飞轮电池发电机组制造技术

一种飞轮电池发电机组由包含有永磁无刷直流电机/发电机、永磁无刷直流发电机、储能飞轮以及伺服它们运行的磁悬浮轴承、能量转换控制器及转子位置传感器构成的飞轮电池发电机和由包含有蓄电池组、电源控制器构成的电源控制箱组成；这种在电网低谷时段存储能量，在电网高峰时段释放能量的飞轮电池发电机组，符合国家发改委《电力需求侧管理办法》低谷蓄能的鼓励政策；这种飞轮电池发电机组应用了储能飞轮能量储存技术和磁悬浮轴承支承技术等国际前沿科技，涉及先进的微电子、电力电子、传感器、电能存储及新型永磁无刷直流电机、发电机制造等技术领域；飞轮电池发电机组可广泛应用于家庭、机关、学校、宾馆、酒店、住宅楼宇的生活用电等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种飞轮电池发电机组，特别是飞轮电池发电机的储能飞轮与永磁无刷直流电机/发电机永磁转子和永磁无刷直流发电机永磁转子同转轴旋转、储能发电。本专利技术应用了飞轮电池能量存储技术和磁悬浮轴承支承技术等国际前沿科技；涉及先进的微电子控制、电力电子控制、传感器、电能存储及新型永磁无刷直流电机、发电机制造等

技术介绍
永磁无刷直流电机永磁无刷直流电机是随着电子技术的发展而发展起来的一种新型直流电机，永磁无刷直流电机的最大特点是没有换相器和电刷组成的机械换相机构，因此，永磁无刷直流电机没有换相火花、寿命长、运行可靠；其转速不受机械换相的限制，如采用磁悬浮轴承支承技术，理论上可实现每分钟十万到几十万转的超高转速运行；因此，其应用前景将十分广泛。永磁无刷直流电机的基本结构无刷直流电机由电机本体和装于电机内部的电子换相线路与转子位置传感器三部分组成。永磁无刷直流电机本体主要由定子铁芯、定子绕组、永磁转子、转轴及支承定子的电机外壳组成。转子位置传感器转子位置传感器在无刷直流电机中起着测定转子磁极位置信号和转速信号的作用，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，即将转子永磁磁极的位置信号转换成为电信号，去控制定子绕组换相。电子换相线路电子换相线路的作用是将位置传感器的输出信号进行解调、预放大、功率放大，然后去触发末级绝缘栅双极型功率晶体管(IGBT)，使电枢绕组按一定的逻辑程序通电，保证电机的可靠运行。飞轮电池飞轮电池(即磁悬浮储能飞轮系统)技术是航天应用领域中的关键技术之一，是国际前沿技术。其基于高速磁悬浮轴承支承技术，集成能量存储与空间飞行器姿态控制于一体。飞轮电池能量存储原理星上飞轮电池利用卫星在日照区由太阳能电池板提供的电能使永磁无刷直流电机拖动飞轮加速，使飞轮高速旋转达到永磁无刷直流电机42000r/ min的额定转速时，高速旋转的飞轮将电能转化为机械能储存起来。在阴影区或星上设备需要时，飞轮转子将高速旋转所存储的机械能转换为电能释放出来，飞轮不断减速，能量不断释放，此时，拖动飞轮高速旋转的永磁无刷直流电机作为发电机运行。飞轮电池基本结构飞轮电池主要由飞轮定子系统、转子系统、电机/发电机系统、支撑转子的轴承系统、转子位置(转速)传感器系统及能量转换系统构成。定子又称陀螺房因连在基座上，起支撑、定位作用；转子则是相对定子高速旋转的惯量轮；定子和转子之间为磁悬浮轴承、电机/发电机定子绕组和保护轴承。磁悬浮轴承包括径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承，分别起径向和轴向支撑作用；电机为高速永磁无刷直流电机，电机转子永磁体和飞轮转子固定在同一根轴上，绕组则和定子相连，向永磁体提供切向力，带动飞轮转子一起旋转。保护轴承则在飞轮转子未旋转时提供对飞轮转子的支撑作用。磁悬浮轴承随着微电子技术、电力电子技术和传感器技术的发展，磁悬浮轴承支承技术在航空航天、精密切削、机床制造等领域得到了很大的发展；目前，磁悬浮轴承支承技术的研究和应用主要集中在超导磁悬浮和电磁悬浮。电磁悬浮又分为主动磁悬浮和被动磁悬浮，主动磁悬浮的最大特征是可以承受较大的动载荷，但轴承功耗高、能耗大；被动磁悬浮结构简单，支承可靠，但轴承的最高转速受到极大的限制；主动混合式磁悬浮轴承，就是将主动磁悬浮轴承的电磁偏置，改为永磁偏置，采用永磁体提供偏置静磁场，电磁铁只是提供平衡负载或外界干扰的控制磁场，可以避免系统因偏置电流所产生的功率损耗，降低了线圈发热； 主动混合式磁悬浮轴承不仅支承可靠，可以支撑较大的动载荷；而且这种轴承具有体积小、 质量轻、效率高、功耗小等优点，是未来磁悬浮轴承的发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在电网低谷时段存储能量，在电网高峰时段释放能量的飞轮电池发电机组。这种飞轮电池发电机组由包含有永磁无刷直流电机/发电机、永磁无刷直流发电机、储能飞轮以及伺服它们运行的磁悬浮轴承、能量转换控制器及转子位置传感器构成的飞轮电池发电机和由包含有蓄电池组、电源控制器构成的电源控制箱组成。这种飞轮电池发电机组将储能飞轮与永磁无刷直流电机/发电机永磁转子、永磁无刷直流发电机永磁转子安装在发电机同一根转轴上同转轴旋转、共轴运行。这种飞轮电池发电机组采用磁悬浮轴承支承技术将发电机转子系统悬浮于空气中，使高速旋转的转子系统没有机械阻力和摩擦损耗。本专利技术飞轮储能(充电)与发电(放电)运行的原理依据的是飞轮电池能量存储原理，并依据飞轮电池升速储能(充电)、减速释能(放电)的电池效应而运行。本专利技术在电网低谷时段，由电源控制器市电整流电源及充电控制电路将市电交流电源整流后向原动机即永磁无刷直流电机/发电机提供约+220V的直流电源，使永磁无刷直流电机/发电机旋转并拖动储能飞轮升速(储能)，当永磁无刷直流电机/发电机拖动储能飞轮升速达到原动机30000r/min的额定转速时，储能飞轮储能(充电)过程完成；此时， 当电源控制箱蓄电池组电量不足时，储能飞轮通过发电机绕组将存储的机械能量转换为电能向蓄电池组充电；当电源控制箱蓄电池组电量充足时，储能飞轮将以机械能的方式将能量存储在飞轮转子上并以30000r/min的超高转速空载运行，进入待机发电(放电)状态。本专利技术有一个能量转换过程，即电网的电能能量一飞轮的机械能量一发电机的电能能量一蓄电池组的化学能量一负载的电能能量。本专利技术先将电网低谷时段的电能转换为机械能，再由机械能转换为蓄电池组的化学能存储起来，当蓄电池组经反复充电后电量充足时，储能飞轮停止能量转换；此时，本专利技术同时存储有两种能量，即储能飞轮的机械能量和蓄电池组的化学能量。在电网高峰时段，当负载需要时，先将蓄电池组存储的化学能量转换为电能向负载供电，再将储能飞轮存储的机械能量转换为电能向蓄电池组充电，以补充蓄电池组消耗的电能。本专利技术的技术解决方案是将一种飞轮电池发电机组的储能飞轮3与永磁无刷直流发电机永磁转子4、永磁无刷直流电机/发电机永磁转子5、轴向磁悬浮轴承推力盘2固定安装在飞轮电池发电机的同一根转轴上，并在发电机转轴I的后部对应永磁无刷直流电机/发电机永磁转子永磁体磁极位置安装转子霍尔磁极6 (参见附图3)。在发电机底座32支承的发电机外壳13内的中部，发电机定子Z形支承座24前部对应永磁无刷直流发电机永磁转子位置固定安装永磁无刷直流发电机定子15 ;在发电机定子Z形支承座中部对应永磁无刷直流电机/发电机永磁转子位置固定安装永磁无刷直流电机/发电机定子20 ;在发电机定子Z形支承座后部，对应转轴后端颈部位置固定安装后部径向磁悬浮轴承26 ;在发电机定子Z形支承座后部紧邻后部径向磁悬浮轴承，对应转子霍尔磁极位置固定安装转子位置传感器27 ;在发电机Z形支承座与发电机外壳、后部大端盖29之间的空腔内固定安装能量转换控制器25及其绝缘盒；在前部大端盖5内，磁悬浮轴承支承座6的环形凹槽内，对应轴向磁悬浮轴承推力盘的位置固定安装外侧轴向磁悬浮轴承7 ;在内侧磁悬浮轴承支承座10的环形凹槽内，对应轴向磁悬浮轴承推力盘的位置固定安装内侧轴向磁悬浮轴承9 ;在磁悬浮轴承支承座的前端与前部端盖I之间，对应发电机转轴颈部位置固定安装前部径向磁悬浮轴承4 ;在前部端盖中央对应发电机转轴前端轴颈位置安装前部保护轴承3，并对应保护轴承在前部端盖中央安装前部保护轴承端盖2 ;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞轮电池发电机组由储能飞轮、永磁无刷直流发电机、永磁无刷直流电机/发电机以及伺服它们运行的磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承推力盘、能量转换控制器、转子位置传感器、转子霍尔磁极构成的飞轮电池发电机1和由蓄电池组4、电源控制器5构成的电源控制箱2及支承它们的发电机组基座3组成；这种飞轮电池发电机组由固定安装在同一根发电机转轴1上的储能飞轮3、永磁无刷直流发电机永磁转子4、永磁无刷直流电机/发电机永磁转子5、轴向磁悬浮轴承推力盘2、转子霍尔磁极6构成飞轮电池发电机的转子系统；这种飞轮电池发电机组由固定安装在发电机底座32支承的发电机外壳13内的永磁无刷直流发电机定子15、永磁无刷直流电机/发电机定子20、后部径向磁悬浮轴承26、转子位置传感器27、能量转换控制器25、内侧轴向磁悬浮轴承9、外侧轴向磁悬浮轴承7、前部径向磁悬浮轴承4及起定位和固定作用的磁悬浮轴承支承座6、内侧磁悬浮轴承支承座10、发电机定子Z形支承座24、前部端盖1、前部保护轴承端盖2、前部大端盖5、后部大端盖29、后部保护轴承端盖31、飞轮陀螺房14以及在电机静止状态时支承发电机转轴的前部保护轴承3、后部保护轴承30构成飞轮电池发电机的定子系统；由发电机转子系统、发电机定子系统构成飞轮电池发电机。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖梓良，
申请(专利权)人：廖梓良，
类型：发明
国别省市：