[發明專利]一種飛輪儲能裝置

無效

• 申請號: 200910082798.8
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101877511A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 李嶺群
• 申請（專利權）人: 李嶺群
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K7/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明屬于儲能技術領域，具體地說，涉及一種飛輪儲能裝置。

背景技術

飛輪儲能電池系統一般包括四個核心部分：真空室、磁浮飛輪、電動機-發電機、電力電子變換系統(Electronic?Converter)。電力電子變換系統可使電動機-發電機依據工況需要變更工作狀態，當飛輪需要存儲動能時，其使電動機-發電機處于電動機狀態，電動機驅動飛輪加速旋轉存儲機械動能，當外部負載需要電能時，其使電動機-發電機處于發電狀態，由飛輪帶動發電機旋轉，將飛輪的機械動能轉化為電能。為了降低、甚至杜絕飛輪高速旋轉時與空氣之間的摩擦阻力，均采用了真空室技術，為了減小軸摩擦均采用了磁懸浮軸承技術。

從上個世紀90年代開始，飛輪電池的專利和論文逐步多了起來，例如：《真空磁懸浮飛輪電池》(中國專利申請號：200520081544.1)；《FLYWHEEL?DEVICE?WITH?ACTIVE?MAGNETIC?BEARINGS》(US006664680B1)；《FLYWHEELS?FOR?ENERGY?STORAGE》(US005760506A)。這些技術具備飛輪物理電池的很好優點的同時，也存在體積大、結構復雜、造價高，在交通運輸設備上不方便使用等不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飛輪儲能裝置，由高速機械軸承對飛輪軸進行徑向限位，由永磁環軌對飛輪體進行軸向限位的飛輪機構，將該機構設置在密封真空室內，并在飛輪的軸端設置“電動機-發電機”等設備。

具體地說，本發明提供的飛輪儲能裝置，其包括：

一飛輪體，設置在一密封殼體內；

飛輪體的轉動中心設置有一轉軸，該轉軸的兩端可轉動地設置在密封殼體上，使飛輪體以轉軸為中心，在密封殼體內旋轉；

在飛輪體的外表面設置有飛輪永磁環軌，與之對應地在密封殼體的內表面上設置有殼體永磁環軌，飛輪永磁環軌和殼體永磁環軌之間設有空氣間隙；飛輪永磁環軌和殼體永磁環軌的結構相同、轉動半徑相等、同性磁極相對應，由此產生的磁斥力對飛輪體進行軸向限位，飛輪永磁環軌和殼體永磁環軌均是由弧形永磁體單元延軌道周長方向連續排列成圓環形；

密封殼體為上下對稱的兩部分連結固定為一整體，在密封殼體的上下端對應于飛輪軸的中央位置各設有一個空腔室，用于設置電動機-發電機設備和電力電子變換設備；

密封殼體內設有抽真空閥門。

本發明的一個實施例中的飛輪體較理想的呈扁圓形，相應地，密封殼體的腔體也呈扁圓形。

本發明的一個實施例中的飛輪體和密封殼體由碳纖維、合金鋼、玻璃、陶瓷或玻璃鋼制成。

本發明的一個實施例中的轉軸由金屬或碳纖維制成。

本發明的一個實施例中的轉軸的兩端設有機械軸承，通過機械軸承連接在密封殼體上。

本發明的一個實施例中的永磁體硬磁材料如NdFeB制成。

本發明的一個實施例中的上下密封殼體兩部分之間用螺栓和密封墊連結固定成整體，其結合縫設置在密封殼體的正中間。

本發明結構簡單、體積小、重量輕、造價低、安全可靠，既可固定使用，也可安裝在運輸設備上使用。

附圖說明

圖1為本發明一種物理電池裝置剖面結構示意圖

具體實施方式

本發明由密封殼體、飛輪機構、電動機-發電機設備、電力電子變換設備四部分構成，其中：

密封殼體部分，由鋼板按現有成熟工藝制造成輕質空腔體。也可用鋁合金、玻璃鋼、碳纖維等成熟工藝制造而成。輕質空腔體圍成的內部殼體空間與飛輪體的體形相匹配，兩者之間的氣隙以飛輪高速旋轉產生離心力變形時不發生碰擦為宜；外部殼體形狀既可以是橢球體，也可以是矩形體。真空閥門設置在空腔體內，是物理電池運行時將飛輪室抽真空；物理電池維檢時向飛輪室充氣的通道閥門。

飛輪機構部分：由飛輪體、輪軸、機械軸承、飛輪永磁環軌構成。飛輪體由碳纖維按現有成熟工藝制造而成，也可用高強金屬合金、高強玻璃、高強陶瓷、玻璃鋼等制造。輪軸設置在飛輪體的轉動中心，由金屬比如但不限于鋼材制造，也可用碳纖維制造。機械軸承可從市場采購。飛輪永磁環軌設置在飛輪體的外表面，與之相對應，在密封殼體內表面設置有相同結構的殼體永磁環軌，飛輪永磁環軌和殼體永磁環軌的轉動半徑相同，同性磁極相對，由此產生的磁斥力對飛輪進行軸向限位，使之只能轉動，不能軸向移動。飛輪永磁環軌和殼體永磁環軌由同性永磁體連續排列成環形結構而成。

電動機-發電機設備，設置在飛輪的軸端，其軸與飛輪的軸連結。關于電動機-發電機設備可從市場采購。