一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置制造方法及图纸

一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，包括无刷永磁电机和真空腔，所述真空腔包括由下往上装接的一级真空腔和二级真空腔，一级真空腔底部设有一级安装孔，一级真空腔内设有飞轮，一级安装孔内装设有一级支撑机构，该一级支撑机构与飞轮的下部安装连接，飞轮内设有飞轮输出轴，二级真空腔内装设有行星轮减速机构，飞轮输出轴延伸入二级真空腔内与行星轮减速机构连接，无刷永磁电机装在二级真空腔上，无刷永磁电机上设有电磁销，该电磁销的电磁销输出轴伸入无刷永磁电机内与行星轮减速机构的输出端连接。本实用新型专利技术具有自放电率低、待机损耗小、散热性能好的特点。

A Flywheel Energy Storage Device Based on Friction Wheel Deceleration

A flywheel energy storage device based on friction wheel deceleration includes a brushless permanent magnet motor and a vacuum chamber. The vacuum chamber includes a first-stage vacuum chamber and a second-stage vacuum chamber mounted from bottom to top. A first-stage installation hole is arranged at the bottom of the first-stage vacuum chamber, a flywheel is arranged in the first-stage vacuum chamber, and a first-stage support mechanism is installed in the first-stage installation hole. The first-stage support mechanism is connected with the lower part of the flywheel. The flywheel is equipped with a flywheel output shaft and a planetary gear reduction mechanism in the second vacuum chamber. The flywheel output shaft extends into the second vacuum chamber and is connected with the planetary gear reduction mechanism. The brushless permanent magnet motor is installed in the second vacuum chamber. The brushless permanent magnet motor is equipped with an electromagnetic pin. The electromagnetic pin output shaft of the electromagnetic pin extends into the brushless permanent magnet motor and connects with the output end of the planetary gear reduction mechanism. The utility model has the characteristics of low self-discharge rate, low standby loss and good heat dissipation performance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置
本技术新式储能技术应用领域,具体地说是一种应用于各种航空航天系统、交通运输、电力系统等领域的基于摩擦轮减速的飞轮储能装置。
技术介绍
飞轮电池是一种高效、清洁的二次放电装置。飞轮电池和传统的化学电池相比，采用的是机械储能，在飞轮较高的转速下（一般大于15000r/min），具有较高的比功率和比能量。同时，相对化学电池具有充电快、寿命长以及不污染环境等优点，目前在交通运输、航空航天、飞行器的供能及姿态控制、电力能源等领域。飞轮电池的工作原理是采用外部供电，驱动电动机然后带动飞轮旋转。飞轮储存动能后，当需要能量时，用飞轮带动发电机进行发电电能。为降低飞轮转动过程中的风阻损耗和其他机械接触摩擦损耗，飞轮电池的飞轮转子，和电机的转子一般放置在真空室内，机械支撑部位采用磁轴承，以及保护轴承等。传统的飞轮电池系统一般放置在高真空的密封壳内，虽然抽真空可以降低风损，但是真空又使系统散热功能减弱，导致飞轮及电机的转子的温度极易升高。另外,传统飞轮电池在非充放电状态下，即高速转动“待机”状态，飞轮电池的待机损耗较高，自放电率大，主要包括飞轮转子及电机转子的机械摩擦损耗，以及风阻损耗。在待机状态，飞轮电池储存的能量在几到几十个小时内会自行耗尽。目前的飞轮储能装置在系统设计中通常采用主/被动混合磁轴承支承立式主轴,再配以径向气隙结构形式电机来实现飞轮转子的悬浮支承与传动。存在支承损耗高、承载力不足、体积大、散热性能差、成本高等缺点，而且电机转子铁芯体积重量大、振动噪声损耗大，也会相对增加待机损耗。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，具有自放电率低、待机损耗小、散热性能好的特点，同时，降低传统飞轮电池对高速电机、磁悬浮轴承系统的依赖，降低系统成本。为了解决上述技术问题，本技术采取以下技术方案：一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，包括无刷永磁电机和真空腔，所述真空腔包括由下往上装接的一级真空腔和二级真空腔，一级真空腔底部设有一级安装孔，一级真空腔内设有飞轮，一级安装孔内装设有一级支撑机构，该一级支撑机构与飞轮的下部安装连接，飞轮内设有飞轮输出轴，二级真空腔内装设有行星轮减速机构，飞轮输出轴延伸入二级真空腔内与行星轮减速机构连接，无刷永磁电机装在二级真空腔上，无刷永磁电机上设有电磁销，该电磁销的电磁销输出轴伸入无刷永磁电机内与行星轮减速机构的输出端连接。所述行星轮减速装置包括摩擦轮、行星轮和行星轮输出轴，行星轮输出轴包括转轴和底架，转轴设在底架上，底架上均布有三个行星轮，摩擦轮设在底架内，飞轮输出轴伸入二级真空腔内且与摩擦轮安装连接，转轴伸入无刷永磁电机内与电磁销匹配连接。所述二级真空腔的内壁设有内摩擦圈，行星轮在二级真空腔内旋转时与该内摩擦圈接触。所述一级真空腔底部设有凸台，一级安装孔设在该凸台内，一级支撑机构包括一级转动支撑轴和一级真空腔端盖，一级转动支撑轴一端通过两个第一轴承与安装孔一级安装连接、另一端伸入飞轮内且通过两个第二轴承与飞轮安装连接，一级真空腔端盖通过螺钉锁紧在凸台上遮盖着一级安装孔。所述一级真空腔端盖与凸台的安装孔之间设有一级密封圈。所述二级真空腔的底面为平面，二级真空腔的底面与一级真空腔拼装后通过螺钉锁紧连接，并且一级真空腔与二级真空腔的连接处设有连接密封圈。所述二级真空腔的底面设有二级安装孔，二级支撑机构包括二级转动支撑轴，二级转动支撑轴设在二级安装孔中，二级转动支撑轴一端伸入飞轮内且通过两个第三轴承与飞轮安装连接，二级转动支撑轴另一端通过两个第四轴承与二级安装孔安装连接，二级真空腔内设有一级真空腔顶部端盖，该一级真空腔顶部端盖通过螺栓锁紧在二级安装孔的端口处，一级真空腔顶部端盖上设有为行星轮输出轴提供支撑力的第五轴承。所述二级真空腔的端口处通过螺栓锁紧二级真空腔盖板，无刷永磁电机通过螺钉锁紧在二级真空腔盖板上，该二级真空腔盖板与二级真空腔的连接处设有二级密封圈，二级真空腔盖板上设有中心孔，该中心孔内设有转轴支撑轴承，行星轮输出轴的转轴从转轴支撑轴承中穿过伸入无刷永磁电机中，二级真空腔盖板的中心孔内还设有柱状密封圈。所述行星轮输出轴的转轴前端设有圆柱销，无刷永磁电机内设有免键轴衬，免键轴衬上安装电磁销基座，电磁销固定于电磁销基座内部，电磁销输出轴上设有与圆柱销匹配卡合的卡位，在电磁销弹出状态时，电磁销输出轴上的卡位和转轴上的圆柱销契合同步旋转，以进行飞轮储能装置的充/放电。所述一级安装孔和二级安装孔的外壁上分别设有加强筋。本技术将电机设在真空腔外部，提高了散热性。降低了高速转动零部件的数量，从而可以有效改善飞轮电池的陀螺效应。此外，也可以有效改善散热差和待机损耗大等问题。同时，回避了传统飞轮电池采用的高速电机、磁悬浮轴承系统，从而利于降低系统成本。附图说明附图1为本技术立体结构示意图；附图2为本技术立体结构的另一视角示意图；附图3为本技术的轴向剖面结构示意图；附图4为本技术剖面后的内部结构示意图；附图5为本技术中行星轮输出轴中的转轴局部结构示意图；附图6为本技术分解状态结构示意图。具体实施方式为能进一步了解本技术的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述。如附图1-6所示，本技术揭示了一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，包括无刷永磁电机2和真空腔，所述真空腔包括由下往上装接的一级真空腔5和二级真空腔4，一级真空腔5底部设有一级安装孔，一级真空腔5内设有飞轮11，一级安装孔内装设有一级支撑机构，该一级支撑机构与飞轮11的下部安装连接，飞轮11内设有飞轮输出轴12，二级真空腔4内装设有行星轮减速机构，飞轮输出轴12延伸入二级真空腔4内与行星轮减速机构连接，无刷永磁电机2装在二级真空腔4上，无刷永磁电机2上设有电磁销1，该电磁销1的电磁销输出轴101伸入无刷永磁电机2内与行星轮减速机构的输出端连接。通过设置两层相对独立的真空腔，将电机设在真空腔外部，便于散热。利用飞轮输出轴，实现一级真空腔和二级真空腔的动力传递。一级真空腔和二级真空腔均选择设为筒状结构。所述行星轮减速装置包括摩擦轮20、行星轮21和行星轮输出轴19，行星轮输出轴19包括转轴191和底架192，转轴191设在底架192上，底架192上均布有三个行星轮21，摩擦轮20设在底架192内，飞轮输出轴12伸入二级真空腔4内且与摩擦轮20安装连接，转轴191伸入无刷永磁电机2内与电磁销1匹配连接。通过行星轮输出轴19将动力传递给无刷永磁电机。摩擦轮的直径比飞轮的直径小，在实际选择中，尽可能的将摩擦轮的直径做的较小。摩擦轮作为行星轮减速装置的太阳轮。二级真空腔4的内壁设有内摩擦圈35，行星轮21在二级真空腔4内旋转时与该内摩擦圈35接触。飞轮输出轴带动摩擦轮转动，使行星轮和摩擦轮、内摩擦圈摩擦传动，并输出扭矩到行星轮输出轴。所述一级真空腔5底部设有凸台37，一级安装孔设在该凸台37内，一级支撑机构包括一级转动支撑轴9和一级真空腔端盖6，一级转动支撑轴9一端通过两个第一轴承8与一级安装孔安装连接、另一端伸入飞轮11内且通过两个第二轴承10与飞轮11安装连接，一级真空腔端盖6通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，包括无刷永磁电机和真空腔，其特征在于，所述真空腔包括由下往上装接的一级真空腔和二级真空腔，一级真空腔底部设有一级安装孔，一级真空腔内设有飞轮，一级安装孔内装设有一级支撑机构，该一级支撑机构与飞轮的下部安装连接，飞轮内设有飞轮输出轴，二级真空腔内装设有行星轮减速机构，飞轮输出轴延伸入二级真空腔内与行星轮减速机构连接，无刷永磁电机装在二级真空腔上，无刷永磁电机上设有电磁销，该电磁销的电磁销输出轴伸入无刷永磁电机内与行星轮减速机构的输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，包括无刷永磁电机和真空腔，其特征在于，所述真空腔包括由下往上装接的一级真空腔和二级真空腔，一级真空腔底部设有一级安装孔，一级真空腔内设有飞轮，一级安装孔内装设有一级支撑机构，该一级支撑机构与飞轮的下部安装连接，飞轮内设有飞轮输出轴，二级真空腔内装设有行星轮减速机构，飞轮输出轴延伸入二级真空腔内与行星轮减速机构连接，无刷永磁电机装在二级真空腔上，无刷永磁电机上设有电磁销，该电磁销的电磁销输出轴伸入无刷永磁电机内与行星轮减速机构的输出端连接。2.根据权利要求1所述的基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，其特征在于，所述行星轮减速装置包括摩擦轮、行星轮和行星轮输出轴，行星轮输出轴轴包括转轴和底架，转轴设在底架上，底架上均布有三个行星轮，摩擦轮设在底架内，飞轮输出轴伸入二级真空腔内且与摩擦轮安装连接，转轴伸入无刷永磁电机内与电磁销匹配连接。3.根据权利要求2所述的基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，其特征在于，所述二级真空腔的内壁设有内摩擦圈，行星轮在二级真空腔内旋转时与该内摩擦圈接触。4.根据权利要求3所述的基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，其特征在于，所述一级真空腔底部设有凸台，一级安装孔设在该凸台内，一级支撑机构包括一级转动支撑轴和一级真空腔端盖，一级转动支撑轴一端通过两个第一轴承与安装孔一级安装连接、另一端伸入飞轮内且通过两个第二轴承与飞轮安装连接，一级真空腔端盖通过螺钉锁紧在凸台上遮盖着一级安装孔。5.根据权利要求4所述的基于摩擦轮减速的飞轮储能装置，其特征在于，所述一级真空腔端盖与凸台的安装孔之间设有一级密封圈。6.根据权利要求5所述的基于摩擦轮减速的飞轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，张兵，朱建军，楚豫川，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东,44