[發明專利]一種雙飛輪結構的飛輪電池

有效

• 申請號: 201810109492.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108365698B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 孫曉東;金志佳;陳龍;楊澤斌;李可
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種雙飛輪結構的飛輪電池，轉軸的軸向正中間外有間隙地同軸套有軸向繞組結構，軸向繞組結構的左右側各設置一個同軸固定套在轉軸上的飛輪，兩個飛輪相對于軸向繞組結構左右對稱布置，在左側飛輪的左側、右側飛輪的右側各設置一個同軸固定套在轉軸上的無軸承永磁電機，兩個無軸承永磁電機相對于軸向繞組結構左右對稱布置；軸向繞組結構的圓盤鐵芯的左右兩側的盤面上沿圓周方向上均勻開12個圓環槽，中央圓柱上都繞有軸向繞組線圈，飛輪一側輪面上設有內、外圓環槽，圓環槽中嵌入環形永磁體；采用一個軸向繞組結構限制轉軸軸向移動，在同樣半徑條件下相比于單飛輪結構飛輪電池，轉動慣量為單飛輪結構飛輪電池的兩倍，儲能更多。

技術領域

本發明是一種磁懸浮飛輪電池結構，適用于太空、軍用車輛等領域或者作為不間斷電源的切換等。

背景技術

飛輪電池是一種突破化學電池局限性，利用物理儲能的新型電池。利用飛輪具有高質量因此有較高的轉動慣量的特點，可儲存大量動能，利用電機轉換為電能。傳統的磁懸浮飛輪電池大多采用單飛輪結構，利用兩個徑向磁軸承與一個軸向磁軸承提供懸浮力，充電放電由兩臺永磁同步電機來完成。由于飛輪電池較大的儲能需求，導致飛輪需要較大的半徑來增加其轉動慣量，進一步增大了飛輪電池的徑向長度，同時兩個徑向磁軸承與一個軸向磁軸承也占用了較大的軸向空間，致使飛輪電池體積難以縮減。

發明內容

本發明針對傳統飛輪電池結構存在的問題，提出了一種無軸向磁軸承的雙飛輪結構的飛輪電池，結構緊湊，體積相對較小，儲存能量較傳統飛輪電池大。

本發明采用的技術方案是：由外殼體和端蓋圍成一個真空腔室，真空腔室的內部正中間是轉軸，轉軸的軸向正中間外有間隙地同軸套有軸向繞組結構，軸向繞組結構的左右側各設置一個同軸固定套在轉軸上的飛輪，兩個飛輪相對于軸向繞組結構左右對稱布置，在左側飛輪的左側、右側飛輪的右側各設置一個同軸固定套在轉軸上的無軸承永磁電機，兩個無軸承永磁電機相對于軸向繞組結構左右對稱布置；軸向繞組結構的徑向最外部是軸向繞組殼體，軸向繞組殼體的內壁同軸固定卡有一個圓盤鐵芯，在圓盤鐵芯的左右兩側的盤面上沿圓周方向上均勻開12個圓環槽，左右兩側的圓環槽左右對稱，每個圓環槽的正中間形成一個中央圓柱，中央圓柱上都繞有軸向繞組線圈；飛輪的一側輪面設有外圓環槽和內圓環槽，外圓環槽和內圓環槽中各嵌入一個尺寸相配的環形永磁體，兩個環形永磁體均面對著軸向繞組結構；軸向繞組線圈通入三相交流電，產生的磁場極性與環形永磁體產生的磁場極性相同或相反。

本發明的優點在于：

1. 本發明采用雙飛輪結構，在同樣半徑條件下相比于單飛輪結構的飛輪電池，轉動慣量為單飛輪結構飛輪電池的兩倍，儲能更多，因此可適當減小飛輪半徑，達到既增加飛輪電池儲能，又減小飛輪電池徑向寬度，減小體積的效果。同時本發明在空間上滿足軸向對稱，減少了轉軸旋轉時的不平衡擾動。

2. 本發明采用兩臺無軸承永磁同步電機提供懸浮力，采用一個軸向繞組結構限制轉軸軸向移動。無軸承永磁同步電機同時負責轉軸懸浮以及飛輪電池充放電。軸向繞組結構左右兩端線圈可分別通電，根據轉軸偏移情況，通入不同大小的電流，產生與飛輪同步旋轉的磁場，使轉軸穩定回到平衡位置。

附圖說明

圖1是本發明一種雙飛輪結構的飛輪電池的主視圖；

圖2是圖1中軸向繞組結構7的左視剖視圖；

圖3是圖2的左視剖視圖；

圖4是圖2中軸向繞組線圈13的接線圖；

圖5是圖1中無軸承永磁電機4和結構示意圖；

圖6是圖1中左側飛輪6的右視圖；

圖7是圖6的右視圖；

圖8是本發明的工作原理圖。