[實用新型]一種磁懸浮機械儲能系統

有效

• 申請號: 201820012099.0
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN207819656U
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 肖立業;韋統振;史黎明;朱晉;李耀華
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02N15/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種磁懸浮機械儲能系統，包括轉子、安裝于轉子上的三個磁極、安裝于轉子上的支撐輪、安裝于固定腔體上的三個線圈、用于轉子和固定腔體間無線能量傳輸的發電機、以及抽真空設備和變流設備。磁懸浮機械儲能系統存儲能量時，通過變流設備(5)的控制，從電網吸收能量，由第一線圈(17)和第一磁極(18)組成的直線電機驅動轉子轉動，增加存儲的動能。當磁懸浮機械儲能系統釋放能量時，由第一線圈(17)和第一磁極(18)組成的直線電機工作于發電機狀態，所發出的電能通過變流設備回饋電網。第一線圈(17)和第一磁極(18)的相互作用將轉子懸浮；第二線圈(19)和第二磁極(20)、第三磁極(21)與第三線圈(24)的相互作用對轉子定位。

技術領域

本實用新型涉及一種大型磁懸浮機械儲能系統。

背景技術

機械儲能，也稱飛輪儲能，是一種機電能量轉換的儲能裝置，利用高速旋轉的飛輪將能量以動能的形式儲存起來。需要能量時，飛輪減速運行，將存儲的能量釋放出來。它具有使用壽命長、儲能密度高、不受充放電次數限制、安裝維護方便、對環境危害小等優點，因而得到了廣泛的關注。

隨著風能、太陽能等新能源的規模化開發和利用，對于大型儲能需求迫切。但是，目前的儲能通常具有效率低，成本高，對環境不友好，反應較慢等缺點，飛輪儲能雖然具備反應快，對環境友好，效率高的優勢，但是其儲存容量通常有限，因為飛輪通常需要運行在較高的旋轉速度，而目前的材料通常強度有限無法承受高速旋轉帶來的離心力和環向應力。這些因素限制了飛輪儲能向兆瓦級大型儲能方向發展。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點，提出一種大型磁懸浮機械儲能系統。所述的磁懸浮機械儲能系統包括：轉子、固定腔體、第一磁極、第二磁極、第三磁極、支撐輪、第一線圈、第二線圈、第三線圈、用于轉子和固定腔體間無線能量傳輸的發電機，以及抽真空設備和變流設備。所述的第一磁極、第二磁極、第三磁極安裝于轉子上。所述的第一線圈、第二線圈和第三線圈安裝于固定腔體上。轉子位于固定腔體內，發電機、抽真空設備與變流設備與固定腔體連接，放置在環形固定腔體外的任意位置。第一線圈與第一磁極位置對應，第二磁極與第二線圈位置對應、第三磁極與第三線圈位置對應。所述的支撐輪安裝于轉子上，起到固定轉子位置的作用。

所述的轉子為環形結構。

當磁懸浮機械儲能系統需要存儲能量時，通過變流設備的控制，從電網吸收能量，由第一磁極和第一線圈組成的直線電機進行驅動，使得轉子加速轉動，從而增加所存儲的動能；當磁懸浮機械儲能系統需要釋放能量時，由所述的第一磁極和第一線圈組成的直線電機工作于發電機狀態，所發出的電能通過變流設備回饋電網。所述的第一磁極和第一線圈的相互作用還起到將轉子懸浮的作用，從而減小轉子與固定腔體間的摩擦。所述的第二磁極與第二線圈的相互作用，以及第三磁極與第三線圈的相互作用均起到對轉子定位的作用，從而避免轉子與固定腔體間的摩擦。發電機將電能無線傳輸到轉子，用于轉子中用電負荷部件的供電。轉子中的用電負荷部件包括第一磁極、第二磁極及其傳感器、控制設備、通信設備等。抽真空設備用于將轉子與固定腔體之間的空隙抽成真空狀態，從而減小轉子運行時的風阻。

所述的轉子可由一整個圓形轉子組成，也可以僅為一段或數段弧形轉子首尾相連組成，多段之間的連接方式可以硬性連接，也可以柔性連接。

所述的第一磁極、第二磁極、第三磁極和第一線圈、第二線圈、第三線圈中的一個或多個可由直流勵磁線包或永磁體組成，也可由直流勵磁線包和永磁磁體共同組成。

所述的第一磁極、第二磁極和第三磁極可分別沿環形轉子的頂部、左側面，以及右側面全部鋪設，也可以將第一磁極，第二磁極和第三磁極分割成數段，分別間隔鋪設在轉子的頂部、左側面和右側面。第一磁極，第二磁極和第三磁極可單排布置，也可以多排布置。

所述的第二磁極與第三磁極均可以由定位輪替代，此時，安裝在固定腔體上對應的第二線圈與第三線圈也替換成對應的導軌。