of each individual drive, and not the entire battery 4.

Claims (5)

1. Батарейный электромаховичный накопитель энергии, включающий обратимую электромашину с системой управления, постоянно подключенную или периодически кинематически подключаемую к выходному валу маховичного накопителя энергии, отличающийся тем, что маховичный накопитель энергии выполнен в виде батареи отдельных накопителей энергии, соединенных последовательно с компенсацией несоосностей и размещенных в одном герметичном вакуумированном корпусе с одним герметичным уплотнением для выходного вала.1. Battery electro-fly energy storage device, including a reversible electric machine with a control system, permanently connected or periodically kinematically connected to the output shaft of the flywheel energy storage device, characterized in that the flywheel energy storage device is made in the form of a battery of individual energy storage devices connected in series with misalignment compensation and placed in one sealed evacuated housing with one hermetic seal for the output shaft. 2. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что батарея составлена из отдельных маховичных накопителей энергии с горизонтальной осью вращения маховиков.2. Battery electromachic energy storage device according to claim 1, characterized in that the battery is composed of separate flywheel energy storage devices with a horizontal axis of rotation of the flywheels. 3. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что батарея составлена из отдельных маховичных накопителей энергии с вертикальной осью вращения маховика.3. Battery electromachic energy storage device according to claim 1, characterized in that the battery is composed of separate flywheel energy storage devices with a vertical axis of rotation of the flywheel. 4. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что единый герметичный вакуумированный корпус батареи составлен из корпусов отдельных накопителей, герметично соединенных между собой торцами, причем крайние торцы первого и последнего маховичных накопителей энергии закрыты герметичными крышками, одна из которых глухая, а другая снабжена герметичным уплотнением для выходного вала.4. Battery electromachic energy storage device according to claim 1, characterized in that a single sealed evacuated battery case is made up of individual drive bodies, tightly interconnected by the ends, the extreme ends of the first and last flywheel energy storage devices are closed by sealed covers, one of which is blind, and the other is equipped with a tight seal for the output shaft. 5. Батарейный электромаховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что герметичное уплотнение выполнено в виде магнитожидкостного уплотнения.
Figure 00000001
5. Battery electromachic energy storage device according to claim 1, characterized in that the hermetic seal is made in the form of a magneto-liquid seal.
Figure 00000001
RU2012117517/07U 2012-04-28 2012-04-28 BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY RU132639U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012117517/07U RU132639U1 (en) 2012-04-28 2012-04-28 BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012117517/07U RU132639U1 (en) 2012-04-28 2012-04-28 BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU132639U1 true RU132639U1 (en) 2013-09-20

Family

ID=49183921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012117517/07U RU132639U1 (en) 2012-04-28 2012-04-28 BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU132639U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578951C1 (en) * 2014-10-21 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской Академии Наук Vehicle flywheel accumulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578951C1 (en) * 2014-10-21 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской Академии Наук Vehicle flywheel accumulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120146441A1 (en) Electrical system and method for sustaining an external load
CN201571004U (en) Magnetic suspension flywheel battery device
CN104485677A (en) Flywheel assisted compressed air mixed energy storage system and control method thereof
KR101956232B1 (en) Energy management system and method of energy storage device (ESS) capable of maximum operation efficiency management
RU132639U1 (en) BATTERY ELECTRIC POWER STORAGE ENERGY
CN204258324U (en) The compressed air mixed energy storage system that a kind of flywheel is auxiliary
JP2015169163A (en) Wind power generation device
JP2013106493A (en) Power storage system
CN202126488U (en) Wind driven generator delivery test equipment
CN101976926B (en) High-efficiency short-stroke linear reciprocating oscillation motor
CN208767920U (en) A kind of free wheels electrical power conversion generating equipment
CN202707391U (en) Sliding and twisting gravity generator set
CN109185021B (en) Wave energy and tidal current energy linkage power generation device
CN102158045A (en) Speed change method of gear box and electromagnetic gear box
KR20080077536A (en) Electric generator
RU109308U1 (en) DYNAMIC ADVERTISING AND INFORMATION UNIT WITH ENERGY SUPPLY FROM A WIND GENERATOR AND SUNNY BATTERIES (OPTIONS)
TWI818780B (en) A wind power generation device and method
RU2615607C1 (en) Mechanical energy storage with magnetic gearbox
RU2313877C2 (en) Device for transformation of electric energy
JP2014100004A (en) Flywheel integrated induction motor/generator
CN206850507U (en) A kind of charger for mobile phone device using wind-power electricity generation
CN103248181A (en) Outer rotor-driving, iron core-free, ultra-low-speed disc type generator
CN212604761U (en) Flywheel energy storage power supply vehicle
KR20090001159A (en) Apparatus of accelerating and system of generating electric power using thereof
CN212360057U (en) Inertial power cycle conversion engine

Legal Events

Date Code Title Description
PC11 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150212

QB1K Licence on use of utility model

Free format text: LICENCE

Effective date: 20160202

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160429

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20161227

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200429

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20210423