Schnelldrehendes Schwungrad aus faserverstärktem Kunststoff

Auslegung von Schwungradrotoren - 85
P ~ω r
⎛ h⎞
⎜1+
⎟ ≅ v ⋅ r
(7.4.5.)
⎝ r⎠
3 5 3 2
W U
das heisst, dass kleine Rotoren mit hoher Drehzahl in
diesem Punkt bevorteilt sind.
Eine weitere Grenze liegt im Bereich der Lagerung.
Wenn eine bestimmte Energiemenge kinetisch gespeichert
werden muss, kann das mit einem langsamen,
grossen oder einem schnellen, kleinen Rotor
erreicht werden. Sowohl die Drehzahl als auch die
Belastung durch statische und dynamische Kräfte
können bei einer Lagerung mit Wälzlagern kritisch
werden. Auch bei Magnetlagern gibt es ähnliche
Grenzen zu beachten, wie etwa die begrenzte
spezifische Tragfähigkeit, die limitierte Dynamik in
der Erzeugung magnetischer Kräfte und die
momentan noch hohen Kosten. Nähere Einzelheiten
sind bei [Schw92], [Ahre96] und bei [KIS93] zu finden.
Wenn man davon ausgeht, den Energiespeicher
elektrisch zu laden bzw. zu entladen, sind die
Grenzen des Motor/Generators zu beachten. Je höher
die Drehzahl einer elektrischen Maschine gewählt
wird, desto kleiner wird der zulässige Durchmesser,
und die Länge der Maschine muss entsprechend
vergrössert werden, um dasselbe Moment bzw. die
gleiche Leistung zu erreichen. Die realisierbare
Maschinenlänge wird aber durch Biegeeigenfrequenzen,
höhere Rotorverluste und gegebenenfalls
einen grösseren einseitigen magnetischen Zug
limitiert. Ebenso begrenzt sind die Umrichter in der
Leistung, je höher die Drehzahl bzw. Frequenz ist. Die
entsprechenden Angaben sind in [KIS93], [Pasq94]
und [Gugg96] zu finden.