本实用新型专利技术公开了一种飞轮储能电机电涡流制动装置及飞轮储能电机，属于飞轮储能技术领域。电涡流制动装置包括：机壳、上端盖、下端盖、飞轮及制动模块；所述制动模块包括铁磁块和励磁绕组，所述励磁绕组缠绕在所述铁磁块上，或者所述励磁绕组设置在所述铁磁块之间；所述铁磁块沿所述飞轮周向均匀布置，且相邻所述铁磁块之间有间隙或每个所述铁磁块上有间隙；每个铁磁块的内表面与所述飞轮的外表面形成气隙，每个所述铁磁块的外表面与所述机壳的内表面接触。本实用新型专利技术还提供了一种飞轮储能电机，包括电涡流制动装置。本实用新型专利技术的电涡流制动装置能够保证遇到突发情况时，对飞轮紧急制动，提升系统运行的安全性，且适用于各种金属飞轮储能电机。金属飞轮储能电机。金属飞轮储能电机。
【技术实现步骤摘要】
一种飞轮储能电机电涡流制动装置及飞轮储能电机
[0001]本技术属于飞轮储能
，更具体地，涉及一种飞轮储能电机电涡流制动装置及飞轮储能电机。
技术介绍
[0002]飞轮储能技术作为一种新型储能技术，具有无污染、充放电响应速度快、寿命长等优点，在电网调峰调频、不间断电源、地铁制动能量回收等领域有广泛的应用。
[0003]制动系统是飞轮储能系统安全运行的保证，随着飞轮朝着更高的速度区间迈进，高速飞轮转子的制动系统设计显得尤为重要。摩擦制动是一种常用的制动方式，但是摩擦制动在飞轮高速运行工况下有磨损快、噪音大等明显缺点，并且这种制动方式的制动力不易调节、响应速度慢，可靠性不高。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本技术提供了一种飞轮储能电机电涡流制动装置及飞轮储能电机，其目的在于为飞轮储能电机提供一种非接触的制动方式，并且提升制动的可靠性。
[0005]为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种飞轮储能电机电涡流制动装置，包括：机壳、上端盖、下端盖、飞轮及制动模块；
[0006]所述机壳固定在所述上端盖和所述下端盖之间，并与所述上端盖和所述下端盖构成真空腔，所述飞轮设置在所述真空腔内，并通过设置在所述飞轮上方的储能电机驱动旋转；
[0007]所述制动模块包括铁磁块和励磁绕组，所述励磁绕组缠绕在所述铁磁块上，或者所述励磁绕组设置在所述铁磁块之间；所述铁磁块沿所述飞轮周向均匀布置，且相邻所述铁磁块之间有间隙或每个所述铁磁块上有间隙；
[0008]每个所述铁磁块的内表面与所述飞轮的外表面形成气隙，每个所述铁磁块的外表面与所述机壳的内表面接触。
[0009]进一步地，所述制动模块包括E形铁磁块和第一集中励磁绕组；
[0010]所述E形铁磁块包括齿和磁轭，所述齿的内圆弧面与所述飞轮的外表面形成气隙，所述磁轭的外圆弧面与所述机壳的内表面接触；
[0011]所述第一集中励磁绕组沿所述齿的轴向缠绕在所述E形铁磁块的中间齿上。
[0012]进一步地，所述制动模块包括C形铁磁块和第二集中励磁绕组；
[0013]所述C形铁磁块的周向中部开设有凹槽，所述第二集中励磁绕组沿所述凹槽周向缠绕在所述C形铁磁块上。
[0014]进一步地，还包括设置在每个所述C形铁磁块外侧面的隔磁块，所述隔磁块的外侧面固定于所述机壳的内表面，每个所述C形铁磁块的内侧面与所述飞轮的外表面形成气隙。
[0015]进一步地，所述制动模块包括圆弧形上铁磁块、圆弧形下铁磁块和环形励磁绕组；
[0016]所述环形励磁绕组设置在所述圆弧形上铁磁块和所述圆弧形下铁磁块之间，并环绕所述飞轮外侧且与所述飞轮之间有气隙；
[0017]所述圆弧形上铁磁块和所述圆弧形下铁磁块沿飞轮轴向对齐。
[0018]进一步地，所述制动模块包括圆弧形上铁磁块、圆弧形下铁磁块和环形励磁绕组；
[0019]所述环形励磁绕组设置在所述圆弧形上铁磁块和所述圆弧形下铁磁块之间，并环绕所述飞轮外侧且与所述飞轮之间有气隙；
[0020]所述圆弧形上铁磁块和所述圆弧形下铁磁块沿飞轮轴向交错分布。
[0021]进一步地，所述制动模块包括直角形上铁磁块、直角形下铁磁块和环形励磁绕组；
[0022]所述环形励磁绕组设置在所述直角形上铁磁块和所述直角形下铁磁块之间，并环绕所述飞轮外侧且与所述飞轮之间有气隙；
[0023]所述直角形上铁磁块和所述直角形下铁磁块沿飞轮轴向交错分布，且所述直角形上铁磁块和所述直角形下铁磁块形成爪极结构。
[0024]进一步地，在所述铁磁块的内表面沿轴向开设有齿槽。
[0025]按照本技术的第二方面，提供了一种飞轮储能电机，包括高速电机、电机转轴及电涡流制动装置；所述高速电机设置在所述飞轮的上方，所述飞轮的上端面与所述电机转轴连接；
[0026]其中，所述电涡流制动装置为第一方面任意一项所述的电涡流制动装置。
[0027]进一步地，还包括设置在所述电机转轴下端的法兰盘以及螺杆；
[0028]所述飞轮的上端面开有环形凹槽，所述法兰盘嵌入所述凹槽中，与所述飞轮中心凸台过盈配合安装，所述法兰盘通过所述螺杆与所述飞轮的上端面轴向联接。
[0029]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0030](1)本技术设计的飞轮储能电机电涡流制动装置，通过设计的制动模块与飞轮及机壳相互配合，励磁绕组缠绕在铁磁块上，或者励磁绕组设置在铁磁块之间，每个铁磁块的内表面与飞轮的外表面形成气隙，每个铁磁块的外表面与机壳的内表面接触，铁磁块沿飞轮圆周均匀分布，不同位置处对应的磁场不同，铁磁块对应的位置气隙磁场较大，没有铁磁块的位置气隙磁场小，励磁绕组中通入直流励磁电流后，在气隙中产生励磁磁场，飞轮同一位置处的磁场不断交变，进而产生电涡流，涡流磁场和励磁磁场相互作用，产生与飞轮转动方向相反的制动力矩，实现飞轮的紧急制动。本技术首次实现了在飞轮储能系统中使用电涡流制动，并且根据飞轮储能系统储能量的大小，通过调整铁磁块的数量，可以调整所需要的制动力矩。这种电涡流的制动方式使得制动速度快，可靠性高，且是一种非接触的制动方式，不存在飞轮高速运行工况下磨损快、噪音大的缺陷。
[0031](2)当制动模块采用E形铁磁块和第一集中励磁绕组时，第一集中励磁绕组沿E形铁磁块的轴向缠绕在其中间齿上，与E形铁磁块组成模块化结构，可以根据飞轮储能系统储能量的大小灵活调整模块化结构的布置个数达到所需要的制动力矩，同时，该制动模块结构简单，加工和制造方便，直接固定在机壳上即可，安装也简单。
[0032](3)当制动模块采用C形铁磁块、隔磁块和沿C形铁磁块周向缠绕的第二集中励磁绕组时，隔磁块能够有效减小机壳内漏磁，在取得良好的电涡流制动效果的同时，减少了励磁绕组的用铜量。
[0033](4)当制动模块采用圆弧形上铁磁块、圆弧形下铁磁块和环形励磁绕组，上下两侧
布置圆弧形铁磁块沿飞轮轴向对齐时，通过在环形励磁绕组上下两侧布置圆弧形铁磁块，改变飞轮圆周表面磁场的分布，在飞轮上形成涡流，涡流产生的磁场与励磁绕组通电产生的磁场相互作用，形成电磁制动力矩。该方案铁磁块加工安装简便，能够起到紧急制动效果。
[0034](5)当上下两侧布置圆弧形铁磁块沿飞轮轴向交错分布时，增加了调磁极数，增大了飞轮中涡流的频率，从而增强了飞轮紧急制动的效果，该方案同样加工安装简便。
[0035](6)当铁磁块为直角形上铁磁块和直角形下铁磁块时，环形励磁绕组上下方的直角形铁磁块与环形励磁绕组侧面接触，沿轴向交错分布，沿圆周方向均匀分布形成爪极结构，增大了飞轮转子中的涡流，从而增强了电磁制动转矩。
[0036]总而言之，本技术的电涡流制动装置能够保证遇到突发情况时，对飞轮紧急制动，提升系统运行的安全性，且适用于各种金属飞轮储能电机泛。
附图说明...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能电机电涡流制动装置，其特征在于，包括：机壳(2)、上端盖(1)、下端盖(7)、飞轮(4)及制动模块；所述机壳(2)固定在所述上端盖(1)和所述下端盖(7)之间，并与所述上端盖(1)和所述下端盖(7)构成真空腔，所述飞轮(4)设置在所述真空腔内，并通过设置在所述飞轮(4)上方的储能电机驱动旋转；所述制动模块包括铁磁块和励磁绕组，所述励磁绕组缠绕在所述铁磁块上，或者所述励磁绕组设置在所述铁磁块之间；所述铁磁块沿所述飞轮(4)周向均匀布置，且相邻所述铁磁块之间有间隙或每个所述铁磁块上有间隙；每个所述铁磁块的内表面与所述飞轮(4)的外表面形成气隙，每个所述铁磁块的外表面与所述机壳(2)的内表面接触。2.根据权利要求1所述的电涡流制动装置，其特征在于，所述制动模块包括E形铁磁块(501)和第一集中励磁绕组(601)；所述E形铁磁块(501)包括齿和磁轭，所述齿的内圆弧面与所述飞轮(4)的外表面形成气隙，所述磁轭的外圆弧面与所述机壳(2)的内表面接触；所述第一集中励磁绕组(601)沿所述齿的轴向缠绕在所述E形铁磁块(501)的中间齿上。3.根据权利要求1所述的电涡流制动装置，其特征在于，所述制动模块包括C形铁磁块(502)和第二集中励磁绕组(602)；所述C形铁磁块(502)的周向中部开设有凹槽，所述第二集中励磁绕组(602)沿所述凹槽周向缠绕在所述C形铁磁块(502)上。4.根据权利要求3所述的电涡流制动装置，其特征在于，还包括设置在每个所述C形铁磁块(502)外侧面的隔磁块(3)，所述隔磁块(3)的外侧面固定于所述机壳(2)的内表面，每个所述C形铁磁块(502)的内侧面与所述飞轮(4)的外表面形成气隙。5.根据权利要求1所述的电涡流制动装置，其特征在于，所述制动模块包括圆弧形上铁磁块(503)、圆弧形下铁磁块(504)和环形励磁绕组(603)；所述环形励磁绕组(603)设置在所述圆弧形上铁磁块(503)和所述圆弧形下铁磁块(504...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶才勇，曹广东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：
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