[實用新型]一種基于摩擦輪減速的飛輪儲能裝置

有效

• 申請號: 201821364665.0
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN208479362U
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 張超;張兵;朱建軍;楚豫川
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K7/116
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;楊桂洋

一種基于摩擦輪減速的飛輪儲能裝置，包括無刷永磁電機和真空腔，所述真空腔包括由下往上裝接的一級真空腔和二級真空腔，一級真空腔底部設有一級安裝孔，一級真空腔內設有飛輪，一級安裝孔內裝設有一級支撐機構，該一級支撐機構與飛輪的下部安裝連接，飛輪內設有飛輪輸出軸，二級真空腔內裝設有行星輪減速機構，飛輪輸出軸延伸入二級真空腔內與行星輪減速機構連接，無刷永磁電機裝在二級真空腔上，無刷永磁電機上設有電磁銷，該電磁銷的電磁銷輸出軸伸入無刷永磁電機內與行星輪減速機構的輸出端連接。本實用新型具有自放電率低、待機損耗小、散熱性能好的特點。

技術領域

本實用新型新式儲能技術應用領域,具體地說是一種應用于各種航空航天系統、交通運輸、電力系統等領域的基于摩擦輪減速的飛輪儲能裝置。

背景技術

飛輪電池是一種高效、清潔的二次放電裝置。飛輪電池和傳統的化學電池相比，采用的是機械儲能，在飛輪較高的轉速下（一般大于15000r/min），具有較高的比功率和比能量。同時，相對化學電池具有充電快、壽命長以及不污染環境等優點，目前在交通運輸、航空航天、飛行器的供能及姿態控制、電力能源等領域。飛輪電池的工作原理是采用外部供電，驅動電動機然后帶動飛輪旋轉。飛輪儲存動能后，當需要能量時，用飛輪帶動發電機進行發電電能。

為降低飛輪轉動過程中的風阻損耗和其他機械接觸摩擦損耗，飛輪電池的飛輪轉子，和電機的轉子一般放置在真空室內，機械支撐部位采用磁軸承，以及保護軸承等。傳統的飛輪電池系統一般放置在高真空的密封殼內，雖然抽真空可以降低風損，但是真空又使系統散熱功能減弱，導致飛輪及電機的轉子的溫度極易升高。另外, 傳統飛輪電池在非充放電狀態下，即高速轉動“待機”狀態，飛輪電池的待機損耗較高，自放電率大，主要包括飛輪轉子及電機轉子的機械摩擦損耗，以及風阻損耗。在待機狀態，飛輪電池儲存的能量在幾到幾十個小時內會自行耗盡。

目前的飛輪儲能裝置在系統設計中通常采用主/被動混合磁軸承支承立式主軸,再配以徑向氣隙結構形式電機來實現飛輪轉子的懸浮支承與傳動。存在支承損耗高、承載力不足、體積大、散熱性能差、成本高等缺點，而且電機轉子鐵芯體積重量大、振動噪聲損耗大，也會相對增加待機損耗。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于摩擦輪減速的飛輪儲能裝置，具有自放電率低、待機損耗小、散熱性能好的特點，同時，降低傳統飛輪電池對高速電機、磁懸浮軸承系統的依賴，降低系統成本。

為了解決上述技術問題，本實用新型采取以下技術方案：

一種基于摩擦輪減速的飛輪儲能裝置，包括無刷永磁電機和真空腔，所述真空腔包括由下往上裝接的一級真空腔和二級真空腔，一級真空腔底部設有一級安裝孔，一級真空腔內設有飛輪，一級安裝孔內裝設有一級支撐機構，該一級支撐機構與飛輪的下部安裝連接，飛輪內設有飛輪輸出軸，二級真空腔內裝設有行星輪減速機構，飛輪輸出軸延伸入二級真空腔內與行星輪減速機構連接，無刷永磁電機裝在二級真空腔上，無刷永磁電機上設有電磁銷，該電磁銷的電磁銷輸出軸伸入無刷永磁電機內與行星輪減速機構的輸出端連接。

所述行星輪減速裝置包括摩擦輪、行星輪和行星輪輸出軸，行星輪輸出軸包括轉軸和底架，轉軸設在底架上，底架上均布有三個行星輪，摩擦輪設在底架內，飛輪輸出軸伸入二級真空腔內且與摩擦輪安裝連接，轉軸伸入無刷永磁電機內與電磁銷匹配連接。

所述二級真空腔的內壁設有內摩擦圈，行星輪在二級真空腔內旋轉時與該內摩擦圈接觸。

所述一級真空腔底部設有凸臺，一級安裝孔設在該凸臺內，一級支撐機構包括一級轉動支撐軸和一級真空腔端蓋，一級轉動支撐軸一端通過兩個第一軸承與安裝孔一級安裝連接、另一端伸入飛輪內且通過兩個第二軸承與飛輪安裝連接，一級真空腔端蓋通過螺釘鎖緊在凸臺上遮蓋著一級安裝孔。

所述一級真空腔端蓋與凸臺的安裝孔之間設有一級密封圈。