Flywheel system for mobile energy storage

H - Electricity – 02 – K

Patent

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H02K 7/02 (2006.01) B60K 6/30 (2007.10) B60L 11/16 (2006.01) B62M 1/10 (2010.01) F16F 15/30 (2006.01) F16F 15/305 (2006.01) F16F 15/315 (2006.01) H02K 7/08 (2006.01) H02K 9/19 (2006.01) H02K 47/04 (2006.01) H02K 47/14 (2006.01) H02K 7/09 (2006.01)

Patent

CA 2172525

A flywheel support system isolates the flywheel (11) and its motor-generator (21) from the driving environment of an electrically powered motor vehicle. A suit- able liquid (9), placed between the outer (8) and vacuum (10) housings of the flywheel assembly, provides buoyancy and damping to the vacuum housing, cooling the motor- generator, and serves as one of the barri- ers to rotor energy and angular momentum transfer in the event of and accident or fail- ure. During normal operation, a shearable mechanical gimbal system (80) keeps the vacuum housing centered in the outer hous- ing, reacts the spin moments generated by the motor-generator, and provides a path for the electrical leads into the vacuum hous- ing. In the event of bearing seizure or rotor failure, the mechanical gimbal will shear and allow the vacuum housing to gradu- ally spin down against the fluid. A system of angular-contact oil-lubricated ball bear- ings (12, 13) supports the rotating assem- bly including the rotor (21b) of the motor- generator. A squeeze film damper (145) associated with the lowermost bearing (13) minimizes mechanical vibrations. A molec- ular drag pump (26) maintains a high vac- uum for the rotating assembly. The place- ment of the center of gravity of the vacuum housing and its contents below the center of buoyancy produces a vertical orientation of the vacuum housing in the absence of accelerations, allowing the offloading of the flywheel rotor weight by a magnet (23).

Un système de support de volant isole le volant (11) et son moteur-générateur (21) de l'environnement moteur d'un véhicule automobile électrique. Un liquide approprié (9) placé entre le carter externe (8) et la chambre à vide (10) de l'ensemble volant assure la flottaison et l'amortissement de la chambre à vide refroidissant le moteur-générateur, et sert de barrière à l'énergie du rotor et au transfert du moment cinétique en cas d'accident ou de panne. En mode de fonctionnement normal, un système mécanique à la cardan cisaillable (80) maintient la chambre à vide centrée dans le carter externe et réagit aux moments de rotation générés par le moteur-générateur, et produit un chemin pour les conducteurs électriques débouchant dans la chambre à vide. En cas de grippage du palier ou de défaillance du rotor, le cardan mécanique se cisaille de manière à permettre à la chambre à vide de ralentir la rotation contre le fluide. Un système de paliers à billes (12, 13) lubrifié à l'huile à contact angulaire supporte l'ensemble rotatif comprenant le rotor (21b) du moteur-générateur. Un amortisseur à feuille de serrage (145) associé au palier inférieur (13) réduit au minimum les vibrations mécaniques. Une pompe moléculaire (26) maintient un niveau de vide élevé pour l'ensemble rotatif. La chambre à vide est orientée verticalement en l'absence d'accélération de par l'emplacement du centre de gravité de la chambre à vide et de son contenu au-dessous du centre de flottaison, ce qui permet la mise en position de repos du rotor du volant par un aimant (23).

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