一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱制造技术

本发明专利技术涉及一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱,储能单元个数和每个储能单元容量可根据标准件选配。选定后，依次将储能单元通过储能箱芯轴和箱体内壁矩形槽推入储能箱箱体中，在储能单元安装位两侧加固定螺钉固定。本发明专利技术的优势有：(1)储能系统容量能根据需求和标准件配置；(2)每个储能单元有自己的封装，安全性高；(3)储能单元封装和储能箱箱体采用可分离式结构，便于安装、容量调配、修理和维护；(4)储能时有防反转设计，便于储能系统停止运行和非空储启动；(5)储能单元芯轴连接单向超越离合装置，能自动脱离，能避免簧片反拧而损坏；(6)储能系统弹性势能‑动能‑电能的转化将更加灵活，功率输出可控性好。

The utility model relates to a novel serial linkage type mechanical elastic energy storage box with modularization and adjustable capacity

The invention relates to a novel serial linkage type mechanical elastic energy storage box with modular and adjustable capacity, wherein the number of energy storage units and the capacity of each energy storage unit can be matched according to the standard parts. After the selection, the energy storage unit is pushed into the energy storage box body through the energy storage box core shaft and the inner wall rectangular slot of the box body, and fixed screws are fixed on both sides of the mounting position of the energy storage unit. The advantages of the invention are: (1) energy storage system capacity according to the needs and standard configuration; (2) each storage unit has its own package, high security; (3) the storage unit package and storage box adopts a detachable structure, convenient installation, deployment, maintenance and repair capacity energy storage; (4) when the anti reverse design, easy storage system to stop running and non empty storage start; (5) the storage unit core shaft connected with one-way overrunning clutch device can automatically disconnect, to avoid damage to the anti twist reed; (6) energy conversion system power elastic potential energy kinetic energy the power output will be more flexible, good controllability.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱
本专利技术属于机械储能领域，涉及机械弹性储能箱，由其是一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱。
技术介绍
机械弹性储能系统的储能元件为机械弹性储能箱，储能箱内部有若干个储能单元，储能单元的储能介为大型平面蜗卷弹簧，其是由一组簧片在一个平面内盘绕而成，由于要保证一定的储能容量，所以簧片要有相当的长度、宽度和厚度。以往的机械弹性储能箱的储能单元和储能箱箱体是一体的，簧片两端直接固定在储能箱的芯轴和箱体内壁上，非常不方便于安装和维修，而且大型蜗卷弹簧的内作用力非常大，安装维修时容易出危险。同时，根据实际应用情况的不同，可能需要的储能容量是不一样的，这种情况下需要不同容量的储能单元以及装配不同的数量，以往的一体化安装很难更换。在机械弹性储能箱投入使用之后，可能一部分簧片在使用过程中损坏，一体化的安装很难维修，往往整个储能箱报废，浪费严重。在储能运行中，常规的串联联动机械储能箱没有防反转设计，在储能过程中万一电机故障转矩小于储能箱反转矩或消失，储能箱就有可能带着电机反转，非常危险，同时，在储能系统非空储启动时，储能箱已经有一定的反转矩，电机启动要迅速达到或大于储能箱反转矩，不然同样可能导致储能箱带着电机反转，控制复杂，安全性不好。在发电过程中，传统的串联联动式储能箱的结构决定了弹性势能-动能-电能的转化必须同时进行，而且要求电机必须快速抽离储能箱的动能，理想的情况是储能单元弹性势能释放完毕的同时动能也同时完全转换成电能，及此时储能箱箱体转速被控为零，不然储能箱箱体就会反拧储能单元，损坏储能单元，这种控制目标很难实现，传统的做法是以损失一部分能量为代价刹车制动，但这也会对储能系统造成一定的冲击。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种储能单元与储能箱箱体呈分离式的结构，储能单元通过卡槽等和储能箱箱体装配在一起，方便于前期的安装和后期的维护。而且将储能单元设计成几种不同容量的标准件，用户可以自由搭配组装自己需求容量的储能箱，便于工厂大规模的生产，对降低单位成本有一定的意义。同时储能系统加入了单向超越离合器，在储能阶段能实现防反转作用，发电阶段能让储能单元和芯轴在一定情况在自动脱离，实现防反拧的作用，同时由于超越离合器的超越功能，新结构的弹性势能-动能-电能的转化过程更加的灵活，便于控制方案设计。本专利技术所述的问题是由以下技术方案实现的：一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱，包括储能箱箱体、储能箱芯轴及多个储能单元，所述储能箱箱体为圆筒形，在储能箱箱体的轴向两端分别封装左端盖及右端盖，在左端盖的外侧壁同轴一体制出一左端盖伸出轴，在储能箱箱体内同轴穿装一储能箱芯轴，储能箱芯轴的一端在储能箱内，另一端从右端盖穿出，在储能箱箱体内的储能箱芯轴上均匀间隔套装多个储能单元，储能单元的外壁与储能箱箱体内壁固定，储能单元的中心与芯轴固定，在每个储能单元内均安装有一平面蜗卷弹簧。而且，在储能箱芯轴的外壁沿轴向一体制有一条芯轴凸键，所述的储能单元中心制有与芯轴及凸键适配的通孔。而且，在储能单元的外壁沿着轴向制有两定位凸台，两定位凸台径向对称，在储能箱体的内壁与定位凸台对应制有两条定位凹槽。而且，在储能单元安装位置的两侧储能箱箱体壁上对称制有定位螺纹孔，在螺纹孔内旋入螺钉，储能单元位于两螺钉间。而且，储能箱芯轴的右端从右端盖穿出且连接一单向超越离合器。而且，多个储能箱通过单向超越离合器串联构成联动式机械弹性储能系统。(1)标准化模块化储能单元的设计：单个储能单元所储存能量的公式为：其中，Ep为单个平面蜗卷弹簧存储的弹性势能，E为簧片的弹性模量，由簧片的材质决定，l、b、h为别为簧片的长度，宽度和厚度，n1、n2为别为平面涡卷弹簧自然释放和完全拧紧时的工作圈数。不难看出，可以通过设计簧片的长度，宽度，厚度以及工作圈数来设计单个储能单元的储能容量。根据市场的实际需求情况来设计不同储能容量的标准件。2.储能箱箱体和储能单元分离式设计：每个储能单元有自己的封装，封装中心为带矩形槽的轴孔，簧片的一端固定于轴孔的外壁，簧片的另外一端固定在封装内壁的固定点上，封装外壁带有矩形齿，这样就组成了单个封装好的储能单元。储能箱芯轴为带矩形齿的柱体，箱体内壁有矩形槽，并且在储能单元安装位置的两侧有径向螺纹孔。安装时，打开机械弹性储能箱箱体的左右端盖，储能单元封装中心轴孔套入储能箱芯轴，封装外壁矩形齿卡入储能箱箱体内壁矩形槽，把储能单元依次推入储能箱箱体储能单元安装位，并在预留螺纹孔拧入螺钉卡紧各个储能单元，然后盖上左右端盖。3.单向超越离合器：单向超越离合器功能：是主动端转速大于从动端转速的时候传动，而从动端大于主动端的时候则超越。另外，单向超越离合器具有单向逆止功能。本专利技术中：单向超越离合器的从动端和储能箱芯轴右端固定连接，单向超越离合器的主动端有带矩形槽的轴孔，以便和前级储能箱带矩形齿芯轴的左端固定连接。本专利技术的优点及有益效果：(1)用户可根据不同容量的储能单元标准件和不同安装位数量的储能箱箱体来组装自己所需容量的储能箱。(2)由于每个储能单元有自己的封装，最大限度的减小了安装和维修过程中的危险性。(3)储能单元封装和储能箱箱体采用卡槽连接，可分离式的结构设计，便于安装、容量调配、修理和维护。(4)储能时有防止储能箱反转设计，便于储能系统停止储能和非空储启动。(5)储能单元芯轴有超越离合装置，储能单元旋转释放能量完毕时假如转速不为零，储能箱芯轴超越离合装置自动脱离使固定在器上的簧片和储能箱箱体一起转动，避免簧片反向拧紧而损坏。(6)由于单向超越离合器的存在，储能系统弹性势能-动能-电能的转化将更加灵活，比如极限情况下可使储能系统弹性势能完全转化为动能后再进行发电，功率输出将更加灵活。附图说明图1是储能箱轴向剖面图；图2是储能单元径向剖面图；图3是储能箱箱体径向剖面图。图中标号为：1-左端盖伸出轴；2-伸出轴定位键；3-左端盖；4-固定螺钉；5-储能单元；6-储能箱箱体；7-储能单元定位凸台；8-储能箱箱体定位凹槽；9-芯轴凸键；10-储能箱芯轴；11-右端盖；12-右端盖轴承；13-单向超越离合器；14-单向超越离合器从动端；15-单向超越离合器主动端；16-平面蜗卷弹簧；17-储能单元中心通孔；18-储能单元安装位螺纹孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1至图3所示，一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱：包括储能箱箱体6、储能箱芯轴10及多个储能单元5，所述储能箱箱体为圆筒形，在储能箱箱体的轴向两端分别封装左端盖3及右端盖11，在左端盖的外侧壁同轴一体制出一左端盖伸出轴1，在左端盖伸出轴上沿着轴向制有伸出轴定位键2。在储能箱箱体内同轴穿装一储能箱芯轴，储能箱芯轴的一端在储能箱内，另一端从右端盖穿出且连接一单向超越离合器13，在右端盖上同轴安装右端盖轴承12。在储能箱箱体内的储能箱芯轴上均匀间隔套装多个储能单元，所述的储能单元也为圆筒形。在每个储能单元内均安装有一平面蜗卷弹簧16。为了防止储能单元绕芯轴转动，在储能箱芯轴的外壁沿轴向一体制有一条芯轴凸键9，所述的储能单元中心制有与芯轴及凸键适配的通孔17。在储能单元的外壁沿着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱，其特征在于：包括储能箱箱体、储能箱芯轴及多个储能单元，所述储能箱箱体为圆筒形，在储能箱箱体的轴向两端分别封装左端盖及右端盖，在左端盖的外侧壁同轴一体制出一左端盖伸出轴，在储能箱箱体内同轴穿装一储能箱芯轴，储能箱芯轴的一端在储能箱内，另一端从右端盖穿出，在储能箱箱体内的储能箱芯轴上均匀间隔套装多个储能单元，储能单元的外壁与储能箱箱体内壁固定，储能单元的中心与芯轴固定，在每个储能单元内均安装有一平面蜗卷弹簧。

【技术特征摘要】
1.一种模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱，其特征在于：包括储能箱箱体、储能箱芯轴及多个储能单元，所述储能箱箱体为圆筒形，在储能箱箱体的轴向两端分别封装左端盖及右端盖，在左端盖的外侧壁同轴一体制出一左端盖伸出轴，在储能箱箱体内同轴穿装一储能箱芯轴，储能箱芯轴的一端在储能箱内，另一端从右端盖穿出，在储能箱箱体内的储能箱芯轴上均匀间隔套装多个储能单元，储能单元的外壁与储能箱箱体内壁固定，储能单元的中心与芯轴固定，在每个储能单元内均安装有一平面蜗卷弹簧。2.根据权利要求1所述的模块化且容量可调的新型串联联动式机械弹性储能箱，其特征在于：在储能箱芯轴的外壁沿轴向一体制有一条芯轴凸键，所述的储能单元中心制有与芯轴及凸键适配的通孔。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：米增强，郑晓明，畅达，余洋，汤敬秋，孙辰军，李晓龙，魏明磊，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，国网河北省电力公司，
类型：发明
国别省市：河北,13