[發(fā)明專利]一種大容量高效率磁懸浮飛輪儲能裝置

有效

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• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102684367A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅柏杉;梅菁;暴國輝;張海
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛輪儲能裝置，尤其是涉及一種適用于電力儲能(一次調(diào)頻和削峰填谷)、間歇式新能源發(fā)電系統(tǒng)、軌道交通頻繁制動啟動的能量回收與釋放的大容量高效率磁懸浮飛輪儲能裝置。

背景技術(shù)

飛輪儲能是一種物理儲能，與化學(xué)儲能相比，飛輪儲能在環(huán)境保護(hù)、高可靠性、工作壽命很長、充放電速度可快可慢等方面具有的天生優(yōu)勢，是化學(xué)儲能無法比擬的。飛輪所儲存的動能E與飛輪的轉(zhuǎn)動慣量J和轉(zhuǎn)速ω的平方相關(guān)，E＝0.5Jω²。就目前技術(shù)來看，人們大多注重于對飛輪在高速狀態(tài)下儲能進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和材料研究，較多關(guān)注的是如何提高飛輪儲能裝置的能量密度。然而對于大容量電力儲能而言，高速飛輪并沒有優(yōu)勢。在飛輪材料強(qiáng)度一定的前提下，經(jīng)濟(jì)可靠的大能量儲能必須依靠中低速、大慣量飛輪。由于大慣量飛輪體積重量大，如何減小飛輪運轉(zhuǎn)時的軸承損耗、風(fēng)摩損耗和空載損耗，成為大能量飛輪高效率、長時間儲能必須解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種損耗低、工作效率高、安全性高的大容量高效率磁懸浮飛輪儲能裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種大容量高效率磁懸浮飛輪儲能裝置，其特征在于，包括飛輪組件、電機(jī)、重載磁浮軸承、徑向軸承、真空密封殼體和安全組件，所述的飛輪組件、安全組件均設(shè)在真空密封殼體內(nèi)，所述的電機(jī)、重載磁浮軸承、徑向軸承均設(shè)在飛輪組件和真空密封殼體之間，所述的重載磁浮軸承設(shè)在電機(jī)上下方，所述的飛輪組件、電機(jī)的轉(zhuǎn)子和重載磁浮軸承組成整體轉(zhuǎn)子。

所述的飛輪組件包括飛輪體、輪輻支撐結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)筒，所述的飛輪體通過輪輻支撐結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)筒連接，所述的轉(zhuǎn)簡分別與電機(jī)、重載磁浮軸承、徑向軸承的轉(zhuǎn)動體連接。

所述的電機(jī)為內(nèi)置式異步電動-發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和電樞，所述的轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)，所述的電樞安裝在真空密封殼體上，當(dāng)外部輸入電能時，電機(jī)工作在電動狀態(tài)，將電能轉(zhuǎn)換為飛輪體的動能，即充電；當(dāng)需要向外供電時，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，將飛輪體的動能轉(zhuǎn)換為電能輸出，即放電。

所述的重載磁浮軸承為多對動、靜磁環(huán)組合成的強(qiáng)力永磁懸浮軸承，動磁環(huán)外側(cè)和靜磁環(huán)內(nèi)側(cè)均裝有導(dǎo)磁軛。

所述的真空密封殼體包括內(nèi)殼、外殼、上板和下板，所述的內(nèi)殼、外殼、上板和下板組成密閉空間，所述的內(nèi)殼、外殼與上板、下板的連接處均設(shè)有靜密封結(jié)構(gòu)和抽真空接口，所述的內(nèi)殼分別與電樞、重載磁浮軸承、徑向軸承連接，所述的內(nèi)殼內(nèi)側(cè)設(shè)有冷卻件。

所述的冷卻件為散熱翅片或冷卻水套。

所述的安全組件包括設(shè)在轉(zhuǎn)筒下方的安全著陸單元和飛輪體外側(cè)的安全護(hù)墻。

所述的安全著陸單元包括推力軸承和設(shè)在推力軸承下方的緩沖彈簧。

所述的安全護(hù)墻為單層或多層由高強(qiáng)纖維復(fù)合材料構(gòu)成的保護(hù)層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、采用強(qiáng)力永磁軸向懸浮軸承，基本上消除機(jī)械摩擦損耗；

2、采用內(nèi)置式異步電動-發(fā)電機(jī)，在飛輪純蓄能(不充放電)運行狀態(tài)下，通過適當(dāng)?shù)膭畲趴刂疲梢韵姍C(jī)的空載損耗；

3、重載磁浮軸承和電機(jī)的轉(zhuǎn)子與飛輪組件設(shè)計成整體轉(zhuǎn)子，使得整個裝置可采用靜密封真空結(jié)構(gòu)(避免了復(fù)雜且不可靠的動密封結(jié)構(gòu))，飛輪體在真空中旋轉(zhuǎn)，消除了風(fēng)摩損耗；

4、提高了工作效率，可達(dá)94％；

5、采用轉(zhuǎn)子安全著陸單元和緩沖彈簧，有效防止意外故障時飛輪轉(zhuǎn)子出現(xiàn)軸向碰撞；

6、設(shè)有一層或多層徑向防護(hù)墻，萬一飛輪體出現(xiàn)非正常裂紋，防護(hù)墻可有效防護(hù)飛輪碎體對外殼的直接撞擊，吸收碰撞動能，保障安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1為上板，2為靜密封結(jié)構(gòu)，3為徑向軸承，4為重載磁浮軸承，5為電機(jī)轉(zhuǎn)子，6為電樞，7為冷卻件，8為推力軸承，9為內(nèi)殼，10為轉(zhuǎn)筒，11為緩沖彈簧，12為輪輻支撐結(jié)構(gòu)，13為飛輪體，14為安全護(hù)墻，15為外殼。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例