專利名稱：飛輪儲能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的高效飛輪儲能裝置，屬于電能的轉(zhuǎn)換與存儲技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
電能的新型轉(zhuǎn)換型式與存貯方式已成為當(dāng)今能源領(lǐng)域的研究熱點問題。飛輪 儲能技術(shù)具有電能轉(zhuǎn)換效率高、充放電快捷、不受地理環(huán)境限制、可就近分散放 置、不污染環(huán)境、單位質(zhì)量儲能密度大、應(yīng)用前景廣等突出優(yōu)勢而倍受國內(nèi)外學(xué) 術(shù)界關(guān)注，并有可能成為21世紀(jì)能量存儲的新技術(shù)。
飛輪儲能的原理是通過電動/發(fā)電互逆式電機，實現(xiàn)電能與高速運轉(zhuǎn)飛輪 的機械動能之間的相互轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過調(diào)頻、整流、恒壓等變換，與不同類型負(fù)載 接口。按照支承方式可將飛輪系統(tǒng)大致分成三類電磁懸浮支承式、超導(dǎo)磁懸浮 支7fc式和永f茲- 一幾械混合支承式。
磁懸浮軸承技術(shù)已出現(xiàn)40多年，其優(yōu)點是不接觸，無磨損，無需潤滑，壽 命長。其缺點是磁軸承及其測控系統(tǒng)較為復(fù)雜，造價遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的機械軸承； 相同直徑磁軸承的剛度和承載能力也遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)機械軸承。而超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)需 要構(gòu)造較為昂貴的高低溫環(huán)境。目前國際上磁懸浮軸承在飛輪儲能中已有所應(yīng) 用，但尚未見到批量化；而國內(nèi)磁懸浮軸承存在剛度較偏小、可靠性較低等問 題，其在飛輪儲能中的應(yīng)用尚處于實驗室階段；機械滾動軸承的摩擦損耗大，壽 命低。
機械樞軸止推軸承具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低，在形成全油膜的情況下，摩擦損 耗低等優(yōu)點；而永磁軸承也具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無需維護等優(yōu)點。
三
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明釆用樞軸止推軸承與永磁軸承復(fù)合的支承結(jié)構(gòu)，提供了 一 種高效的飛輪儲能系統(tǒng)。技術(shù)方案本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種飛輪儲能裝置，包括外殼， 外殼的內(nèi)部為真空腔，在真空腔內(nèi)設(shè)有由高強度鋼材料制成的飛輪本體，在飛輪 軸的下端通過彈性小軸連接一個與飛輪本體同軸的樞軸止推軸承，樞軸止推軸承
的外面設(shè)有一個油膜阻尼器；飛輪本體與彈性小軸之間還同軸設(shè)有電機，飛輪軸
與電機的轉(zhuǎn)子合為一體，飛輪本體的上端面上設(shè)有與飛輪本體同軸的永磁軸承下 磁環(huán)，與永磁軸承下磁環(huán)相對的正上方設(shè)有永磁軸承上磁環(huán)，永磁軸承上磁環(huán)與 永磁軸承下磁環(huán)之間為吸引力。
其中，所述永^茲軸承上》茲環(huán)和永-磁軸承下^茲環(huán)均為釹4失硼材津+的7JC磁環(huán)。
其中，所述電機為永磁同步發(fā)電機或永磁同步電動機。 有益效果
本發(fā)明的飛輪儲能裝置采用樞軸止推軸承與永磁軸承復(fù)合的支承結(jié)構(gòu)飛輪 上端采用永磁軸承作為支承，它起著軸向卸載，減少下端加在樞軸止推軸承上負(fù) 載，以降低摩擦功耗，又具有提供徑向剛度的作用。這樣的復(fù)合支承結(jié)構(gòu)具有結(jié) 構(gòu)簡單、維護方便、成本低廉、穩(wěn)定性好等突出優(yōu)點。下端樞軸止推軸承在高速 旋轉(zhuǎn)時會形成一個動壓潤滑膜，這樣就會把金屬面隔開，降低摩擦損耗。
本發(fā)明中，永磁同步電動/發(fā)電機轉(zhuǎn)子與飛輪軸做成一體，結(jié)構(gòu)簡單、效率 高、充放電同步快捷。
本發(fā)明中的飛輪本體采用高強度鋼材料經(jīng)機械加工而成，具有成本低廉、制 造簡單的特點。
外殼內(nèi)部的空腔抽成真空，使整個系統(tǒng)處于真空腔內(nèi)，可以減少風(fēng)損、降低 能量損耗。
飛輪系統(tǒng)在永磁軸承吸引力的作用下，本體只有10-20%的重量作用在下軸 承上，以此達(dá)到了減少摩擦損耗的效果；加之飛輪系統(tǒng)在真空環(huán)境下，減少了風(fēng) 損，整個系統(tǒng)的儲能效率達(dá)到8 0-9 5 %以上。
四

圖1是本發(fā)明飛輪儲能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中l(wèi)-永磁軸承上磁環(huán)；2-永磁軸承下f茲環(huán)；3-真空腔；4-飛輪本體； 5-飛輪軸；6-電機；7-彈性小軸；8-樞軸止推軸承； 9-油膜阻尼器；10-外殼。五具體實施方式
實施例1
一種飛輪儲能裝置，包括外殼10,外殼10的內(nèi)部為真空腔3，在真空腔3 內(nèi)設(shè)有由高強度鋼材料制成的飛輪本體4,在飛輪軸5的下端通過彈性小軸7連 接一個與飛輪本體4同軸的樞軸止推軸承8,樞軸止推軸承8的外面設(shè)有一個油 膜阻尼器9;飛輪本體4與彈性小軸7之間還同軸設(shè)有電機6,飛輪軸5與電機6 的轉(zhuǎn)子合為一體，飛輪本體4的上端面上設(shè)有與飛輪本體4同軸的永磁軸承下磁 環(huán)2,與永-磁軸承下磁環(huán)2相對的正上方設(shè)有永磁軸承上磁環(huán)1,永磁軸承上磁 環(huán)1與永磁軸承下磁環(huán)2之間為吸引力。
其中，所述永磁軸承上磁環(huán)1和永磁軸承下磁環(huán)2均為釹鐵硼材料的永^茲 環(huán)。電4幾6為南京樣i分電機廠生產(chǎn)的永-磁同步發(fā)電才幾或永-磁同步電動牙幾。
權(quán)利要求
1. 一種飛輪儲能裝置，包括外殼(10)，外殼(10)的內(nèi)部為真空腔(3)，在真空腔(3)內(nèi)設(shè)有由高強度鋼材料制成的飛輪本體(4)，其特征在于，在飛輪軸(5)的下端通過彈性小軸(7)連接一個與飛輪本體(4)同軸的樞軸止推軸承(8)，樞軸止推軸承(8)的外面設(shè)有一個油膜阻尼器(9)；飛輪本體(4)與彈性小軸(7)之間還同軸設(shè)有電機(6)，飛輪軸(5)與電機(6)的轉(zhuǎn)子合為一體；飛輪本體(4)的上端面上設(shè)有與飛輪本體(4)同軸的永磁軸承下磁環(huán)(2)，與永磁軸承下磁環(huán)(2)相對的正上方設(shè)有永磁軸承上磁環(huán)(1)，永磁軸承上磁環(huán)(1)與永磁軸承下磁環(huán)(2)之間為吸引力。
2. 如權(quán)利要求1所述飛輪儲能裝置，其特征在于所述永磁軸承上磁環(huán)(1) 和永磁軸承下磁環(huán)(2)均為釹鐵硼材料的永磁環(huán)。
3. 如權(quán)利要求1所述飛輪儲能裝置，其特征在于所述電機(6)為永磁同步 發(fā)電機或永磁同步電動機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效的飛輪儲能裝置，包括外殼和設(shè)于外殼的空腔內(nèi)的電機、飛輪和支承結(jié)構(gòu)，所述空腔抽成真空；所述電機設(shè)于飛輪的下方，飛輪的飛輪軸與電機的轉(zhuǎn)子為一體；所述支承結(jié)構(gòu)為樞軸止推軸承與永磁軸承混合的支承結(jié)構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、成本低廉、穩(wěn)定性好，充放電同步快捷，儲能效率高。
文檔編號H02K21/12GK101420150SQ20081024307
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者蔣書運 申請人:東南大學(xué)