[實用新型]一種飛輪儲能裝置

無效

• 申請號: 201120039334.1
• 申請日: 2011-02-16
• 公開（公告）號: CN201956795U
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 蔣書運;王洪昌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K7/09
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型屬于電能存儲技術領域，具體來說，涉及的是一種飛輪儲能裝置。

背景技術

飛輪儲能裝置正超著高速、大功率方向發展，飛輪的體積正變得越來越大。但是從國內外技術市場來看，飛輪儲能裝置仍然廣泛地使用徑向氣隙的電機，應當看到徑向氣隙電機體積大，這就越發增大了大容量儲能飛輪裝置的體積，因此，如何減小大容量儲能飛輪的體積是飛輪研發的關鍵技術之一。同時，從支承方式來看，電磁懸浮軸承、超導磁懸浮軸承、永磁懸浮軸承等已成為飛輪儲能裝置的主流支承方式。以上支承方式雖然在一定程度上滿足了儲能飛輪的高轉速和低功耗要求，但是也帶來了較為突出的問題：電磁懸浮軸承的測控系統復雜，維護成本較高，加之磁軸承本身也需要供電，這就降低了飛輪儲能系統的整體能量轉換效率，降低了儲能性價比；高溫超導磁懸浮軸承需要構建低溫環境，大幅度地增加了運行成本，同樣導致飛輪儲能系統的整體能量轉換效率下降；永磁懸浮軸承對外界激勵的抑制能力較差，單靠永磁懸浮軸承本身無法實現全懸浮。

發明內容

技術問題：本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種飛輪儲能裝置，該飛輪儲能裝置具有體積小的優點，并且該裝置中的軸承在軸向和徑向上的承載壓力小。

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型的飛輪儲能裝置，包括采用立式結構的設置有上傳動軸和下傳動軸的飛輪本體、上軸承、下軸承和電機，飛輪本體的上傳動軸和上軸承相配合，飛輪本體的下傳動軸和下軸承相配合，電機連接在飛輪本體的一端，還包括永磁軸承，永磁軸承的上磁環固定在飛輪本體的下端面，永磁軸承的下磁環固定在下軸承固定板上，并且，永磁軸承的上磁環與永磁軸承的下磁環相互對應，永磁軸承的上磁環與永磁軸承的下磁環之間有軸向間隙；所述的電機的定子位于電機的轉子的上方，電機的定子固定在機架上，電機的轉子固定在飛輪本體的上端面，并且，電機的定子與電機的轉子相互對應，電機的定子與電機的轉子之間有軸向間隙。

所述的上軸承是上混合陶瓷球軸承，所述的上傳動軸是上彈性軸，上彈性軸呈階梯狀；所述的飛輪本體的上端面與上彈性軸中直徑較大的部分固定連接，上彈性軸中直徑較小的部分嵌在上混合陶瓷球軸承的內表面中；所述的下軸承是下混合陶瓷球軸承，所述的下傳動軸是下彈性軸，下彈性軸是階梯軸；所述的飛輪本體的下端面與下彈性軸中直徑較大的部分固定連接，下彈性軸中直徑較小的部分嵌在下混合陶瓷球軸承的內表面中。

所述的飛輪儲能裝置，還包括彈性鼠籠，彈性鼠籠位于下軸承固定板上部的凹坑中，并且彈性鼠籠與下軸承固定板固定連接；下軸承固定板上部的凹坑中盛有潤滑油；所述的下混合陶瓷球軸承的外表面和彈性鼠籠的內表面相配合。

有益效果：與現有技術相比，采用本實用新型技術方案的有益效果是：1.飛輪儲能裝置體積小，同時具有抗傾覆能力，有助于降低軸承的承載力。本技術方案中，電機在飛輪儲能裝置上的布置方式是采用軸向氣隙方式。目前常用的是將電機在飛輪儲能裝置上采用徑向氣隙的布置方式。與徑向氣隙的電機相比，軸向氣隙的電機的技術優勢在于：相等功率的軸向氣隙的電機軸向尺寸要遠小于徑向氣隙的電機，這樣整個飛輪儲能裝置的體積就相應減小。同時，軸向氣隙的電機可以作為飛輪本體的輔助軸承，具有一定的軸向承載能力與徑向承載能力。位于飛輪本體的下方的永磁軸承可以保證電機的定子與轉子之間的距離位于工作距離之內。同時，永磁軸承也具有抗傾覆能力，為下軸承卸載，有助于降低下軸承的承載力。

2.減小軸承的摩擦功耗。本技術方案中，上軸承和下軸承均采用混合陶瓷球軸承。與其他材質的軸承相比，混合陶瓷球軸承可以減小軸承的摩擦功耗，延長軸承的使用壽命。

3.整個飛輪儲能裝置順利平穩地通過臨界轉速。本技術方案中，飛輪本體的上端面固定連接上彈性軸中直徑較大的部分，上彈性軸的中直徑較小的部分嵌在上混合陶瓷球軸承的內表面中。飛輪本體的下端面固定連接下彈性軸中直徑較大的部分，下彈性軸中直徑較小的部分嵌在下混合陶瓷球軸承的內表面中，并且下混合陶瓷球軸承位于彈性鼠籠中。根據飛輪本體的質量，合理地選取上彈性軸和下彈性軸的長度與直徑，設計彈性鼠籠的幾何參數，使飛輪儲能裝置的一階臨界轉速遠低于工作轉速，形成柔性飛輪轉子裝置。該結構的飛輪儲能裝置可以獲得軸系臨界轉速的合理分布，使得飛輪通過較低的一階臨界轉速后將自動定心，實現在二階臨界轉速下較寬轉速范圍內的穩定運行。