專利名稱：一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力儲(chǔ)存和逆變發(fā)電之技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在飛輪儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域中，需要用到電機(jī)和飛輪，涉及的電機(jī)需要價(jià)格昂貴的稀土永磁材料，使得飛輪儲(chǔ)能成本大大提高；并且，因永磁而產(chǎn)生的電磁渦流損耗和磁滯損耗，降低了系統(tǒng)效率，大大降低了飛輪的待機(jī)時(shí)間。另外，電機(jī)和飛輪占用的體積大，也提高了成本。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在占用體積大、投入成本高、系統(tǒng)效率低和飛輪待機(jī)時(shí)間短等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出了一種新型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)占用體積小、投入成本低、系統(tǒng)效率高和飛輪待機(jī)時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括盤形結(jié)構(gòu)的磁阻電機(jī)，豎直設(shè)置的軸，配合安裝在所述磁阻電機(jī)和軸上、且用于儲(chǔ)存能量的飛輪，以及與所述軸配合設(shè)置的磁懸浮軸承。進(jìn)一步地，所述磁懸浮軸承采用永磁懸浮和電磁懸浮的協(xié)同結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述磁阻電機(jī)，包括與所述軸配合設(shè)置的轉(zhuǎn)子，設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子外部的定子，以及配合繞制在所述定子上的多相位線圈；所述飛輪疊加在轉(zhuǎn)子上。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子為盤形轉(zhuǎn)子，當(dāng)不需要加大慣量時(shí)，盤形轉(zhuǎn)子作為飛輪；當(dāng)需要加大慣量時(shí)，在盤形轉(zhuǎn)子上疊加預(yù)設(shè)數(shù)量的飛輪。本發(fā)明各實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，由于包括盤形結(jié)構(gòu)的磁阻電機(jī)，豎直設(shè)置的軸，配合安裝在磁阻電機(jī)和軸上、且用于儲(chǔ)存能量的飛輪，以及與軸配合設(shè)置的磁懸浮軸承；將毋須永磁材料的磁阻電機(jī)改造成盤形結(jié)構(gòu)，使其能高速運(yùn)轉(zhuǎn)和高速勵(lì)磁發(fā)電，并成功應(yīng)用在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)上；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中占用體積大、投入成本高、系統(tǒng)效率低和飛輪待機(jī)時(shí)間短的缺陷，以實(shí)現(xiàn)占用體積小、投入成本低、系統(tǒng)效率高和飛輪待機(jī)時(shí)間長的優(yōu)本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1為本發(fā)明飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下1-定子；2-線圈；3-轉(zhuǎn)子；4-飛輪；5-軸。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，即高速開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)大慣量高轉(zhuǎn)速的飛輪儲(chǔ)能-發(fā)電系統(tǒng)。如圖1所示，本實(shí)施例包括盤形結(jié)構(gòu)的磁阻電機(jī)(即高速開關(guān)磁阻電機(jī))，配合安裝在豎直設(shè)置的軸上、且用于儲(chǔ)存能量的飛輪(如飛輪4)，以及與飛輪的軸(如軸5)配合設(shè)置的磁懸浮軸承。軸安裝在磁懸浮軸承上，它采用一種永磁懸浮和電磁懸浮協(xié)同的特殊結(jié)構(gòu)型式。上述磁阻電機(jī)，包括與軸配合設(shè)置的轉(zhuǎn)子(如轉(zhuǎn)子3)，設(shè)置在轉(zhuǎn)子外部的定子(如定子I)，以及配合繞制在定子上的多相位線圈(如線圈2);飛輪疊加在轉(zhuǎn)子上。轉(zhuǎn)子為盤形轉(zhuǎn)子，當(dāng)不需要加大慣量時(shí)，盤形轉(zhuǎn)子作為飛輪；當(dāng)需要加大慣量時(shí)，在盤形轉(zhuǎn)子上疊加預(yù)設(shè)數(shù)量的飛輪。具體地，上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，在定子上繞有多相位的線圈，通常采用三相、四相、六相和八相等；轉(zhuǎn)子為多極轉(zhuǎn)子，并有與定子相適配的極對(duì)數(shù)；當(dāng)系統(tǒng)輸入電能時(shí)，轉(zhuǎn)子通過位置傳感器所發(fā)出的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，輸送到高速開關(guān)電路用以驅(qū)動(dòng)定子線圈，使其產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁拉力，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子本身就能起到慣性飛輪的作用；如果慣量不夠，可以在轉(zhuǎn)子上疊加飛輪，以加大飛輪慣量，提高功率；軸與軸承以支承飛輪在定子內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)；軸與軸承采用永磁懸浮與電磁懸浮協(xié)同作用，大大減小軸承阻力，提高系統(tǒng)效率，提高飛輪轉(zhuǎn)速，延長系統(tǒng)運(yùn)行壽命；當(dāng)需要系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，飛輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的待機(jī)狀態(tài)下，啟動(dòng)高速開關(guān)電路對(duì)定子線圈勵(lì)磁，此時(shí)，飛輪將成為發(fā)電機(jī)，能夠發(fā)出強(qiáng)大的電力。上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，既是一項(xiàng)重大的節(jié)能項(xiàng)目，又是一項(xiàng)能源再利用項(xiàng)目。風(fēng)能、太陽能和水力資源，都能得到充分的利用，而且可將白白浪費(fèi)的電能回收再利用，或?qū)⑵漭斎腚娋W(wǎng)。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例，還可對(duì)電網(wǎng)的峰-谷電力進(jìn)行宏觀調(diào)控。上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，屬于大功率電能-與大慣量飛輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，相互轉(zhuǎn)換的一種儲(chǔ)能系統(tǒng)。該飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的具體應(yīng)用包括(I)工礦企業(yè)，大型商場(chǎng)等單位可利用大功率飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，將晚上歉價(jià)的電能儲(chǔ)存起來供白天使用。(2)軍隊(duì)，醫(yī)院，重要的國際會(huì)議等地方，可將飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)作為不間斷電源。(3)風(fēng)力發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電將不再成為垃圾電。可用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)將其整合后，輸送入電網(wǎng)。(4)全國的地鐵因頻繁啟動(dòng)，剎車，浪費(fèi)了將近30%的電能。利用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)將其剎車能量轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來，供列車啟動(dòng)時(shí)再利用。(5)全國的中，小水電站利用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電力進(jìn)行儲(chǔ)存和整合后，為廣大的農(nóng)業(yè)服務(wù)。上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)(I)將毋須永磁材料的磁阻電機(jī)改造成盤形結(jié)構(gòu)，使其能高速運(yùn)轉(zhuǎn)和高速勵(lì)磁發(fā)電，并成功應(yīng)用在飛輪儲(chǔ)能的電機(jī)上；(2)盤形轉(zhuǎn)子本身就具備飛輪功能；(3)若要加大慣量，只須在原轉(zhuǎn)子上再疊加飛輪；(4)飛輪軸承采用永磁懸浮和電磁懸浮的協(xié)同結(jié)構(gòu)以降低旋轉(zhuǎn)阻力，提高轉(zhuǎn)速，提高效率，延長壽命，降低制造成本。上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，還具有以下特點(diǎn)(I)采用盤形開關(guān)磁阻電機(jī)，提高電子開關(guān)速度和功率，使其能驅(qū)動(dòng)大慣量飛輪高速旋轉(zhuǎn)；(2)利用開關(guān)磁阻電機(jī)的快速勵(lì)磁，使其逆變成為發(fā)電機(jī)，將巨大的飛輪慣量轉(zhuǎn)變成電能輸出；(3)由于本發(fā)明上述實(shí)施例涉及的電機(jī)不需要價(jià)格昂貴的稀土永磁材料，不僅大大降低成本，更重要的是消除了因永磁而產(chǎn)生的電磁渦流損耗和磁滯損耗，大大提高了系統(tǒng)效率和飛輪的待機(jī)時(shí)間；(4)開關(guān)磁阻電機(jī)的大慣量盤型轉(zhuǎn)子與飛輪兩者可合而為一，減小體積，降低成本；(5)電機(jī)軸承采用永磁懸浮和電磁懸浮協(xié)同的磁懸浮技術(shù)，解決了高速旋轉(zhuǎn)的難題。上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，系一種大慣量，高轉(zhuǎn)速的飛輪儲(chǔ)能一發(fā)電系統(tǒng)，它屬于高效率，大功率，長壽命，低成本的電力儲(chǔ)存設(shè)備；亦可稱為“機(jī)械能蓄電池”，既可充電，又可放電。該飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要用于電力電網(wǎng)的峰-谷調(diào)節(jié)，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的調(diào)質(zhì)與輸入電網(wǎng)，中，小水電站的電力儲(chǔ)存與并網(wǎng)，地鐵剎車能量的回收和再利用，以及軍隊(duì)、醫(yī)院等重要部門的大功率不間斷電源等。上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要由高性能，高轉(zhuǎn)速的盤形開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)大慣量飛輪來儲(chǔ)存能量，并通過勵(lì)磁將其逆變成發(fā)電機(jī)輸出所儲(chǔ)存的電能。由于上述實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)所用的電機(jī)不采用價(jià)格昂貴的稀土永磁材料，不僅大大降低成本，還使整個(gè)系統(tǒng)不產(chǎn)生因永磁而引起的渦流損耗和磁滯損耗，大大提高了系統(tǒng)的效率和飛輪的待機(jī)時(shí)間。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，包括盤形結(jié)構(gòu)的磁阻電機(jī)，豎直設(shè)置的軸，配合安裝在所述磁阻電機(jī)和軸上、且用于儲(chǔ)存能量的飛輪，以及與所述軸配合設(shè)置的磁懸浮軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述磁懸浮軸承采用永磁懸浮和電磁懸浮的協(xié)同結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述磁阻電機(jī)，包括與所述軸配合設(shè)置的轉(zhuǎn)子，設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子外部的定子，以及配合繞制在所述定子上的多相位線圈；所述飛輪疊加在轉(zhuǎn)子上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子為盤形轉(zhuǎn)子，當(dāng)不需要加大慣量時(shí)，盤形轉(zhuǎn)子作為飛輪；當(dāng)需要加大慣量時(shí)，在盤形轉(zhuǎn)子上疊加預(yù)設(shè)數(shù)量的飛輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括盤形結(jié)構(gòu)的磁阻電機(jī)，豎直設(shè)置的軸，配合安裝在所述磁阻電機(jī)和軸上、且用于儲(chǔ)存能量的飛輪，以及與所述軸配合設(shè)置的磁懸浮軸承。本發(fā)明所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中占用體積大、投入成本高、系統(tǒng)效率低和飛輪待機(jī)時(shí)間短等缺陷，以實(shí)現(xiàn)占用體積小、投入成本低、系統(tǒng)效率高和飛輪待機(jī)時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K7/02GK103001391SQ20121039412
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者湯鏞之 申請(qǐng)人:湯鏞之