一种飞轮电池制造技术

本实用新型专利技术提供了一种飞轮电池，涉及电池技术领域，包括飞轮、发电机、电力电子变换装置和外壳；外壳内部为真空；发电机包括定子和转子，定子固定在外壳内，飞轮和转子分别通过飞轮轴和转子轴转动连接在外壳内部，所述转子轴和飞轮轴同轴设置且通过离合器连接；飞轮和飞轮轴之间设有空腔，所述空腔的内壁上设有永磁体，所述飞轮轴外还套设有与永磁体对应的驱动线圈，所述驱动线圈不与飞轮轴和空腔内壁接触；电力电子变换装置分别和驱动线圈、发电机连接。其解决了现有技术中利用电池对电动汽车供电，对电池的比能量和比功率的要求较高，电池的使用寿命较短的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种飞轮电池
本技术涉及电池
，尤其涉及一种飞轮电池。
技术介绍
电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，是一种能将化学能转化成电能的装置。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电池作为能量来源，具有稳定的电压和稳定的电流，电池能够长时间稳定供电，受外界影响很小，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。但是利用电池对电动汽车供电，对电池的比能量和比功率的要求较高，电池的使用寿命较短。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的不足，本技术提供了一种飞轮电池，其解决了现有技术中利用电池对电动汽车供电，对电池的比能量和比功率的要求较高，电池的使用寿命较短的问题。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种飞轮电池，包括飞轮、发电机、电力电子变换装置和外壳；外壳内部为真空；发电机包括定子和转子，定子固定在外壳内，飞轮和转子分别通过飞轮轴和转子轴转动连接在外壳内部，所述转子轴和飞轮轴同轴设置且通过离合器连接；飞轮和飞轮轴之间设有空腔，所述空腔的内壁上设有永磁体，所述飞轮轴外还套设有与永磁体对应的驱动线圈，所述驱动线圈不与飞轮轴和空腔内壁接触；电力电子变换装置分别和驱动线圈、发电机连接。相比于现有技术，本技术具有如下有益效果：充电时，驱动线圈通电产生磁感应，使飞轮在真空外壳内快速转动，真空环境极大的减少了摩擦力损耗，将电能转化为机械能存储起来；当外部负载需要电能较大时，利用飞轮轴和转子轴之间的离合器，将飞轮和发电机连接起来，飞轮转动带动发电机的转子轴转动，飞轮的机械能转化为电能，发电机进行发电，电力电子变换装置将电能转换成所需的电能输出。飞轮电池的比能量、比功率都比普通电池高，能在短时间内提供较强的输出且机械能和电能转化过程中对电池本身的影响极小，使用寿命较长，解决了普通电池使用寿命较短的问题。优选地，外壳内还设有拨动驱动线圈沿飞轮轴轴向移动的拨叉。优选地，离合器为电磁离合器或机械离合器。优选地，飞轮轴和转子轴均通过磁悬浮轴承或静压轴承与外壳转动连接。优选地，还包括一个铁锂电池，所述铁锂电池分别与驱动线圈和电子电力变换装置连接。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本技术实施例的结构剖视示意图。上述附图中：1、飞轮；2、发电机；3、电力电子变换装置；4、外壳；5、飞轮轴；6、转子轴；7、离合器；8、空腔；9、驱动线圈；10、铁锂电池。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图及实施例对本技术中的技术方案进一步说明。如图1所示，本技术实施例提出了一种飞轮电池，包括飞轮1、发电机2、电力电子变换装置3和外壳4；外壳4内部为真空；发电机2包括定子和转子，定子固定在外壳4内，飞轮1和转子分别通过飞轮轴5和转子轴6转动连接在外壳4内部，所述转子轴6和飞轮轴5同轴设置且通过离合器7连接；飞轮1和飞轮轴5之间设有空腔8，所述空腔8的内壁上设有永磁体，所述飞轮1外还套设有与永磁体对应的驱动线圈9，所述驱动线圈9不与飞轮轴5和空腔8内壁接触；电力电子变换装置3分别和驱动线圈9、发电机2连接。外壳4内部为真空，飞轮1和发电机2设置在外壳4内，可减少与空气的摩擦，提高效率；飞轮轴5外套设驱动线圈9，空腔8截面呈环形，空腔8的一端与外壳4的内壁接通，外壳4内设置有固定杆，固定杆一端与外壳4固定连接，另一端和驱动线圈9固定连接，驱动线圈9的设置方式可参照电瓶车的轮毂线圈的设置方式。驱动线圈9通电产生磁感应，和永磁体产生作用，使飞轮1转动；电力电子变换装置3为MOSFET及IGBT，是电学领域较为常见的电能变换设备，可根据具体需求设置相应的参数。充电时，给驱动线圈9通电，驱动线圈9通电产生磁感应，由于飞轮1上设置的钕铁硼永磁体，飞轮1会转动，将输入的电能转化为机械能存储起来；外部需要用电时，离合器7将发电机2和飞轮1连接起来，离合器7为摩托车或者电瓶车中常见的离合器7。飞轮1转动带动发电机2的转子轴6转动，将存储的机械能转化为电能，然后通过电力电子变换装置3转化成所需的各种频率、电压等级的电能，飞轮1具有比其他电池更高的比能量和比功率，使用飞轮电池与其他电池电路并联，由于飞轮1的负载均衡作用，降低了电池的输出功率以及放电电流，电池的可利用能量、使用寿命都得到了提高。进一步地，外壳4内还设有拨动驱动线圈9沿飞轮轴5轴向移动的拨叉。空腔8截面呈环形，空腔8的一端与外壳4的内壁接通，供拨叉的安装。拨叉的一种安装方式，外壳4上焊接有一个管，管一端与驱动线圈9连接，另一端连接在外壳4外部，管与驱动拨叉的杆之间动密封，管内设置有可拨动驱动线圈9轴向移动的结构。拨叉沿飞轮轴5轴向拨动驱动线圈9，可以改变驱动线圈9与永磁体的轴向对应位置；启动时，驱动线圈9只有部分与部分永磁体对应，磁感应效果弱，启动速度较小，设备负担小；启动后，将驱动线圈9调整至与永磁体对应的位置，磁感应效果强，可以获得更大的转速，存储更多的能量。进一步地，离合器7为电磁离合器或机械离合器。此处离合器7的主要作用在于控制飞轮轴5和转子轴6之间的离合连接，本领域技术人员可参考常用的电磁离合或者机械离合方式进行设计。进一步地，飞轮轴5和转子轴6均通过磁悬浮轴承或静压轴承与外壳4转动连接。摩擦会造成飞轮1存储能量的损耗，尤其是长期储存过程中，需要格外的注意。由于外壳4内部是真空，转动时不会有空气摩擦损耗。损耗主要来自于轴承位置的损耗，磁悬浮轴承可以实现无接触的转动连接，转动过程中损耗几乎为零，可以极大的提高能量的利用率；在能量存储要求不是很高的情况下，也可以采用静压轴承，虽然效果没有磁悬浮轴承理想，但是成本大大降低了，静压轴承处微小摩擦造成的损耗会得到电池的补充且对整个设备的能量利用率的影响也是极小的。进一步地，还包括一个铁锂电池10，所述铁锂电池10分别与驱动线圈9和电力电子变换装置3连接。在正常使用时，设备由铁锂电池10供电，铁锂电池10同时为飞轮1提供存储能量。当负载增大时，例如汽车爬坡时，需要的瞬间电流增大，如果全由铁锂电池10提供，对铁锂电池10的损耗很大，电池寿命短；这时，飞轮1将存储的机械能转化为电能，也就是增大部分的电流由飞轮1存储的机械能转化得来，铁锂电池10只需要保持原有供应即可，平稳供应也增加了铁锂电池10本身的寿命。当用电量需求不大时，铁锂电池10再将电能充入飞轮1中通过机械能存储。当使用电磁离合器时，电磁离合器的电能也可以通过铁锂电池10提供。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞轮电池，其特征在于：包括飞轮(1)、发电机(2)、电力电子变换装置(3)和外壳(4)；/n外壳(4)内部为真空；/n发电机(2)包括定子和转子，定子固定在外壳(4)内，飞轮(1)和转子分别通过飞轮轴(5)和转子轴(6)转动连接在外壳(4)内部，所述转子轴(6)和飞轮轴(5)同轴设置且通过离合器(7)连接；/n飞轮(1)和飞轮轴(5)之间设有空腔(8)，所述空腔(8)的内壁上设有永磁体，所述飞轮轴(5)外还套设有与永磁体对应的驱动线圈(9)，所述驱动线圈(9)不与飞轮轴(5)和空腔(8)内壁接触；/n电力电子变换装置(3)分别和驱动线圈(9)、发电机(2)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞轮电池，其特征在于：包括飞轮(1)、发电机(2)、电力电子变换装置(3)和外壳(4)；
外壳(4)内部为真空；
发电机(2)包括定子和转子，定子固定在外壳(4)内，飞轮(1)和转子分别通过飞轮轴(5)和转子轴(6)转动连接在外壳(4)内部，所述转子轴(6)和飞轮轴(5)同轴设置且通过离合器(7)连接；
飞轮(1)和飞轮轴(5)之间设有空腔(8)，所述空腔(8)的内壁上设有永磁体，所述飞轮轴(5)外还套设有与永磁体对应的驱动线圈(9)，所述驱动线圈(9)不与飞轮轴(5)和空腔(8)内壁接触；
电力电子变换装置(3)分别和驱动线圈(9)、发电机(2)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘道生，杨欢，
申请(专利权)人：刘道生，杨欢，
类型：新型
国别省市：重庆;50