[發明專利]用于飛輪裝置的高溫超導磁懸浮軸承

無效

• 申請號: 200910076832.0
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101539168A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 王延軍;陽運國;涂凱
• 申請（專利權）人: 北京宇航世紀超導儲能設備技術有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 北京國帆知識產權代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 王 俊

技術領域

本發明涉及一種高溫超導磁懸浮軸承，尤其涉及一種用于飛輪儲能裝置的高溫超導磁懸浮軸承。

背景技術

能源問題是發展國民經濟首先需要解決的問題，也是生產建設各部門非常關注的問題，具有重大的戰略及經濟意義。特別是近年來能源危機加劇，科學家預測到2050年，地球上的石油資源將會枯竭。在尋找新能源的同時，人們也在探索在現有基礎上的能源節約技術，即能源的高效生產、儲存和合理使用。就能源儲存而言，在許多領域已顯得十分突出，尤其是高品質、高密度和能夠瞬間釋放的儲能系統，是很多領域迫切需要的。

飛輪儲能技術是一種新興的電能存儲技術，它與超導儲能技術、燃料電池技術等一樣，都是近年來出現的有很大發展前景的儲能技術。雖然目前化學電池儲能技術已經發展得非常成熟，但是，化學電池儲能技術存在著諸如充放電次數的限制、對環境的污染嚴重以及對工作溫度要求高等問題。這樣就使新興的儲能技術越來越受到人們的重視。尤其是飛輪儲能技術，已經開始越來越廣泛地應用于國內外的許多行業中。

現有的飛輪儲能裝置主要包括3個核心部分：飛輪、電機和電力電子裝置。它的基本工作原理是，將外界輸入的電能通過電動機轉化為飛輪轉動的動能儲存起來，當外界需要電能的時候，又通過發電機將飛輪的動能轉化為電能，輸出到外部負載。為了能夠長時間高效的存儲能量，要求飛輪儲能裝置在空閑運轉時的損耗非常小。常規的飛輪儲能裝置采用機械軸承來支撐飛輪的轉動，但是由于機械軸承的摩擦系數一般在0.001左右，在較長的運轉時間下，會造成很大的能量損失。

實用新型內容

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種高溫超導磁懸浮軸承，可以使軸承的摩擦系數極小，能量損失降低，提高了能量貯存的效率。

為實現上述目的，本發明提供了一種高溫超導磁懸浮軸承，包括：

飛輪軸；

上方轉子，由永磁體制成，固定在所述飛輪軸上；

下方轉子，由永磁體制成，固定在所述飛輪軸上；

高溫超導體定子，套在所述飛輪軸上，并且固定的位于所述上方轉子和下方轉子之間。

還包括冷卻劑容器，容置有用于冷卻所述高溫超導體定子的冷卻介質，與所述高溫超導體定子相接觸。所述冷卻介質為液氮。

所述上方轉子位于高溫超導體定子之上，所述超導體定子與上方轉子為排斥懸浮力。所述下方轉子位于高溫超導體定子之下，所述超導體定子與下方轉子為吸引懸掛力。所述高溫超導體定子為YBCO高溫超導體。所述上方轉子和下方轉子為永磁體。

因此，本發明依據了高溫超導磁懸浮的原理，適用于飛輪儲能裝置的結構，使用了上下轉子，并且在兩個轉子之間設置高溫超導體定子，定子和兩個轉子之間非接觸無摩擦，能量損失小，完全能夠滿足飛輪儲能裝置高效儲存能量的需要。

附圖說明

圖1為本發明用于飛輪裝置的高溫超導磁懸浮軸承的結構示意圖。

圖2為本發明用于飛輪裝置的高溫超導磁懸浮軸承的立體圖圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

高溫超導磁懸浮軸承是一種無源的、高速的、無機械摩擦的軸承系統，其摩擦系數只有普通機械軸承的1/10000左右，最高轉速可達520000r/min，因此該類軸承最適合用作儲能裝置中飛輪轉子的支撐部件。

如圖1和圖2所示，為本發明用于飛輪裝置的高溫超導磁懸浮軸承的結構示意圖，和本發明用于飛輪裝置的高溫超導磁懸浮軸承的立體圖，包括飛輪軸1；上方轉子2，固定在飛輪軸1上；下方轉子3，固定在飛輪軸1上；高溫超導體定子4，套在飛輪軸1上，并且位于上方轉子2和下方轉子3之間。固定在不可移動的框架上。

高溫超導體定子4位于上方轉子2下部，超導體定子4與上方轉子2之間為排斥懸浮力；高溫超導體定子4位于下方轉子3上部，超導體定子4與下方轉子3之間為吸引懸掛力。上方轉子2和下方轉子3為永磁體材料。

再如圖1所示，還包括冷卻劑容器5，容置有用于冷卻高溫超導體定子的冷卻介質，與高溫超導體定子4相接觸。冷卻劑容器5中充滿液氮，與外接的制冷機相連，用于保持超導體定子4正常工作所需的低溫環境。高溫超導體定子4可以為YBCO高溫超導體。

在場冷磁化過程中，預先適當增大上方轉子2與超導體定子4的間距，減小下方轉子3與超導體定子4的間距，使得飛輪在正常工作時，超導體定子4位于上下轉子2和3的中間位置，以保證超導體定子4對上方轉子2和下方轉子3都提供最大的懸浮力。