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Title:
APPARATUS FOR STORING ENERGY AS ROTATIONAL ENERGY, SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING ELECTRICAL ENERGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/036799
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an apparatus for storing energy as rotational energy, and to a system and method for providing electrical energy. The apparatus comprises: a rotor device (112) and a stator device (113); the rotor device (112) being designed to rotate relative to the stator device (113) about a rotational axis (A), and the stator device (113) being arranged on the rotational axis (A); an electrical machine (114) by means of which the rotor device (112) can be supplied with a torque and by means of which a rotational energy of a rotation of the rotor device (112) can be converted into electrical energy; a passive electrodynamic radial bearing device (116) for radially mounting the rotor device (112); and a passive magnetostatic axial bearing device (118) for axially mounting the rotor device (112).

Inventors:
MAYER, Michael (Hutteneichenweg 20, Stuttgart, 70565, DE)
Application Number:
EP2016/069513
Publication Date:
March 09, 2017
Filing Date:
August 17, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
F03G3/08; F16C32/04; F16F15/315; H02K7/02
Foreign References:
DE102011116829A12013-04-25
US20090134705A12009-05-28
US20140210424A12014-07-31
US20140125171A12014-05-08
US5783885A1998-07-21
EP0413851A11991-02-27
US4620752A1986-11-04
US3976339A1976-08-24
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) zum Speichern von Energie als Rotationsenergie, mit:

einer Rotoreinrichtung (112) und einer Statoreinrichtung (113);

wobei die Rotoreinrichtung (112) dazu ausgebildet ist, relativ zu der

Statoreinrichtung (113) um eine Drehachse (A) zu rotieren und wobei die

Statoreinrichtung (113) an der Drehachse (A) angeordnet ist;

einer elektrischen Maschine (114), mittels welcher die Rotoreinrichtung (112) mit einem Drehmoment beaufschlagbar ist und mittels welcher eine Rotationsenergie einer Rotation der Rotoreinrichtung (112) in elektrische Energie umwandelbar ist; einer passiven elektrodynamischen Radiallagereinrichtung (116) zur radialen Lagerung der Rotoreinrichtung (112); und

einer passiven magnetostatischen Axiallagereinrichtung (118) zur axialen Lagerung der Rotoreinrichtung (112).

2. Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) nach Anspruch 1,

wobei die elektrische Maschine (114) dazu ausgelegt ist, in einem ersten Modus die Rotoreinrichtung (112) mit dem Drehmoment zu beaufschlagen und in einem zweiten Modus die Rotation der Rotoreinrichtung (112) in elektrische Energie umzuwandeln.

3. Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) nach Anspruch 2,

wobei die elektrische Maschine (114) mindestens einen Permanentmagneten (132) aufweist, welcher mit der Rotoreinrichtung (112) verbunden ist; und mindestens eine Wicklung (130) aufweist, welche mit der Statoreinrichtung (113) verbunden ist.

4. Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die passive elektrodynamische Radiallagereinrichtung (116) mindestens eine Radiallagereinheit (134-1, 134-2) aufweist; wobei jede Radiallagereinheit (134-1, 134-2) mindestens einen um die

Drehachse (A) rotationssymmetrischen Permanentmagneten (136-1, 136-2) aufweist, welcher drehfest mit der Statoreinrichtung (113) verbunden ist; und wobei jede Radiallagereinheit mindestens eine um die Drehachse (A)

rotationssymmetrische Metallfläche (138-1, 138-2) aufweist, welche in axialer Richtung auf einer Höhe des mindestens einen Permanentmagneten (136-1, 136-1) der Radiallagereinheit (134-1, 134-2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) nach Anspruch 4,

wobei die passive elektrodynamische Radiallagereinrichtung (116) zwei

Radiallagereinheiten (134-1, 134-2) aufweist, von denen eine erste

Radiallagereinheit (134-1) in axialer Richtung oberhalb der elektrischen

Maschine (114) angeordnet ist, und von denen eine zweite Radiallagereinheit

(134-2) in axialer Richtung unterhalb der elektrischen Maschine (114) angeordnet ist.

6. Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) nach einem der Ansprüche 1 bis wobei die Rotoreinrichtung (112) dazu ausgelegt ist, mit einer Frequenz in Bereich zwischen einem und drei Kilohertz zu rotieren.

7. Vorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

wobei die Rotoreinrichtung (112) eine Masse zwischen vier und sechzig

Kilogramm aufweist. 8. System (100), mit:

mindestens zwei Vorrichtungen (110-1; 110-2; 110-3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und

einer Schaltungsvorrichtung (40), welche dazu ausgelegt ist, gemäß einem der Schaltungsvorrichtung (40) von mindestens einem Verbraucher (3) übermittelten Leistungsbedarfssignal (41) eine Auswahl aus den mindestens zwei

Vorrichtungen (110-1; 110-2; 110-3) zu treffen, Energie (53) aus den

Vorrichtungen (110-1; 110-2; 110-3) in der getroffenen Auswahl zu entnehmen und an den mindestens einen Verbraucher (3) weiterzuleiten.

9. System (100) nach Anspruch 8 mit: einer Photovoltaikanlage (2) zum Erzeugen von elektrischer Energie (51);

wobei die Vorrichtungen (110-1; 110-2; 110-3) zum Speichern der von der Photovoltaikanlage (2) erzeugten elektrischen Energie (51) ausgelegt ist.

10. Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie, mit den Schritten: Bereitstellen (S01) einer Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9;

Beaufschlagen (S02) der Rotoreinrichtung (112) mit einem Drehmoment, um die Rotoreinrichtung (112) der Vorrichtung (110; 110-1; 110-2; 110-3) in eine Rotation um die Drehachse (A) zu versetzen, unter Verwendung von Energie aus einer Energiequelle; und

Umwandeln (S03) der Rotationsenergie der Rotation der Rotoreinrichtung (112) in elektrische Energie.

Description:
Beschreibung Titel

Vorrichtung zum Speichern von Energie als Rotationsenergie, System und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von Energie als Rotationsenergie, insbesondere zum Speichern von elektrischer Energie in Form von Rotationsenergie und zum Bereitstellen der Rotationsenergie in Form von elektrischer Energie. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System, insbesondere ein System zum Speichern von elektrischer Energie, welche durch eine Photovoltaikvorrichtung erzeugt wurde, und zum Bereitstellen von elektrischer Energie an einen Verbraucher. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie.

Stand der Technik

Es ist bekannt, dass Schwungräder dazu geeignet sind, Energie zu speichern. Dabei wird Energie aus einer Energiequelle, beispielsweise elektrische Energie, in Rotationsenergie eines massebehafteten Schwungrades umgewandelt. Durch schnelles Abbremsen des Schwungrads und Bereitstellen der dazu verwendeten Bremsleistung als elektrische Leistung sind kurzzeitig sehr hohe Leistungen erzielbar. Wird das Schwungrad besonders reibungsarm gelagert, kann die Rotationsenergie zu einem großen Teil über eine verhältnismäßig lange Zeit erhalten bleiben. Um Skaleneffekte zu nutzen, werden häufig sehr große und schwere Schwungräder verwendet. Bisher bekannte reibungsarme Lager für Schwungräder sind beispielsweise hochwertige Kugellager oder aktive

Magnetlager.

In der DE 10 2011 116 829 AI ist ein Energiespeicher mit einem Schwungrad beschrieben, das ein Gewicht von mehr als fünfzig Tonnen aufweisen soll. Es besteht ein Bedarf nach einem besonders effizienten und reibungsarm gelagerten Energiespeicher. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.

Demgemäß ist eine Vorrichtung zum Speichern von Energie als Rotationsenergie vorgesehen, welche eine Rotoreinrichtung und eine Statoreinrichtung aufweist. Die Rotoreinrichtung ist dazu ausgebildet, relativ zu der Statoreinrichtung um eine Drehachse zu rotieren oder rotieren zu können. Die Statoreinrichtung ist an der Drehachse angeordnet. Mit anderen Worten rotiert die Rotoreinrichtung auch, zumindest teilweise, um die Statoreinrichtung. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine elektrische Maschine, mittels welcher die Rotoreinrichtung mit einem

Drehmoment beaufschlagbar ist, das heißt, in eine Rotation um die Drehachse und somit um die Statoreinrichtung versetzbar ist. Mittels der elektrischen Maschine ist außerdem eine Rotationsenergie der Rotation der Rotoreinrichtung in elektrische Energie umwandelbar, etwa unter Verwendung einer elektrischen Maschine als Generator.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine passive elektrodynamische

Radiallagereinrichtung zur radialen Lagerung der Rotoreinrichtung und eine passive magnetostatische Axiallagereinrichtung zur axialen Lagerung der Rotoreinrichtung. Unter einer passiven Lagerung soll insbesondere eine

Lagerung verstanden werden, die nicht aktiv gesteuert wird, sondern

beispielsweise aus einem Regelkreis besteht, der völlig ohne jegliche

Prozessoreinheit und Rechenleistung auskommt. Unter einer magnetostatischen

Lagerung, durch eine magnetostatische Lagereinrichtung, soll insbesondere verstanden werden, dass eine magnetische Abstoßung unabhängig von einer Bewegung stattfindet, d.h., dass die Lagerung auch bei Stillstand der

Rotoreinrichtung funktioniert. Unter einer elektrodynamischen Lagerung, durch eine elektrodynamische Lagereinrichtung, soll hingegen eine Lagerung verstanden werden, die durch die Bewegung der Rotoreinrichtung bewirkt wird.

Unter einer axialen Richtung soll stets eine axiale Richtung bezogen auf die Drehachse der Rotoreinrichtung verstanden werden. Entsprechendes gilt für eine radiale Richtung, insbesondere im Zusammenhang mit Radiallagereinrichtungen.

Die Lagereinrichtungen der Vorrichtungen sind vorzugsweise Normaltemperatur- Lagereinrichtungen, das heißt, es werden keinerlei supraleitende Elemente verwendet. Bevorzugt werden keine zusätzlichen nicht-magnetischen

Lagereinrichtungen, z.B. mechanische Lagereinrichtungen wie Kugellager etc., verwendet.

Weiterhin stellt die Erfindung ein System bereit, mit: mindestens zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen und einer Schaltungsvorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, gemäß einem der Schaltungsvorrichtung von mindestens einem Verbraucher übermittelten Leistungsbedarfssignal eine Auswahl aus den mindestens zwei Vorrichtungen zu treffen, Energie aus den Vorrichtungen in der getroffenen Auswahl zu entnehmen und an den mindestens einen Verbraucher weiterzuleiten.

Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie bereit, mit den Schritten: Bereitstellen einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung; Beaufschlagen der Rotoreinrichtung mit einem Drehmoment, um die Rotoreinrichtung der Vorrichtung in eine Rotation um die Drehachse zu versetzen, unter Verwendung von Energie aus einer Energiequelle; und

Umwandeln der Rotationsenergie der Rotation der Rotoreinrichtung in elektrische Energie.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise als Ersatz für Li-Ionen- Batteriesysteme eingesetzt werden. Denen gegenüber ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit geringerem technischen Aufwand herstellbar und verfügt vorteilhafterweise über keine, oder kaum, brennbare Elemente. Zudem ist ein „Ladezustand", d.h., eine in der Rotation der Rotoreinrichtung gespeicherte Energie als Bruchteil einer maximal speicherbaren Energie entsprechend einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit, im Vergleich zu chemischen Batterien unabhängig von einer Umgebungstemperatur und einem Lebensalter der Vorrichtung. Zudem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe

Modularisierbarkeit auf. Weiterhin können gespeicherte Energie und

abzugebende/aufzunehmende Leistung unabhängig voneinander skaliert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft mit einer besonders kleinen Masse, insbesondere des Schwungrads, und/oder mit besonders kleiner Baugröße ausgestaltet werden. Dadurch können sich Tragkraftanforderungen an die verwendete(n) Lagertechnologie(n) verringern.

Die verwendete passive elektrodynamische Radiallagerung eignet sich besonders gut für hohe Drehzahlen der Rotoreinrichtung und ist besonders verlustfrei. Durch eine Verwendung von lediglich elektrodynamischen und magnetostatischen Lagereinrichtungen entfällt eine Notwendigkeit einer

Schmierung. Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders

wartungsarm und hat eine besonders hohe Lebensdauer.

Die Rotoreinrichtung weist bevorzugt, besonders bevorzugt mehrheitlich, faserverstärkte Verbundwerkstoffe auf, beispielsweise carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK). Dadurch ist eine hohe Energiedichte erreichbar, und es werden hohe Zugbeanspruchungen erlaubt. Zudem ergibt sich eine gute Recyclebarkeit oder Entsorgbarkeit der Rotoreinrichtung. An der Rotoreinrichtung befestigte Permanentmagnete können durch Faserwicklungen des CFK bandagiert, d.h. festgehalten werden, sodass keine zusätzliche Bandagierung notwendig ist.

Die kontaktfreie magnetische Axial- und Radiallagerung ermöglicht außerdem einen besonders geräuscharmen Betrieb.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die elektrische Maschine dazu ausgelegt, in einem ersten Modus die Rotoreinrichtung mit dem Drehmoment zu beaufschlagen, d.h. in Rotation zu versetzen, und in einem zweiten Modus die Rotation der Rotoreinrichtung in elektrische Energie umzuwandeln. Somit kann der Vorrichtung auf besonders einfache Weise Energie zugeführt und entnommen werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die elektrische Maschine mindestens einen Permanentmagneten auf, welcher, insbesondere drehfest, mit der Rotoreinrichtung verbunden ist, und mindestens eine Wicklung auf, welche, insbesondere drehfest, mit der Statoreinrichtung verbunden ist. Unter einer drehfesten Verbindung soll insbesondere verstanden werden, dass sich der Permanentmagnet mitdreht, wenn sich die Rotoreinrichtung dreht, und dass sich die Wicklung nicht dreht, wenn sich die Statoreinrichtung nicht dreht. Mit anderen

Worten ist die elektrische Maschine vorteilhaft als Außenläufermotor auslegbar.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die passive

elektrodynamische Radiallagereinrichtung mindestens eine Radiallagereinheit auf. Jede Radiallagereinheit kann mindestens einen um die Drehachse rotationssymmetrischen Permanentmagneten aufweisen, welcher an der Statoreinrichtung angeordnet ist. Jede Radiallagereinheit kann mindestens eine um die Drehachse rotationssymmetrische Metallfläche aufweisen, welche in axialer Richtung auf einer Höhe des mindestens einen Permanentmagneten der Radiallagereinheit an der Rotoreinrichtung angeordnet ist. Dadurch werden, wenn sich die Rotoreinrichtung in Rotation befindet, in der Metallfläche

Wirbelströme erzeugt, sobald sich die Rotoreinrichtung exzentrisch, d.h. aus einem bevorzugten Bewegungspfad konzentrisch mit der Drehachse heraus, bewegt.

Die Wirbelströme erzeugen in dem Magnetfeld des Permanentmagneten Lorentzkräfte, welche die Exzentrizität der Rotoreinrichtung korrigieren. Mit anderen Worten werden bei Exzentrizität der Rotoreinrichtung Wirbelströme erzeugt, welche eine zentrische Gleichgewichtslage der Rotoreinrichtung wiederherstellen. Somit ist auf technisch besonders einfache Weise eine passive elektrodynamische Radiallagereinrichtung realisierbar.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die passive

elektrodynamische Radiallagereinrichtung zwei Radiallagereinheiten auf, von denen eine erste Radiallagereinheit in axialer Richtung oberhalb der elektrischen Maschine angeordnet ist, und von denen eine zweite Radiallagereinheit in axialer Richtung unterhalb der elektrischen Maschine angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung eine Vielzahl von Radiallagereinrichtungen umfassen, welche in axialer Richtung symmetrisch zu der elektrischen Maschine angeordnet sind. Somit ist eine besonders stabile Ausrichtung und Lagerung der elektrischen Maschine möglich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Rotoreinrichtung dazu ausgelegt, mit einer Frequenz in einem Bereich zwischen 1 und 3 Kilohertz zu rotieren, bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5 Kilohertz, besonders bevorzugt zwischen 1.9 und 2.1 Kilohertz, insbesondere mit einer maximalen Frequenz in einem Bereich zwischen 1 und 3 Kilohertz, bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5 Kilohertz, besonders bevorzugt zwischen 1.9 und 2.1 Kilohertz, insbesondere 2 Kilohertz. Vorteilhaft umfasst die Vorrichtung dazu einen Hochdrehzahl-Motor- Generator als elektrische Maschine, beispielsweise eine Permanentmagnet- Synchron-Maschine oder eine homopolar erregte Maschine.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Rotoreinrichtung eine Masse zwischen 4 und 60 Kilogramm auf, insbesondere zwischen 4 und 30 Kilogramm, bevorzugt zwischen 4 und 10 Kilogramm. Somit ist die Vorrichtung besonders gut modularisierbar und vielseitig einsetzbar.

Bei einer Drehzahl von 1,7 Kilohertz und einer Masse der Rotoreinrichtung von 9 Kilogramm ist beispielsweise eine Energie von einer Kilowattstunde speicherbar. Eine Vorrichtung mit einer solchen Dimensionierung eignet sich gut für eine Anwendung im Haushaltsbereich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das

erfindungsgemäße System eine Photovoltaikanlage zum Erzeu elektrischer Energie, wobei die erfindungsgemäßen Vorrichtungen des Systems zum Speichern der von der Photovoltaikanlage erzeugten elektrischen Energie ausgelegt ist. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausgleichen eines Leistungsbedarfsdefizits des mindestens einen Verbrauchers beitragen, wenn die Photovoltaikanlage den Leistungsbedarf des mindestens einen

Verbrauchers nicht vollständig decken kann, oder einen Überschuss an elektrischer Leistung Zwischenspeichern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht durch eine Vorrichtung zum

Speichern von Energie als Rotationsenergie gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch eine Vorrichtung 110 zum Speichern von Energie als Rotationsenergie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Vorrichtung 110 umfasst eine Rotoreinrichtung 112 und eine

Statoreinrichtung 113. Die Rotoreinrichtung 112 ist dazu ausgebildet, relativ zu der Statoreinrichtung 113 um eine Drehachse A zu rotieren. Die Statoreinrichtung 113 ist an der Drehachse A angeordnet, sodass die Rotoreinrichtung 112 auch um einen Teil der Statoreinrichtung 113 rotiert. Ein Soll-Bewegungspfad der Rotoreinrichtung 112 ist konzentrisch zu der Drehachse A angeordnet und ausgebildet. Die Rotoreinrichtung 112 und die Statoreinrichtung 113 sind vorzugsweise rotationssymmetrisch. Bevorzugt ist auch die Statoreinrichtung 113 konzentrisch und rotationssymmetrisch zu der Drehachse A angeordnet und ausgebildet. Bewegt sich die Rotoreinrichtung 112 auf dem Soll-Bewegungspfad, ist die Rotoreinrichtung 112 rotationssymmetrisch zu der Drehachse A

angeordnet.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine elektrische Maschine 114, insbesondere einen Außenläufer-Motor. Die elektrische Maschine 114 umfasst dazu

mindestens einen Permanentmagneten 132, welcher mit der Rotoreinrichtung

112 verbunden ist. Der Permanentmagnet 132 ist vorzugsweise

rotationssymmetrisch ausgebildet. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine mindestens eine Wicklung 130, welche drehfest mit der Statoreinrichtung 113 verbunden ist und vorzugsweise in axialer Richtung auf einer gleichen Höhe wie der Permanentmagnet 132 ausgebildet ist. Mittels der elektrischen Maschine 114 ist die Rotoreinrichtung 112 mit einem

Drehmoment beaufschlagbar ist, d.h. in Rotation versetzbar, indem die elektrische Maschine 114 als Motor verwendet wird. Mittels der elektrischen Maschine 114 ist zudem eine Rotation der Rotoreinrichtung 112 in elektrische Energie umwandelbar, indem die elektrische Maschine 114 als Generator verwendet wird.

Die Vorrichtung 110 weist außerdem eine passive elektrodynamische

Radiallagereinrichtung 116 auf, welche zwei Radiallagereinheiten 134-1, 134-2 umfasst. Jede Radiallagereinheit 134-1, 134-2 beinhaltet mindestens einen, vorzugsweise einen um die Drehachse A rotationssymmetrischen,

Permanentmagneten 136-1, 136-2, welcher drehfest mit der Statoreinrichtung

113 verbunden ist. Jede Radiallagereinheit 134-1, 134-2 weist zudem

mindestens eine um die Drehachse A rotationssymmetrische Metallfläche 138-1, 138-2 auf, welche beispielsweise aus Kupfer ausgebildet ist. Die Metallflächen 138-1, 138-2 sind in axialer Richtung auf einer Höhe des jeweils korrespondierenden mindestens einen Permanentmagneten 136-1, 136-1 der Radiallagereinheit 134-1, 134-2 angeordnet. Somit entstehen in den

Metallflächen 138-1, 138-2 bei einer exzentrischen Bewegung der

Rotoreinrichtung 112 im Magnetfeld der Permanentmagneten 136-1, 136-2 Wirbelströme. Die Wirbelströme wiederum resultieren in Lorentzkräften, welche die Rotoreinrichtung 112 zurück auf den Soll-Bewegungspfad bewegen.

Die Vorrichtung 110 umfasst zudem eine passive magnetostatische

Axiallagereinrichtung 118 zur axialen Lagerung der Rotoreinrichtung 112. Die Axiallagereinrichtung 118 umfasst mindestens einen ersten Permanentmagneten 140, welcher an einer Oberfläche eines Sockels 144 angeordnet ist, welche der Rotoreinrichtung 112 zugewandt ist. Die Statoreinrichtung 113 ist an dem Sockel 144 befestigt. An einem, in axialer Richtung, unteren Ende der Rotoreinrichtung 112 ist ein zweiter Permanentmagnet 142 an einer Oberfläche der

Rotoreinrichtung 112 angeordnet, welche dem Sockel 144 zugewandt ist. Der erste und der zweite Permanentmagnet 140, 142 sind insbesondere

rotationssymmetrisch um die Drehachse A ausgebildet. Der erste und der zweite Permanentmagnet 140, 142 korrespondieren miteinander derart, dass durch eine abstoßende magnetische Kraft zwischen dem ersten und dem zweiten

Permanentmagneten 140, 142 die Rotoreinrichtung 112 in axialer Richtung von dem Sockel 144 beabstandet wird, d.h. über dem ersten Permanentmagneten 140 schwebt. Somit ergibt sich eine besonders reibungsfreie axiale Lagerung der Rotoreinrichtung 112. Der Sockel 140, die Rotoreinrichtung 112 und die Statoreinrichtung 113 sind vorteilhafterweise von einem Gehäuse 150 umschlossen, in welchem ein Unterdruck, bevorzugt ein Vakuum, hergestellt ist. Hierdurch werden weitere Verluste bei der Rotation der Rotoreinrichtung 112 vermieden. Dadurch, dass die Vorrichtung bevorzugt mit verhältnismäßig kleinen Dimensionen ausgebildet werden kann, kann entsprechend auch das Gehäuse 150 mit kleinen

Dimensionen ausgebildet werden. Dadurch kann sich ein technischer Aufwand zum Ausbilden und Aufrechterhalten des Vakuums in dem Gehäuse 150 verringern. Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das System 100 umfasst eine Photovoltaikanlage 2 zum Erzeugen von elektrischer Energie 51 aus Sonnenlicht 50 und drei erfindungsgemäße

Vorrichtungen 110-1, 110-2, 110-3, welche zum Speichern der von der

Photovoltaikanlage 2 erzeugten elektrischen Energie 51 ausgelegt sind und jeweils wie die Vorrichtung 110 in Fig. 1 aufgebaut sind. Das System 100 kann auch mehr oder weniger erfindungsgemäße Vorrichtungen 110 umfassen, beispielsweise eine, zwei, vier oder mehr. Ist jede der Vorrichtungen mit einer maximal speicherbaren elektrischen Energie von einer Kilowattstunde ausgebildet, so können die drei Vorrichtungen 110-1, 110-2, 110-3 insgesamt drei Kilowatt bereitstellen, was beispielsweise eine für einen Haushalt ausreichende Energiemenge darstellt, um z.B. natürliche Schwankungen in der Energieproduktion der Photovoltaikanlage 2 auszugleichen.

Das System 100 umfasst eine Schaltungsvorrichtung 40, welche dazu ausgelegt ist, gemäß einem der Schaltungsvorrichtung 40 von mindestens einem

Verbraucher s übermittelten Leistungsbedarfssignal 41 eine Auswahl aus den Vorrichtungen 110-1, 110-2, 110-3 zu treffen und elektrische Energie aus den Vorrichtungen 110-1, 110-2, 110-3 in der getroffenen Auswahl zu entnehmen und entsprechende elektrische Leistung an den mindestens einen Verbraucher 3 gemäß dem Leistungsbedarfssignal 41 weiterzuleiten. Die Schaltungsvorrichtung 40 kann beispielsweise auch eine Leistungselektronik für den Betrieb der Photovoltaikanlage 2 umfassen. Alternativ kann die Photovoltaikanlage 2 auch von dem System 100 separat sein und mit der Schaltungsvorrichtung 40 über elektrische Leitungen und/oder Steuerleitungen verbunden sein.

Das Leistungsbedarfssignal 41 indiziert einen Bedarf an elektrischer Leistung des mindestens einen Verbrauchers 3. Die Schaltungsvorrichtung 40 kann dazu ausgelegt sein, die von dem Verbraucher mittels des Leistungsbedarfssignals 41 angeforderte elektrische Leistung gleichmäßig allen Vorrichtungen 110-1, 110-2, 110-3 durch eine entsprechend Auswahl aller Vorrichtungen 110-1, 110-2, 110-3 zu entnehmen. Somit kann eine besonders gleichmäßige Beanspruchung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen in dem System realisiert werden, wodurch sich die Lebensdauer des Systems als Ganzes erhöhen kann.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, oder mit dem

erfindungsgemäßen System 100 durchführbar und kann im Hinblick auf alle in Bezug auf die Vorrichtung 110 und/oder das System 100 beschriebenen

Modifikationen und Weiterbildungen angepasst werden.

In einem Schritt S01 wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung bereitgestellt. In einem Schritt S02 wird die Rotoreinrichtung 112 mit einem Drehmoment beaufschlagt, um die Rotoreinrichtung 112 in eine Rotation um die Drehachse A zu versetzen, etwa mittels der elektrischen Maschine 114. Dazu wird Energie aus einer Energiequelle verwendet, beispielsweise aus der Photovoltaikanlage 2 oder aus einem Haushaltsstromnetz. In einem Schritt S03 wird die Rotationsenergie der Rotation der Rotoreinrichtung 112, zeitlich nachfolgend, in elektrische Energie umgewandelt, etwa mittels der elektrischen Maschine 114. In einem nachfolgenden Schritt kann die elektrische Energie aus der Umwandlung an einen Verbraucher übertragen werden, etwa mittels einer Schaltungsvorrichtung 40, wie oben beschrieben.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Beispielsweise kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem

erfindungsgemäßen System auch elektrische Energie aus einer anderen Quelle gespeichert werden, insbesondere aus einer regenerativen Energiequelle wie etwa Windenergie.