[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有軸向振動(dòng)隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210098929.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114448161B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳云翼;尹立坤;楊帥杰;楊勇;顧政
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司;西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K7/02
• 分類(lèi)號(hào): H02K7/02;H02N15/00;H02K55/00;H02K55/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專(zhuān)利事務(wù)所 42103
• 代理人: 李登橋

本發(fā)明提供了一種具有軸向軸向振動(dòng)隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，包括復(fù)合磁懸浮軸承系統(tǒng)、飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、電磁分流阻尼器和電機(jī)；所述復(fù)合磁懸浮軸承系統(tǒng)用于給飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及其飛輪軸上的附件提供懸浮力和剛度，并保證其穩(wěn)定懸??；在穩(wěn)定懸浮條件下，飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在電機(jī)帶動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生軸向振動(dòng)，電磁分流阻尼器阻礙飛輪軸向運(yùn)動(dòng)，減弱飛輪軸向振。對(duì)高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪的軸向振動(dòng)進(jìn)行隔振。本發(fā)明能夠在飛輪無(wú)機(jī)械接觸式的懸浮狀態(tài)下對(duì)飛輪的軸向振動(dòng)進(jìn)行隔振。具有非接觸，高效率，快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有軸向軸向振動(dòng)隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，屬于飛輪儲(chǔ)能領(lǐng)域。

背景技術(shù)

新型能源例如風(fēng)電和光伏發(fā)電具有天然的波動(dòng)特性，其波動(dòng)性與用戶端電負(fù)荷的隨機(jī)性和簡(jiǎn)短性相矛盾。隨著近年來(lái)新能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用，電力供需矛盾進(jìn)一步突出。為減小新能源的天然波動(dòng)性影響使其與用戶端向適應(yīng)，具備常規(guī)電源的調(diào)節(jié)能力和并網(wǎng)性能，需要引入大容量、快響應(yīng)、高效率和低成本的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)。目前大規(guī)模電儲(chǔ)能以抽水儲(chǔ)能為主，各種正在研發(fā)的新型儲(chǔ)能技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景，如飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池儲(chǔ)能等。相比較上述其他儲(chǔ)能技術(shù)，飛輪儲(chǔ)能具有比容量大、響應(yīng)速度快、能量轉(zhuǎn)換效率高、安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵部件軸承可分為接觸式機(jī)械軸承和非接觸式磁懸浮軸承兩大類(lèi)。傳統(tǒng)的滾珠軸承、滑動(dòng)軸承和油膜軸承存在機(jī)械接觸，使其具有機(jī)械磨損、能耗高、噪聲大、壽命短和油污染等方面的缺點(diǎn)。磁懸浮軸承是一種運(yùn)行時(shí)不存在機(jī)械接觸，利用永磁體、超導(dǎo)體或通電線圈實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮的新型高性能無(wú)接觸支承軸承。磁懸浮軸承具有避免物體之間摩擦磨損、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、改善設(shè)備運(yùn)行條件、高轉(zhuǎn)速低功耗等優(yōu)點(diǎn)。

磁懸浮軸承以工作原理進(jìn)行區(qū)分，可分為主動(dòng)、被動(dòng)以及混合三種形式。主動(dòng)式磁懸浮軸承實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子空間懸浮的電磁力是通過(guò)給軸承線圈中通入電流來(lái)提供，改變電流大小來(lái)控制轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，按照控制方式的差異可以分為電流控制型和電壓控制型。被動(dòng)式磁懸浮軸承用于懸浮轉(zhuǎn)子的電磁力由永磁體或者超導(dǎo)體來(lái)提供，被動(dòng)式與主動(dòng)式相比，因使用永磁體或超導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)懸浮轉(zhuǎn)子，省去了主動(dòng)電子控制系統(tǒng)，使其體積減小、功耗降低，并且機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?；旌鲜酱艖腋≥S承在結(jié)構(gòu)中既包含主動(dòng)式中的電磁鐵，還包含被動(dòng)式中的永磁體或超導(dǎo)體，通過(guò)電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)控制軸承平衡，而偏置磁場(chǎng)僅由永磁體或超導(dǎo)體產(chǎn)生。此外，磁懸浮軸承還可以按照支承形式的差異分為徑向式、軸向式及徑向與軸向的復(fù)合式。徑向型超導(dǎo)軸承的定轉(zhuǎn)子采用以主軸為中心軸的環(huán)繞布置方式，轉(zhuǎn)子采用層疊方式，層間采用軟鐵材料聚磁，超導(dǎo)定子也采用多層布置方式，每層由多個(gè)超導(dǎo)塊拼接成圓環(huán)，由導(dǎo)冷良好材料封裝，以起到傳導(dǎo)冷卻和保護(hù)的作用。軸向型高溫超導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)特征是定轉(zhuǎn)子均做成碟形或盤(pán)型，上下平行放置且兩者幾何軸線重合，超導(dǎo)定子放置在低溫杜瓦中，永磁轉(zhuǎn)子與軸相連。

高溫超導(dǎo)徑向磁懸浮軸承內(nèi)含有采用高溫超導(dǎo)材料，其懸浮力和永磁體位置、速度和歷史位移有關(guān)。首先由于飛輪整體的制造工藝問(wèn)題，飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)飛輪主軸偏心不可避免。其次由于充磁設(shè)備的問(wèn)題，出現(xiàn)永磁體的磁化中心和飛輪旋轉(zhuǎn)中心不完全重合問(wèn)題。最終飛輪總體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于永磁體偏心，導(dǎo)致飛輪系統(tǒng)懸浮力變化產(chǎn)生軸向振動(dòng)。飛輪軸向振動(dòng)引起電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子位置變化，使電機(jī)的性能下降。為減弱飛輪軸向振動(dòng)需要提供一種非接觸式高溫超導(dǎo)磁懸浮飛軸向振動(dòng)的隔振裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種具有軸向軸向振動(dòng)隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，對(duì)高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪的軸向振動(dòng)進(jìn)行隔振。本發(fā)明能夠在飛輪無(wú)機(jī)械接觸式的懸浮狀態(tài)下對(duì)飛輪的軸向振動(dòng)進(jìn)行隔振。具有非接觸，高效率，快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種具有軸向軸向振動(dòng)隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，包括復(fù)合磁懸浮軸承系統(tǒng)、飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、電磁分流阻尼器和電機(jī)；

所述復(fù)合磁懸浮軸承系統(tǒng)用于給飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及其飛輪軸上的附件提供懸浮力和剛度，并保證其穩(wěn)定懸??；