飞轮储能装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的飞轮储能装置，包括：转子、定子和磁悬浮轴承，所述转子包括转轴和设置在所述转轴上的飞轮，所述磁悬浮轴承包括设置在转轴上的第一磁体、以及设置在定子上的第二磁体和第三磁体，所述第二磁体沿所述转轴的轴向与所述第一磁体间隙配合，所述第三磁体沿所述转轴的径向与所述第一磁体间隙配合，所述第一磁体与所述第二磁体轴向排斥，且所述第一磁体和所述第三磁体径向排斥。本发明专利技术提供的飞轮储能装置自放电率低。

【技术实现步骤摘要】
飞轮储能装置
本专利技术涉及储能设备领域，特别涉及一种飞轮储能装置。
技术介绍
飞轮是在旋转运动中用于存储旋转动能的一种机械装置。飞轮储能是通过加速转子(飞轮)至极高速度，将能量以旋转动能的形式储存于系统中的储能方式。释放能量时，飞轮转速降低；储存能量时，飞轮转速升高。飞轮的起源可以追溯到一百多年前的瓦特蒸气机时代，那时的飞轮主要用来保持机器的平稳运转，用途比较单一。直到20世纪90年代，磁悬浮技术的快速发展，提供了高速旋转机械的无接触支撑，配合真空技术，新的高强度复合材料(如碳素纤维复合材料)，快速发展的电机技术和电力电子技术，传感技术，控制技术，飞轮电池进入了高速发展期，飞轮转子不发生破坏而转速极大提高，摩擦损耗降到最低水平。飞轮储能系统又称飞轮电池或机电电池，它已经成为电池行业一支新生的力量，在很多方面有取代化学电池的趋势。与化学电池相比，飞轮电池的优势主要表现在：②对温度不敏感，对环境十分友好(绝对绿色产品)；②储能密度高，瞬时功率大，功率密度甚至比汽油的还高，因而在短时间内可以输出更大的能量，这非常有利于电磁炮的发射和电动汽车的快速启动；③在整个寿命周期内，不会因过充电或过放电而影响储能密度和使用寿命，而且飞轮也不会受到损害；④容易测量放电深度和剩余“电量”；⑤充电时间较短，一般在几分钟就可以将电池充满；⑥使用寿命主要取决于飞轮电池中电子元器件的寿命，一般可达20年左右；⑦能量转换效率高，一般可达85％～95％，这意味着有更多可利用的能量、更少的热耗散，而化学电池的能量转换效率最高仅有75％；⑧当它与某些装置组合使用时，如用于卫星上与卫星姿态控制装置结合在一起时，它的优势更加明显。总体来说，至2007年飞轮电池的可用能量密度最低也在40W·h/kg以上，最高的已经达到944W·h/kg，可见它的优势是十分明显的。当它用于电动汽车上时，使得现代汽车制造业者完全不用考虑汽车废气的排放，从而真正开创无废气排放汽车的历史，达到节能减排的目的。但是，由于飞轮高速转动，转动摩擦力造成飞轮储能的自放电率高，如停止充电，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种自放电率低的飞轮储能装置。本专利技术提供的飞轮储能装置，包括：转子、定子和磁悬浮轴承，所述转子包括转轴和设置在所述转轴上的飞轮，所述磁悬浮轴承包括设置在转轴上的第一磁体、以及设置在定子上的第二磁体和第三磁体，所述第二磁体沿所述转轴的轴向与所述第一磁体间隙配合，所述第三磁体沿所述转轴的径向与所述第一磁体间隙配合，所述第一磁体与所述第二磁体轴向排斥，且所述第一磁体和所述第三磁体径向排斥。本专利技术提供的飞轮储能装置，定子和转子之间通过磁悬浮轴承连接，第二磁体对第一磁体的斥力形成轴向限位，第三磁体对第一磁体的斥力形成径向限位，从而使转子在高于临界转速时相对定子悬浮，同时，高速转动的转子产生陀螺效应，稳定性随转速提升，负载能力增强，从而减小转动摩擦力，以及摩擦力造成的自放电，减小自放电率。本专利技术提供的飞轮储能装置还可具有如下附加特征：进一步地，还包括设置在转子和定子之间的轴向保护轴承和径向保护轴承。进一步地，所述磁悬浮轴承包括一个第一磁体和一个第二磁体；所述转轴沿竖直方向设置，且所述第二磁体位于所述第一磁体的下方。进一步地，所述磁悬浮轴承为多套，沿转轴轴向间隔设置。进一步地，所述磁悬浮轴承中包括一个第一磁体和一个第二磁体；所述磁悬浮轴承为多套，其中一部分磁悬浮轴承与剩余部分的磁悬浮轴承沿转轴轴向的安装方向相反。进一步地，所述磁悬浮轴承中包括两个第二磁体，两个所述第二磁体分别位于所述第一磁体沿转轴轴向的两端。进一步地，所述磁悬浮轴承中包括两个第一磁体，两个所述第一磁体分别位于所述第二磁体沿转轴轴向的两端。进一步地，所述磁悬浮轴承为两套以上。进一步地，还包括真空外壳，所述转子设置在所述真空外壳形成的真空腔中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为一实施例提供的飞轮储能装置的结构示意图；图2为一实施例中飞轮储能装置的轴向剖视图；图3为另一实施例中飞轮储能装置的轴向剖视图；图4为另一实施例中飞轮储能装置的轴向剖视图；图5为另一实施例中飞轮储能装置的轴向剖视图；图6为另一实施例中飞轮储能装置的轴向剖视图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。参照图1和图2，一实施例中，本专利技术提供的飞轮储能装置，包括：转子、定子和磁悬浮轴承200，所述转子包括转轴110和设置在所述转轴110上的飞轮120，转轴110还驱动连接有电机300，所述磁悬浮轴承200包括设置在转轴110上的第一磁体210、以及设置在定子上的第二磁体220和第三磁体230，所述第二磁体220沿所述转轴110的轴向与所述第一磁体210间隙配合，所述第三磁体230沿所述转轴110的径向与所述第一磁体210间隙配合。其中所述第三磁体为环形磁体，套在所述第一磁体的外侧，第一磁体、第二磁体和第三磁体均沿轴向充磁，且第一磁体和第二磁体充磁方向相反，第一磁体和第三磁体充磁方向相同，因此，所述第一磁体210与所述第二磁体220沿轴向相互排斥，且所述第一磁体210和所述第三磁体230沿径向相互排斥。本实施中每套所述磁悬浮轴承200中包括一个第一磁体210和一个第二磁体220；所述磁悬浮轴承200为两套，其中一套磁悬浮轴承200与另一套磁悬浮轴承200沿转轴110轴向的安装方向相反，从而限制转轴110的轴向移动。应当理解的是，当转轴沿竖直方式设置时，还可仅包含第二磁体位于所述第一磁体的下方的磁悬浮轴承，第二磁体提供向上的支撑力，如图6所示，多套磁悬浮轴承，均安装方向相同。本实施例提供的飞轮储能装置，定子和转子之间通过磁悬浮轴承200连接，第二磁体220对第一磁体210的斥力形成轴向限位，第三磁体230对第一磁体210的斥力形成径向限位，同时，高速转动的转子产生陀螺效应，提高稳定性，当转速高于临界转速时，可在承载负载的情况下，稳定悬浮，减小摩擦阻力，减小自放电率。具体的，本实施例中，转轴110沿竖直方向设置。专利技术人通过长期研究发现，转子在承受径向外载荷时，转速较低时，不能稳定悬浮，只有在高速旋转时的动态下才有可能稳定悬浮。因此本实施例中转轴110沿竖直方向设置，减小径向外载荷，相比转轴水平放置时，达到稳定状态的临界转速低，提高了储能效率。进一步地，本实施例的飞轮储能装置还包括设置在转子和定子之间的轴向保护轴承410和径向保护轴承420，主要起在静止或启动时对转子进行支撑，或在高速运转时避免转子与定子意外相碰，造成设备故障。具体的，还可通过增加磁悬浮轴承200的数量，提高承载能力。如图3所示，在另一实施例中，磁悬浮轴承的安装方向还可与上述实施例相反。参照图4，在另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞轮储能装置，其特征在于，包括：转子、定子和磁悬浮轴承，所述转子包括转轴和设置在所述转轴上的飞轮，所述磁悬浮轴承包括设置在转轴上的第一磁体、以及设置在定子上的第二磁体和第三磁体，所述第二磁体沿所述转轴的轴向与所述第一磁体间隙配合，所述第三磁体沿所述转轴的径向与所述第一磁体间隙配合，所述第一磁体与所述第二磁体轴向排斥，且所述第一磁体和所述第三磁体径向排斥。

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能装置，其特征在于，包括：转子、定子和磁悬浮轴承，所述转子包括转轴和设置在所述转轴上的飞轮，所述磁悬浮轴承包括设置在转轴上的第一磁体、以及设置在定子上的第二磁体和第三磁体，所述第二磁体沿所述转轴的轴向与所述第一磁体间隙配合，所述第三磁体沿所述转轴的径向与所述第一磁体间隙配合，所述第一磁体与所述第二磁体轴向排斥，且所述第一磁体和所述第三磁体径向排斥。2.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，还包括设置在转子和定子之间的轴向保护轴承和径向保护轴承。3.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述磁悬浮轴承包括一个第一磁体和一个第二磁体；所述转轴沿竖直方向设置，且所述第二磁体位于所述第一磁体的下方。4.根据权利要求3所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科枫，
申请(专利权)人：陈科枫，
类型：发明
国别省市：北京,11