请教，关于飞轮储能小型化-超级军网

<br /><br />CD上卧虎藏龙，小的想请教下：
当下挺火的飞轮储能系统相对化学电池有充能快，能量密度高、寿命长等优点。
想问一下，目前飞轮储能小型化做到什么程度了？车辆用的搞定了么？
能不能做到电子产品用的大小级别？比如AAA碱性电池大小？飞轮小型化有什么困难？<br /><br />CD上卧虎藏龙，小的想请教下：
当下挺火的飞轮储能系统相对化学电池有充能快，能量密度高、寿命长等优点。
想问一下，目前飞轮储能小型化做到什么程度了？车辆用的搞定了么？
能不能做到电子产品用的大小级别？比如AAA碱性电池大小？飞轮小型化有什么困难？

飞轮系统包括电动机发电机和……飞轮……
这就是小型化的困难之处

电机小型化好像不难吧？

snsoy 发表于 2011-1-21 23:08

回复 4# sarchiel
好像MD在研究军用车辆带飞轮

sarchiel 发表于 2011-1-22 00:35

对称设计不行吗？

飞轮得放在陀螺仪支架上吧，不然车连转弯都转不动。

要不双反向转轮，转轴垂直于地面？既抵消水平的力矩又无视自稳？

snsoy 发表于 2011-1-21 23:08

车用？！大质量飞轮的进动效应，会让你无法改变行驶方向滴！没玩过陀螺吗？

小型化对惯性元件是致命的，所以惯性元件小型化非常困难

回复 10# riemann
求科普原理

riemann 发表于 2011-1-21 21:51

纳米飞轮？一次装几千个，方向各不相同，连惯性也解决了。

playfish 发表于 2011-1-23 07:32

现在油还没有贵到这种程度，几千个纳米飞轮，多少钱？

飞轮电池是老技术了，限于特殊用途，一个缺点是能量密度低，不如锂电，一个是贵，百倍千倍的价格，不是环境实在用不了其他电池，根本不会用

刹车能量回收系统用的就是飞轮。

回复 riemann
求科普原理
snsoy 发表于 2011-1-22 20:16

科普谈不上，没有研究过这类问题，谈谈我的理解吧。

质量与尺寸的三次方成正比，尺寸缩小一半，质量只剩1/8，惯性大大减小的同时，摩擦阻尼消耗却没有大幅减小，因此想做高精度的微型惯性元件是非常难的，这方面好像是东南大学在做。精度比普通陀螺差不少。飞轮我想也差不多吧。

以上是我拍脑袋想到的，有不合理的地方欢迎大家提出来讨论。

回复 riemann
求科普原理
snsoy 发表于 2011-1-22 20:16

科普谈不上，没有研究过这类问题，谈谈我的理解吧。

质量与尺寸的三次方成正比，尺寸缩小一半，质量只剩1/8，惯性大大减小的同时，摩擦阻尼消耗却没有大幅减小，因此想做高精度的微型惯性元件是非常难的，这方面好像是东南大学在做。精度比普通陀螺差不少。飞轮我想也差不多吧。

以上是我拍脑袋想到的，有不合理的地方欢迎大家提出来讨论。

riemann 发表于 2011-1-24 10:38

飞轮电池内部好像是磁悬浮的

回复 18# maomaobear2

磁悬浮也有损耗，我的意思是能量耗散不会随着质量的减小而线性减小，而是质量越小损耗比例越大，大概是这样吧。

xinf60d 发表于 2011-1-23 10:16

是呀，有哪个钱不如开发新型能源和燃料电池。

snsoy 发表于 2011-1-21 23:08

以我现在的知识，我觉得拿东西好像不能小型化吧……

π^3*ρ*r^4*h*f^2

如果圆盘的半径和厚度同时减小

在转速不变的情况下，储存的能量会以5次方的速率减小

riemann 发表于 2011-1-24 10:38

飞轮缩小肯定是以尺寸的3次方减少动能，但是就化学电池而言，储存的能量按化学剂体积计算也是同样按3次方减少的。摩擦阻尼的公式是什么？

sevon 发表于 2011-1-24 13:39

正解，只有扩大半径和提高转速的途径了。
只是不知道小型飞轮相比锂电到底能不能大幅度优胜？或者不如？

飞轮缩小肯定是以尺寸的3次方减少动能，但是就化学电池而言，储存的能量按化学剂体积计算也是同样按3次 ...
snsoy 发表于 2011-1-24 13:55

没有细算，实际上如你所说飞轮尺寸缩小，那么在保证材料强度一定的情况下，角速度可以相应提高，可以细算一下提高多少，进一步算一下动能/质量比提高多少。

实际上，我觉得，也许可以倒过来想。
要使“飞轮储能电池”达到化学电池的效率，如果效率比1:1，那在假想的极端状态下，二者可以互相完全充电并充满。也就是说，这个化学电池全部放电输出的能量，能够转化成飞轮的转动动能。显然，宏观的应该没戏了，要不转速得多高，呵呵（试想一下一个7号电池，一直给一个等重的飞轮电动机充电，转速一直提高，无摩擦....）。但如果飞轮尺寸减小，变成很多个小飞轮，就能够储存更多的能力。

PS: 突然想到，某种意义上，原子核里的电子就是一绕核运行的飞轮啊~ 哈哈当然，这个质量小点~
一升水能够储存的热能是很高的，其实质就是分子随机运动的动能。

化整为零，正是宏观物体储存动能的一般方式。

飞轮缩小肯定是以尺寸的3次方减少动能，但是就化学电池而言，储存的能量按化学剂体积计算也是同样按3次 ...
snsoy 发表于 2011-1-24 13:55

没有细算，实际上如你所说飞轮尺寸缩小，那么在保证材料强度一定的情况下，角速度可以相应提高，可以细算一下提高多少，进一步算一下动能/质量比提高多少。

实际上，我觉得，也许可以倒过来想。
要使“飞轮储能电池”达到化学电池的效率，如果效率比1:1，那在假想的极端状态下，二者可以互相完全充电并充满。也就是说，这个化学电池全部放电输出的能量，能够转化成飞轮的转动动能。显然，宏观的应该没戏了，要不转速得多高，呵呵（试想一下一个7号电池，一直给一个等重的飞轮电动机充电，转速一直提高，无摩擦....）。但如果飞轮尺寸减小，变成很多个小飞轮，就能够储存更多的能力。

PS: 突然想到，某种意义上，原子核里的电子就是一绕核运行的飞轮啊~ 哈哈当然，这个质量小点~
一升水能够储存的热能是很高的，其实质就是分子随机运动的动能。

化整为零，正是宏观物体储存动能的一般方式。

回复 23# snsoy

如果只算空气摩擦的话，应该和面积成正比

回复 25# rolltide

我有个挺SX的想法，就是把电池里的反应液像飞轮一样旋转起来，就两得了。不过那成本得多高啊。

http://lt.cjdby.net/thread-1060695-1-1.html

飞轮恐怕只能用在要求功率密度大的地方

回复 28# 布吉岛

克莱斯勒做过一款纯飞轮的汽车，充电完毕跑了600KM，加速能力是0-100 6.5秒，一般般。不过这些年过去不知道有进步没有。
不过俺觉得民用汽车上飞轮是比较危险的，试想高速公路上出了车祸，一破车里飞出一高速旋转的大铁块，顺着马路削人，我檫，大杀器啊！

如果能搞简并态超高密度材料，飞轮可以纳米化了。

snsoy 发表于 2011-1-24 23:00

只要轴承好，没问题{:jian:}

回复 32# acoustics
这个数据倒是没有，用的是多层飞轮，半径大的角速小些，半径小的角速大些。