專利名稱：用于儲(chǔ)存對(duì)起動(dòng)和調(diào)整電氣系統(tǒng)有用的能量的儲(chǔ)存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明被包括在能量蓄積和利用設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域中，其可用于運(yùn)動(dòng)設(shè)備中、或者由于別的原因冗余地用于電氣系統(tǒng)中，在更少的時(shí)間內(nèi)、即以高功率傳送所述能量，從而， 所述能量能夠用于例如起動(dòng)和調(diào)整電氣系統(tǒng)，起動(dòng)和調(diào)整電氣系統(tǒng)的特征是在很短時(shí)間內(nèi)需要大量的能量。該系統(tǒng)還能夠在短時(shí)間跨度內(nèi)、即以高功率吸收所述能量。
背景技術(shù)：
在電氣系統(tǒng)中的能量的蓄積是非常重要的，因?yàn)榻柚鋺?yīng)用優(yōu)化了起動(dòng)過(guò)程，以便由此減少該過(guò)程的功率消耗。因此認(rèn)為借助能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)優(yōu)化起動(dòng)過(guò)程將帶來(lái)相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)方面和環(huán)境方面的節(jié)省。以高能量和功率密度以及高輸出的方式儲(chǔ)存能量是當(dāng)前正在進(jìn)行的研究的主要領(lǐng)域中的一個(gè)。尋求的是借助盡可能低的重量和體積盡最大可能地蓄積能量，以及適合于每個(gè)應(yīng)用的裝載和卸載時(shí)間。現(xiàn)今存在的最常見(jiàn)的儲(chǔ)存系統(tǒng)如下液流電池(再生的燃料電池)，其中可逆的燃料電池借助于當(dāng)電解質(zhì)流動(dòng)通過(guò)電池的膜時(shí)發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存以及釋放電?？稍俪潆婋姵兀浒ǜ邷豊aS電池以及鋰離子(Li-ion)電池，其中，高溫NaS電池包含由固體陶瓷電解質(zhì)隔離的液體硫和鈉，鋰離子(Li-ion)電池包含由包含鋰鹽的電解質(zhì)隔離的金屬氧化物和碳元素。超級(jí)電容器，其包括兩個(gè)相反極性的電極，所述兩個(gè)電極由電解質(zhì)隔離，在每個(gè)電極板的表面上儲(chǔ)存等量的相反電荷，并且在放電過(guò)程中產(chǎn)生電流。氫儲(chǔ)存，據(jù)此，將水電解為以壓縮狀態(tài)儲(chǔ)存的氫(和氧)，并且當(dāng)需要時(shí)，借助燃料電池或發(fā)動(dòng)機(jī)使用氫產(chǎn)生能量。還有一種借助使用由合成物制造的盤(pán)簧的彈性能量蓄積系統(tǒng)，如在專利申請(qǐng) EP-A-2097655 (彈性動(dòng)力能量蓄積器-調(diào)整器)中所描述的，其與電力風(fēng)力發(fā)電機(jī)、車輛和無(wú)間斷電力供應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)。 大部分的電氣系統(tǒng)中存在有在起動(dòng)過(guò)程中的聞消耗的缺點(diǎn)。例如，起動(dòng)電機(jī)通常需要消耗大量的電能，以及額外地需要不得不產(chǎn)生大的扭矩來(lái)克服處于待用狀態(tài)的馬達(dá)中的抗性慣性，這在所述期間消耗了數(shù)倍的名義工作強(qiáng)度并導(dǎo)致馬達(dá)變得過(guò)熱。存在帶有下降的電壓的起動(dòng)系統(tǒng)，例如星形三角起動(dòng)器、自耦變壓器起動(dòng)器、一次電路電阻(primary resistance)起動(dòng)器或軟起動(dòng)器。雖然所述系統(tǒng)允許改進(jìn)前面提到的問(wèn)題，但結(jié)果不是最好的，引入這些正在制造中的系統(tǒng)所增加的是低輸出、高消耗、 電動(dòng)馬達(dá)劣化、控制困難和過(guò)高的成本。另一個(gè)例子是大型電力設(shè)施的應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)從切斷電力時(shí)直至起動(dòng)備用發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)了很小的時(shí)間，在這段時(shí)間里沒(méi)有電力供應(yīng)。這在醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)等處可能成為巨大的缺陷。能夠在短時(shí)間內(nèi)供應(yīng)小量的能量并且不會(huì)在起動(dòng)馬達(dá)時(shí)有無(wú)用的能量消耗的系統(tǒng)可以解決該缺陷。同樣的情況發(fā)生在例如車輛中通常，由于整個(gè)質(zhì)量的必要的加速度，故而在起動(dòng)過(guò)程中大量的能量是必要的。此外，如果車輛是電動(dòng)的，對(duì)于用于起動(dòng)馬達(dá)的更大量的能量的需要與這個(gè)效果相結(jié)合。促成解決這些問(wèn)題也使得改進(jìn)電流能量調(diào)整系統(tǒng)成為可能，電流能量調(diào)整系統(tǒng)當(dāng)在與它們相連的系統(tǒng)中缺少能量時(shí)向其提供能量，并且當(dāng)與它們相連的系統(tǒng)中存在過(guò)剩能量時(shí)它們從其上吸收能量例如描述的簡(jiǎn)單和低成本的系統(tǒng)，其能夠在短時(shí)間內(nèi)、即以高功率傳送和吸收在工業(yè)意義上顯著量的能量，在調(diào)整方面具有即時(shí)的和有利的應(yīng)用。通過(guò)使用制造為帶有高的彈性能量吸收和傳送能力的盤(pán)簧(例如，聚合物基體和碳、玻璃纖維增強(qiáng)材料等的合成物等，當(dāng)然下面還會(huì)提供更多的示例)，對(duì)于相當(dāng)大的轉(zhuǎn)數(shù)， 傳輸高的機(jī)械扭矩是可能的。這允許在起動(dòng)的必要條件下提供能量。上述的能量蓄積系統(tǒng)具有缺陷，例如高成本、不理想的能量效率、有限的操作安全性和/或相當(dāng)短的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過(guò)一種用于儲(chǔ)存對(duì)起動(dòng)和調(diào)整電氣系統(tǒng)有用的能量的儲(chǔ)存系統(tǒng)克服上面描述的現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中的缺陷，該系統(tǒng)包括能量?jī)?chǔ)存設(shè)備，該能量?jī)?chǔ)存設(shè)備包括至少一個(gè)盤(pán)簧，該至少一個(gè)盤(pán)簧容置在殼體中并設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸中，以便當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸在張緊盤(pán)簧的第一加載方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)儲(chǔ)存機(jī)械能，并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸在與第一方向相反的使盤(pán)簧卸載的第二方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)釋放儲(chǔ)存在盤(pán)簧中的機(jī)械能；加載裝置，該加載裝置用以將由馬達(dá)產(chǎn)生的機(jī)械能傳送至能量?jī)?chǔ)存設(shè)備；已儲(chǔ)存能量的卸載裝置，該已儲(chǔ)存能量的卸載裝置用以將儲(chǔ)存在能量?jī)?chǔ)存設(shè)備中的能量傳輸至發(fā)電裝置；以及控制裝置，該控制裝置一方面與加載裝置連接、與卸載裝置連接以及與儲(chǔ)存設(shè)備連接，另一方面與控制系統(tǒng)連接；該系統(tǒng)包括電機(jī)，該電極能夠用作電動(dòng)馬達(dá)和發(fā)電裝置，并且借助于電力電子裝置控制；包括制動(dòng)和保持元件,該制動(dòng)和保持元件連接于所述旋轉(zhuǎn)軸并且由鎖止控制裝置控制以保持盤(pán)簧交替地處于閉鎖狀況中或者處于釋放狀況中，在閉鎖狀況中，旋轉(zhuǎn)軸不旋轉(zhuǎn)，在釋放狀況中，旋轉(zhuǎn)軸的由加載裝置驅(qū)動(dòng)在第一方向上的旋轉(zhuǎn)張緊盤(pán)簧以儲(chǔ)存機(jī)械能， 而旋轉(zhuǎn)軸的在第二方向上的旋轉(zhuǎn)釋放儲(chǔ)存在盤(pán)簧中的機(jī)械能；卸載裝置包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)以及扭矩和速度改變系統(tǒng)；傳動(dòng)系統(tǒng)互連在電機(jī)與扭矩和速度改變系統(tǒng)之間，扭矩和速度改變系統(tǒng)互連在傳動(dòng)系統(tǒng)和儲(chǔ)存設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸之間；當(dāng)被供電時(shí)，電機(jī)(9)作為張緊盤(pán)簧(I)的電動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行，而當(dāng)盤(pán)簧(I)釋放機(jī)械能時(shí)，電機(jī)(9)作為電力發(fā)電機(jī)運(yùn)行；
從而，通過(guò)將系統(tǒng)聯(lián)接到借助于電力電子裝置(10)控制的電機(jī)(9)上，系統(tǒng)吸收或傳遞能量，電機(jī)(9)將儲(chǔ)存在彈黃(I)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并且反之亦然，以起動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)或調(diào)整電氣系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)?？紤]到上述的特征，本發(fā)明提供一種借助至少一個(gè)盤(pán)簧的機(jī)械能儲(chǔ)存設(shè)備，其能夠由一個(gè)彈簧或者以串聯(lián)的或并聯(lián)的方式設(shè)置的一組彈簧形成，并且能夠聯(lián)接于馬達(dá)，以借助卸載此前儲(chǔ)存的機(jī)械能允許馬達(dá)的起動(dòng)。該系統(tǒng)的彈簧被壓縮以吸收能量并且被重新加載、蓄積機(jī)械能，該機(jī)械能隨后用于借助盤(pán)簧的伸展起動(dòng)馬達(dá)。彈簧可以是專利申請(qǐng) EP-A-2097655中的類型，也能夠使用不同的彈簧，例如具有可變扭矩的盤(pán)簧、其形狀在被安裝到殼體中之前或在操作設(shè)置中之前限定為任何類型的螺旋(阿基米德螺線、對(duì)數(shù)螺線等) 的彈簧，彈簧的抗性區(qū)段可以具有不同的構(gòu)型具矩形、圓形、橢圓形等不同形狀的中空的或?qū)嵭牡恼w區(qū)段；由外表面上的外皮以及中心部分的芯部組成的夾心區(qū)段，所述芯部可以是例如泡沫、蜂窩狀物等；一個(gè)外皮具有與另一個(gè)外皮不同的寬度的、或者是由不同寬度的薄片層疊的、并且在所用情況下都能夠沿彈簧的長(zhǎng)度改變截面的抗性特性(形狀、寬度、 厚度、加固物、材料)的夾心區(qū)段。此外，為了增加能量密度，可以使用具有許用張力——高的楊氏模量的材料(如一些工程陶瓷材料或彈性體)。也提供使用例如在夾心區(qū)段中的芯部、或者在中空整體區(qū)段中的中空部分的幾乎不受機(jī)械應(yīng)力的空間，用于設(shè)置非彈性的儲(chǔ)存系統(tǒng)例如電池。如果將壓電的、壓阻的或電活性的材料(例如聚合體)、或者再生的、有機(jī)的材料、或者它們的合成物放置在彈簧的將經(jīng)受更大變形的區(qū)域中，則能夠同樣地增加能量密度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，盤(pán)簧附接于中心軸，并固定到外部殼體上，并且由所述軸借助扭轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動(dòng)，這允許以機(jī)械形式蓄積能量，用于其后來(lái)的再利用。能量一旦被儲(chǔ)存，則能夠用于起動(dòng)馬達(dá)。為了更大的功能性，該系統(tǒng)優(yōu)選地設(shè)計(jì)為使得其能夠儲(chǔ)存足夠的機(jī)械能，以一定數(shù)量的次數(shù)進(jìn)行熱起動(dòng)和冷起動(dòng)。如本說(shuō)明書(shū)中前面所提到的，盤(pán)簧可以由串聯(lián)地或并聯(lián)地設(shè)置的一組彈簧形成，用于減少盤(pán)簧的半徑的或軸向的尺寸。在另一實(shí)施方式中，設(shè)置有設(shè)置在單獨(dú)的軸中的彈簧，用于加載和卸載該儲(chǔ)存系統(tǒng)，中心軸為系統(tǒng)的加載軸，外部殼體附接到減速齒輪裝置的副軸上作為卸載軸，或者反之亦然。當(dāng)多個(gè)彈簧串聯(lián)地設(shè)置時(shí)，在它們之間引入附接元件以使得每個(gè)彈簧的旋轉(zhuǎn)均導(dǎo)致下一個(gè)彈簧的旋轉(zhuǎn)是必要的，因而每個(gè)盤(pán)簧均在附接元件的一個(gè)端部處附接，并在相對(duì)的端部處附接到下一個(gè)彈簧的附接元件。類似地，可以引入包含在每個(gè)附接元件中的以特定角度偏移的多個(gè)螺旋，以優(yōu)化可利用的空間。所述附接元件中的位于端部中的一個(gè)處的附接元件可以是固定的，而位于相對(duì)的端部處的附接元件可以與盤(pán)簧的驅(qū)動(dòng)軸是一體的， 或者該附接元件本身能夠用作運(yùn)動(dòng)和扭矩傳動(dòng)軸。不同的盤(pán)可以通過(guò)粘合劑、通過(guò)形式配合的機(jī)械連接裝置或者任何固定機(jī)構(gòu)附接。特別地，在多個(gè)彈簧的串聯(lián)設(shè)置中，能量?jī)?chǔ)存設(shè)備的彈簧中的每一個(gè)均分別地設(shè)置于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸中的兩個(gè)附接元件之間，并且附接元件包括第一端部附接元件和第二端部附接元件，以及易于圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)居間附接元件。端部附接元件中的一個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸是一體的并且與旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，并且另一個(gè)是靜止的且不與旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)， 并且每個(gè)盤(pán)簧在其端部中的一個(gè)處附接到附接元件的中心部分，并且在另一端部附接到相鄰的附接元件的外圍部分。在多個(gè)盤(pán)簧的串聯(lián)設(shè)置的一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)盤(pán)簧均設(shè)置在相應(yīng)的相鄰的附接元件的前表面和后表面之間，并且在外圍由附接元件的環(huán)形本體環(huán)繞，該環(huán)形本體包括的敞開(kāi)側(cè)部、由壁封閉的側(cè)部以及環(huán)形內(nèi)表面，所述敞開(kāi)側(cè)部、由壁封閉的側(cè)部以及環(huán)形內(nèi)表面一起形成內(nèi)空腔，相應(yīng)的盤(pán)簧容置在內(nèi)空腔中。端部附接元件中的至少一個(gè)以及每個(gè)居間附接元件分別地具有中心圓柱狀突出部，該中心圓柱狀突出部的直徑比環(huán)形本體的小，從前表面上形成并且具有穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸的軸向通道。每個(gè)盤(pán)簧的第一端部均固定到附接元件中的一個(gè)的圓柱狀突出部上，每個(gè)盤(pán)簧的第二端部固定到相鄰的附接元件的環(huán)形本體上。反過(guò)來(lái)，附接元件相對(duì)于彼此是固定不動(dòng)的，從而，當(dāng)每個(gè)盤(pán)簧連接于附接元件中的兩個(gè)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸在所述第一方向上的旋轉(zhuǎn)相繼地張緊設(shè)置在附接元件之間的盤(pán)簧，并且旋轉(zhuǎn)軸在所述第二方向上的旋轉(zhuǎn)相繼地釋放設(shè)置在附接元件之間的盤(pán)簧。反過(guò)來(lái)，固定端部附接元件可以包括盤(pán)形本體，所述圓柱狀突出部從該盤(pán)形本體的前表面上形成。盤(pán)簧中的至少一個(gè)可以包括相對(duì)彼此偏移設(shè)置的第一簧圈本體和第二簧圈本體， 每個(gè)簧圈本體均在一端處附接于附接元件的中心部分的第一部分，并在另一端部處附接于相鄰的附接元件的所述外圍部分的第二部分，簧圈本體的相應(yīng)的簧圈以交替的且同心的方式設(shè)置?；扇Ρ倔w的偏移可以是例如180°。允許借助于鎖止將彈簧固定在靜止的狀況中的制動(dòng)和保持元件設(shè)置為附接于旋轉(zhuǎn)軸上。鎖止可通過(guò)使用制動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該制動(dòng)設(shè)備例如可以是帶有制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)蹄的設(shè)備、電磁制動(dòng)器或鎖止制動(dòng)器或另一個(gè)類似的設(shè)備、以及/或者棘輪或其他機(jī)械鎖止或保持方法。制動(dòng)和保持元件能夠借助優(yōu)選地為電磁鎖止致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，雖然它也可以是電的、氣動(dòng)的或液壓的。當(dāng)制動(dòng)和保持元件為棘輪機(jī)構(gòu)時(shí)，制動(dòng)設(shè)備可以附加地設(shè)置為一旦卸載必要的能量時(shí)在軸上施加制動(dòng)。制動(dòng)設(shè)備可以是帶有制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)蹄的設(shè)備、電磁制動(dòng)器或鎖止制動(dòng)器或另一個(gè)類似的設(shè)備。制動(dòng)設(shè)備能夠借助優(yōu)選地電磁制動(dòng)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，雖然它也可以是電的、氣動(dòng)的或液壓的。從前面的描述中可以得知，本發(fā)明借助簡(jiǎn)單且有效的系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)中的缺陷。該系統(tǒng)可用來(lái)從電機(jī)中吸收以及向電機(jī)傳送能量，該電機(jī)能夠用作馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，借助合適的電力電子裝置控制，能夠?qū)C(jī)械地儲(chǔ)存在彈簧中的能量轉(zhuǎn)換為電能量，反之亦然。因而允許高的電功率例如用于起動(dòng)馬達(dá)或者調(diào)整另一類型的電氣系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。在此應(yīng)用中，運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸連接于電機(jī)上，該電機(jī)可以用作馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，有時(shí)有必要在兩個(gè)系統(tǒng)之間引入扭矩和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)改變?cè)?，使得工作條件適應(yīng)于儲(chǔ)存系統(tǒng)以及所用電機(jī)的要求。由于釋放儲(chǔ)存在彈簧中的能量，引入到其中的電機(jī)起動(dòng)操作，因而產(chǎn)生能夠在起動(dòng)或調(diào)整電氣系統(tǒng)中使用的電，使得起動(dòng)過(guò)程的高消耗來(lái)自于之前儲(chǔ)存的并且從之前未使用的能量獲得的能量。類似地，如果為電機(jī)供電，它將作為馬達(dá)運(yùn)行，因而由于彈簧的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而在彈簧中儲(chǔ)存能量。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的不同狀態(tài)的操作通過(guò)電力電子裝置根據(jù)系統(tǒng)的控制變量的不同狀態(tài)控制。作為本說(shuō)明書(shū)最后的補(bǔ)充，必須指出的是，在特定的應(yīng)用中，衰減或吸收系統(tǒng)以及扭矩限制系統(tǒng)可能是必要的，該衰減和吸收系統(tǒng)用于衰減或吸收在發(fā)生非常迅速的加載或卸載時(shí)的振動(dòng)、特別是扭曲振動(dòng)，該扭矩限制系統(tǒng)可以是機(jī)械的、液壓的、電的等等，防止源自非常迅速的加載或卸載的問(wèn)題，條件是控制系統(tǒng)由于所述迅速性而尚未動(dòng)作。



IA第一簧圈本體
IB第二簧圈本體
2盤(pán)簧的附接盤(pán)
3殼體
4彈簧的軸或旋轉(zhuǎn)軸
5制動(dòng)和保持元件
6減速機(jī)構(gòu)
7電磁致動(dòng)器
8減速機(jī)構(gòu)的輸入/
9馬達(dá)/電力發(fā)電機(jī)
10電力電子裝置
11電網(wǎng)絡(luò)
12第一端部附接元件
12a環(huán)形本體
12b內(nèi)表面
12c前壁
12d圓柱狀突出部
12e內(nèi)通道
12，居間附接元件
12a，環(huán)形本體
12b，內(nèi)表面
12c，前壁
12d，圓柱狀突出部
12e，內(nèi)通道
13第二端部附接元件
輸出軸
13a盤(pán)形本體13b圓柱狀突出部13cc 內(nèi)通道
具體實(shí)施例方式圖I示出了用于起動(dòng)和調(diào)整電氣系統(tǒng)的系統(tǒng)的實(shí)施方式。所述系統(tǒng)由通過(guò)附接盤(pán)-2-附接并且由殼體-3-保護(hù)的串聯(lián)的多個(gè)盤(pán)簧-I-形成的組形成。該組盤(pán)簧-I-的軸-4-附接于制動(dòng)和保持元件-5-并且附接于呈減速機(jī)構(gòu)-6-形式的速度和扭矩改變?cè)?。制?dòng)和保持元件-5-包括通過(guò)電磁致動(dòng)器-7-控制的棘輪保持機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)-6-的軸-8-連接于馬達(dá)/電力發(fā)電機(jī)-9-，并且該馬達(dá)/電力發(fā)電機(jī)-9-又連接于用于電子電力控制裝置-10-的元件，該電子電力控制裝置-10-的輸出部連接于電網(wǎng)絡(luò)-11-，在該電網(wǎng)絡(luò)-11-中將利用由所提出的系統(tǒng)產(chǎn)生的電能，例如起動(dòng)電氣系統(tǒng)。當(dāng)彈簧-I-的負(fù)荷狀態(tài)足夠高并且將產(chǎn)生電能時(shí)，電磁致動(dòng)器7作用在制動(dòng)和保持系統(tǒng)-5-上，導(dǎo)致彈簧-I-的組的軸-4-的運(yùn)動(dòng)。減速機(jī)構(gòu)-6-使工作條件適應(yīng)于馬達(dá) /發(fā)電機(jī)-9-的要求，使得在根據(jù)不同控制變量致動(dòng)電力電子裝置-10-所產(chǎn)生的必要條件下，馬達(dá)/發(fā)電機(jī)-9-產(chǎn)生傳送到網(wǎng)絡(luò)-11-中的電能。為了結(jié)束用于為該組彈簧-I-卸載的卸載過(guò)程，電磁致動(dòng)器-7-再次將制動(dòng)和保持系統(tǒng)-5-置于其初始位置處，導(dǎo)致盤(pán)簧-I-的組的軸-4-的旋轉(zhuǎn)停止。為了重新加載該組盤(pán)簧-1-，由于從電網(wǎng)絡(luò)-11-中取出的電能，電子電力控制元件-10-建立向馬達(dá)-9-供應(yīng)電力所必要的條件。電磁致動(dòng)器-7-釋放制動(dòng)和保持系統(tǒng)-5-， 所以，通過(guò)馬達(dá)-9-的運(yùn)動(dòng)和減速機(jī)構(gòu)-6-的致動(dòng)，使該組盤(pán)簧-I-由于軸-4-的運(yùn)動(dòng)重新加載。當(dāng)將要停止重新加載過(guò)程時(shí)，電力電子裝置-10-停止向馬達(dá)-9-供給電力，并且電磁致動(dòng)器-7-使保留機(jī)構(gòu)-5-回到初始位置。圖2示出了多個(gè)盤(pán)簧-I-的串聯(lián)附接的實(shí)施方式。所示附圖對(duì)應(yīng)于兩個(gè)盤(pán)簧-1-， 有可能引入更多數(shù)量的盤(pán)簧-1-，類似于下文所描述的。可以看出，彈簧-I-分別設(shè)置在設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(圖2中未示出)中的兩個(gè)附接元件-12-與-12’-、兩個(gè)附接元件-12’-與-13-之間，其中具有與旋轉(zhuǎn)軸-4-是一體的并與旋轉(zhuǎn)軸-4-一起旋轉(zhuǎn)的第一端部附接元件-12-、不與旋轉(zhuǎn)的軸-4-一起旋轉(zhuǎn)、因而能夠固定到儲(chǔ)存設(shè)備的殼體上的第二靜止端部附接元件-13-、以及易于圍繞該旋轉(zhuǎn)軸-4-旋轉(zhuǎn)的居間附接元件-12’。特別地，每個(gè)盤(pán)簧I均設(shè)置在相應(yīng)的相鄰的附接元件-12-、_12’ -,-13-的前表面和后表面之間，并且在外圍由附接元件-12-、-12’ -中的一個(gè)的環(huán)形本體-12a-、-12a’ -環(huán)繞。環(huán)形本體-12-、-12’ -包括敞開(kāi)側(cè)部、由前壁-12c-、-12c’ -封閉的側(cè)部以及環(huán)形內(nèi)表面-12b-、-12b’ _，所述敞開(kāi)側(cè)部、由前壁-12c-、-12c’ -封閉的側(cè)部和環(huán)形內(nèi)表面-12b-、-12b’ - 一起形成內(nèi)空腔來(lái)容置對(duì)應(yīng)的盤(pán)簧I。附接元件-12-、-12，_、-13-分別具有中心圓柱狀突出部-12d_、_12d，-、-13b-, 中心圓柱狀突出部-12d-、-12d’ -,-13b-具有比環(huán)形本體-12a-、-12a’ -小的直徑，從前表面上形成，并且具有用于通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸-4-的軸向通道-12e-、-12e’ -、_13c-。還能夠看到， 靜止端部附接元件-13-包括盤(pán)形本體-13a-，從所述盤(pán)形本體-13a-的前表面上形成有圓柱狀突出物-13b-。每個(gè)彈簧-I-均由兩個(gè)以180°角相對(duì)彼此偏移的簧圈本體-1A-、-IB-構(gòu)成， 在圖4中能夠更詳細(xì)地看到。每個(gè)簧圈本體-1A-、-IB-的第一端部均固定在附接元件-12-、-12’ -、-13-中的一個(gè)的對(duì)應(yīng)的圓柱狀突出部-12d’ -、-13b-的一部分上，并且每個(gè)簧圈本體-1A-、-IB-的第二端部均固定在相鄰的附接元件-12-、-12’ -的環(huán)形本體 _12a_、_12a，_ 的內(nèi)表面 _12b_、_12b，上。由于每個(gè)盤(pán)簧I均連接到附接元件-12-、_12’ -,-13-中的兩個(gè)，并且由于第二附接元件-13-是靜止的，故而與旋轉(zhuǎn)軸-4-成一體的第一附接元件-12-在一個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)相繼地使設(shè)置在附接元件-12-、-12’ -、-13-之間的盤(pán)簧-I-張緊，而附接元件-12-在相反方向上的旋轉(zhuǎn)相繼地釋放盤(pán)簧-I-。圖3示出了盤(pán)簧-I-的串聯(lián)設(shè)置的另一個(gè)可能的形式，其借助于每?jī)蓚€(gè)連續(xù)的彈簧-I-的交替的順時(shí)針和逆時(shí)針卷繞，以及圓形本體與圓形本體的交替附接以及圓柱狀突出部與圓柱狀本體的交替附接。通過(guò)在第一盤(pán)簧-I-的軸中引入旋轉(zhuǎn)-A-，環(huán)形本體將沿方向-B-轉(zhuǎn)動(dòng)。如果該環(huán)形本體附接于在相反的方向上卷繞的盤(pán)簧-I-的環(huán)形本體上，后者接收的旋轉(zhuǎn)-C-將為彈簧-I-加載，并且在彈簧-I-的軸-4-上產(chǎn)生在方向-D-上的旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在，通過(guò)將彈簧-I-的軸-4-與第三盤(pán)簧-I-的軸-4-附接，則也能夠使第三彈簧-I-加載，該第三盤(pán)簧-I-與第一彈簧-I-的卷繞方向相同，也就是與第二彈簧-I-的卷繞方向相反。卸載操作以類似的方式、但是在相反的方向上發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種用于儲(chǔ)存對(duì)起動(dòng)和調(diào)整電氣系統(tǒng)有用的能量的儲(chǔ)存系統(tǒng)，包括能量?jī)?chǔ)存設(shè)備，所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備包括至少一個(gè)盤(pán)簧，所述至少一個(gè)盤(pán)簧容置在殼體中并設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸中，以便當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸在張緊所述盤(pán)簧的第一加載方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)儲(chǔ)存機(jī)械能，并且當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)軸在與所述第一方向相反的使所述盤(pán)簧卸載的第二方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)釋放儲(chǔ)存在所述盤(pán)黃中的機(jī)械能；加載裝置，所述加載裝置用以將由電動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的機(jī)械能傳送至所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備； 已儲(chǔ)存能量的卸載裝置，所述已儲(chǔ)存能量的卸載裝置用以將儲(chǔ)存在所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備中的能量傳輸至發(fā)電裝置；以及控制裝置，所述控制裝置一方面與所述加載裝置連接、與所述卸載裝置連接以及與所述儲(chǔ)存設(shè)備連接，另一方面與控制系統(tǒng)連接，所述儲(chǔ)存系統(tǒng)的特征在于，所述儲(chǔ)存系統(tǒng)包括電機(jī)(9)，所述電機(jī)(9)能夠用作電動(dòng)馬達(dá)和電力發(fā)電裝置，并且由電力電子裝置(10)控制；所述儲(chǔ)存系統(tǒng)包括制動(dòng)和保持元件(5),所述制動(dòng)和保持元件(5)連接于所述旋轉(zhuǎn)軸(4)并且由鎖止控制裝置(7)控制以保持盤(pán)簧(I)交替地處于閉鎖狀況中或者處于釋放狀況中，在所述閉鎖狀況中，旋轉(zhuǎn)軸(I)不旋轉(zhuǎn)，在所述釋放狀況中，所述旋轉(zhuǎn)軸(I)的由所述加載裝置(9)驅(qū)動(dòng)在所述第一方向上的旋轉(zhuǎn)張緊所述盤(pán)簧(I)以儲(chǔ)存機(jī)械能，而所述旋轉(zhuǎn)軸(I)的在第二方向上的旋轉(zhuǎn)釋放儲(chǔ)存在所述盤(pán)簧(I)中的所述機(jī)械能；所述卸載裝置包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)(8)以及扭矩和速度改變系統(tǒng)(6)；所述傳動(dòng)系統(tǒng)(8)互連在所述電機(jī)(9)與所述扭矩和速度改變系統(tǒng)(6)之間，所述扭矩和速度改變系統(tǒng)(6)互連在所述傳動(dòng)系統(tǒng)(8)和所述儲(chǔ)存設(shè)備的所述旋轉(zhuǎn)軸(4)之間； 當(dāng)被供電時(shí)，所述電機(jī)(9)作為電動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行，其張緊所述盤(pán)簧(1)，而當(dāng)所述盤(pán)簧(I) 釋放機(jī)械能時(shí)，所述電機(jī)(9)作為電力發(fā)電機(jī)運(yùn)行；從而，通過(guò)將所述系統(tǒng)聯(lián)接到借助于電力電子裝置(10)控制的所述電機(jī)(9)上，所述系統(tǒng)吸收或傳遞能量，所述電機(jī)(9)將儲(chǔ)存在彈簧(I)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并且反之亦然，以起動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)或調(diào)整電氣系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備包括連接于所述旋轉(zhuǎn)軸(4)的至少一組盤(pán)簧(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)和保持元件(5)包括設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸(4 )中的棘輪機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)和保持元件(5)包括設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸(4)中并且由制動(dòng)控制裝置控制的制動(dòng)設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)設(shè)備為盤(pán)式制動(dòng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)設(shè)備為電磁制動(dòng)器。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備包括串聯(lián)地設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸(4)中的多個(gè)盤(pán)簧(I)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備包括串聯(lián)地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(4)中的多個(gè)盤(pán)簧(1)，并且所述旋轉(zhuǎn)軸(4)連接于至少一個(gè)輔助旋轉(zhuǎn)軸， 在所述至少一個(gè)輔助旋轉(zhuǎn)軸中安裝有串聯(lián)地設(shè)置的多個(gè)附加的盤(pán)簧(I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備的所述盤(pán)簧(I)分別設(shè)置于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(4)中的兩個(gè)附接元件 (12、12，、13)之間；所述附接元件(12、12’、13)包括第一端部附接元件(13)和第二端部附接元件(13)，以及易于圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸(4)旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)居間附接元件(25’)；所述端部附接元件(12、13)中的一個(gè)與所述旋轉(zhuǎn)軸(4)是一體的并且與所述旋轉(zhuǎn)軸 (4) 一起旋轉(zhuǎn),另一個(gè)是靜止的且不與所述旋轉(zhuǎn)軸(4) 一起旋轉(zhuǎn)；每個(gè)盤(pán)簧(I)均在一端處附接到附接元件(12、12’、13)的中心部分，并且在另一端處附接到相鄰的附接元件(12、12 ’、13 )的外圍部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)盤(pán)簧(I)均設(shè)置在相應(yīng)的相鄰的附接元件(12、12’、13)的前表面和后表面之間， 并且在外圍由附接元件(12、12’)的環(huán)形本體(12a、12a’)環(huán)繞；所述環(huán)形本體(12a、12a’)包括敞開(kāi)側(cè)部、由壁(12c、12c’)封閉的側(cè)部以及環(huán)形內(nèi)表面(1213、1213’)，所述敞開(kāi)側(cè)部、所述由所述壁(12(3、12(3’)封閉的側(cè)部以及所述環(huán)形內(nèi)表面 (12b、12b，)一起形成內(nèi)空腔；每個(gè)居間附接元件(12’)和所述端部附接元件(12、13)中的至少一個(gè)分別具有中心圓柱狀突出部(12(1、12(1’、1313)，所述中心圓柱狀突出部(12(1、12(1’、1313)具有比所述環(huán)形本體(25a、25a’)小的直徑，并且從所述前表面上形成；每個(gè)圓柱狀突出部均具有所述旋轉(zhuǎn)軸(4)穿過(guò)的軸向通道(12e、12e’、13c);每個(gè)盤(pán)簧(I)的第一端部均固定到附接元件(25、25’、26)的所述圓柱狀突出部(25d、 25d’、26b)，每個(gè)盤(pán)簧(I)的第二端部均固定到相鄰的所述附接元件(25、25’)的所述環(huán)形本體(25a、25a，)中；所述附接元件(25、25’、26)相對(duì)于彼此是固定不動(dòng)的；從而，所述旋轉(zhuǎn)軸(I)在所述第一方向上的旋轉(zhuǎn)相繼地張緊設(shè)置在所述附接元件(25、 25’、26)之間的所述盤(pán)簧(1)，所述旋轉(zhuǎn)軸(I)在所述第二方向上的旋轉(zhuǎn)相繼地釋放設(shè)置在所述附接元件(25、25 ’、26 )之間的所述盤(pán)簧(I)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述靜止端部附接元件(26)包括盤(pán)形本體(26a)，所述圓柱狀突出部(26b)從所述盤(pán)形本體(26a)的前表面上形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)盤(pán)簧(I)包括相對(duì)彼此偏移地設(shè)置的第一簧圈本體(1A)和第二簧圈本體(1B),每個(gè)簧圈本體(ΙΑ、1B)均在一端處附接于附接元件(25、25’、26)的所述中心部分的第一部分，并且在另一端處附接于相鄰的所述附接元件(25、25’、26)的所述外圍部分的第二部分，所述簧圈本體(1A、1B)的相應(yīng)的簧圈以交替的且同心的方式設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述簧圈本體(1A、1B)的偏移包括在 180。與45。之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于儲(chǔ)存用于起動(dòng)機(jī)和控制電氣系統(tǒng)的能量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括傳動(dòng)裝置(8)，該傳動(dòng)裝置(8)用于在電機(jī)(9)和能量?jī)?chǔ)存設(shè)備之間傳輸機(jī)械能，所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸(4)上的至少一個(gè)盤(pán)簧(1)；和制動(dòng)和緊固元件(5)，該制動(dòng)和緊固元件(5)連接于軸(4)以便交替地將彈簧(1)閉鎖或者將該彈簧(1)保持在釋放位置，在釋放位置中，電機(jī)(9)用作馬達(dá)，其在第一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸(4)，張緊彈簧(1)以儲(chǔ)存能量，而旋轉(zhuǎn)軸(4)在相反的方向上的旋轉(zhuǎn)釋放儲(chǔ)存在彈簧(1)中的機(jī)械能，從而，傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(9)，使該電機(jī)(9)作為電力發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02P1/00GK102612599SQ201080052111
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者喬斯·路易斯·穆諾茲桑斯, 朱利安·卡西羅費(fèi)爾南德斯-蒙特斯, 胡安·曼努埃爾·穆諾茲圭霍薩, 胡安·約瑟·曼索加西亞, 阿方索·馬里亞·岡薩雷斯里科 申請(qǐng)人:阿庫(kù)門(mén)納研發(fā)有限公司