一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，包括能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分，所述能量存儲與轉化部分包括飛輪、電機；所述磁懸浮支撐部分包括軸向傳感器、上下保護軸承，軸向磁軸承，徑向傳感器，上下永磁磁力軸承；所述輔助部分包括殼體，安裝軸；其中，軸向傳感器、上保護軸承、軸向磁軸承、徑向傳感器、電機、上永磁磁力軸承、飛輪、下永磁磁力軸承與下保護軸承在安裝軸的軸向上從上到下依次排布，所述能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分的安裝軸密封在輔助部分的殼體內部，殼體內部保持真空狀態。該裝置結構簡單，臨界轉速高，功耗低，在電網調頻、電網安全穩定控制、電能質量控制及高功率脈沖等領域具有廣闊的應用前景。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術公開了一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，包括能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分，所述能量存儲與轉化部分包括飛輪、電機；所述磁懸浮支撐部分包括軸向傳感器、上下保護軸承，軸向磁軸承，徑向傳感器，上下永磁磁力軸承；所述輔助部分包括殼體，安裝軸；其中，軸向傳感器、上保護軸承、軸向磁軸承、徑向傳感器、電機、上永磁磁力軸承、飛輪、下永磁磁力軸承與下保護軸承在安裝軸的軸向上從上到下依次排布，所述能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分的安裝軸密封在輔助部分的殼體內部，殼體內部保持真空狀態。該裝置結構簡單，臨界轉速高，功耗低，在電網調頻、電網安全穩定控制、電能質量控制及高功率脈沖等領域具有廣闊的應用前景。【專利說明】一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置
本技術涉及的是一種磁軸承技術、高速電機和儲能飛輪相結合的一種儲能裝置。
技術介紹
飛輪儲能裝置是由電機驅動飛輪高速旋轉，電能轉變為機械能儲存的一種儲能裝置，其具有高儲能密度、可大功率、高密度充放電等優點，而將磁軸承應用于飛輪儲能裝置中，可實現高轉速，低功耗，長壽命，充放電次數幾乎沒有限制等優點，在國防、航空、電力等領域具有廣泛的應用前景。但在實際運行的飛輪裝置中，對軸承功耗有一定的要求，軸承損耗功率小于電機功率的3%以下才有工程實用價值。為降低軸承功耗，使磁軸承能夠在實際中得以應用，則需廣泛采用不產生功耗的永磁磁力軸承，但永磁軸承在6個自由度方向至少存在一個自由度方向不穩定，所以它不能單獨用于支承轉子，而必須與其它軸承(如電磁軸承、超導磁軸承或機械軸承)聯合使用，這就要求電磁軸承也應是低功耗運行。目前，電磁軸承按照磁力提供的方式分為以下幾種:第一種是主動磁軸承，這種磁軸承線圈中存在偏置電流，以提供偏置磁場，由控制電流流經控制繞組產生的控制磁通與偏置磁通進行疊加，從而產生可控的懸浮力，體積、重量和功耗都比較大。第二種是被動磁軸承，這種磁軸承的懸浮力完全由永磁體提供，其所需的控制器簡單，懸浮功耗小，但是剛度和阻尼都較小，一般運用于僅在一個方向上支撐物體或者是減輕作用在傳統軸承上的負荷。第三種是混合磁軸承，這種磁軸承采用永磁材料替代主動磁軸承中的電磁鐵來產生偏置磁場，也稱永磁偏置磁軸承，電磁鐵提供的只是平衡負載或干擾的控制磁場，大大降低了因偏置電流產生的功率損耗，電磁鐵所需的安匝數只是主動磁軸承的一半，縮小了磁軸承的體積，減輕了其重量，并提高了承載能力。現有的飛輪儲能裝置中，雖也有采用磁軸承與永磁磁力軸承相結合的軸承支撐方式，但其一般采用主動磁軸承的結構形式，功耗較高，未能實現飛輪裝置的真正低功耗運行。
技術實現思路
本技術針對現有不足，提供一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，能夠進一步降低軸承功耗。為實現上述目的，本技術采用技術方案是:一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，包括能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分，所述能量存儲與轉化部分包括飛輪7、電機5 ;所述磁懸浮支撐部分包括軸向傳感器1、上下保護軸承2，9，軸向磁軸承3，徑向傳感器4，上下永磁磁力軸承6，8 ;所述輔助部分包括殼體，安裝軸10 ;其中，軸向傳感器1、上保護軸承2、軸向磁軸承3、徑向傳感器4、電機5、上永磁磁力軸承6、飛輪7、下永磁磁力軸承8與下保護軸承9在安裝軸10的軸向上從上到下依次排布，所述能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分的安裝軸10密封在輔助部分的殼體內部，殼體內部保持真空狀態。所述永磁磁力軸承6,8的定子內表面貼裝環形永磁體,所述永磁磁力軸承6,8的轉子外表面貼裝環形永磁體。所述永磁磁力軸承為內轉子結構，其中定子與轉子的軸向氣隙為非對稱布置。本技術的有益效果:本技術是一種垂直放置的飛輪裝置，利用兩個永磁磁軸承和一個永磁偏置軸向磁軸承實現飛輪裝置的五自由度懸浮，永磁磁軸承不產生功耗，軸向氣隙不對稱布置的永磁偏置磁軸承實現低功耗直至零功耗運行，使整個飛輪裝置的懸浮功耗得以降低。該裝置結構簡單，臨界轉速高，功耗低，在電網調頻、電網安全穩定控制、電能質量控制及高功率脈沖等領域具有廣闊的應用前景。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本技術的結構示意圖；【具體實施方式】以下結合附圖和實施例對本技術進行具體介紹如下:一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，包括能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分，所述能量存儲與轉化部分包括飛輪7、電機5 ;所述磁懸浮支撐部分包括軸向傳感器1、上下保護軸承2，9，軸向磁軸承3，徑向傳感器4，上下永磁磁力軸承6，8 ;所述輔助部分包括殼體，安裝軸10 ;其中，軸向傳感器1、上保護軸承2、軸向磁軸承3、徑向傳感器4、電機5、上永磁磁力軸承6、飛輪7、下永磁磁力軸承8與下保護軸承9在安裝軸10的軸向上從上到下依次排布，所述能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分的安裝軸10密封在輔助部分的殼體內部，殼體內部保持真空狀態。所述永磁磁力軸承6,8的定子內表面貼裝環形永磁體,所述永磁磁力軸承6,8的轉子外表面貼裝環形永磁體；所述永磁磁力軸承為內轉子結構，其中定子與轉子的軸向氣隙為非對稱布置。本技術的軸承低功耗基本工作原理是:垂直放置飛輪儲能裝置利用兩個徑向永磁軸承和一個永磁偏置軸向磁軸承實現五自由度懸浮，永磁軸承為被動磁軸承，不產生功耗，則就需要永磁偏置軸向磁軸承也低功耗運行。在利用永磁偏置軸向磁軸承對飛輪裝置進行懸浮時，可認為整個飛輪裝置為一個穩定的靜態負載，在穩定懸浮時，永磁偏置軸向磁軸承中需要產生持續的控制磁通與偏置磁通疊加去平衡穩定這個靜態負載，這就產生一定的勵磁損耗。欲進一步降低永磁偏置軸向磁軸承的勵磁功耗，需要產生一個被動承載力去平衡該靜態負載。要實現這個目的，利用轉子中心發生偏移時，即軸向氣隙不對稱布置，轉子鐵心上產生了相應的被動承載力，該被動承載力去平衡靜態負載，永磁偏置軸向磁軸承的懸功耗得以大幅降低。以上已以較佳實施例公布了本技術，然其并非用以限制本技術，凡采取等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均落在本技術的保護范圍之內。【權利要求】1.一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，包括能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分，其特征在于: 所述能量存儲與轉化部分包括飛輪(7)、電機(5);所述磁懸浮支撐部分包括軸向傳感器(I)、上下保護軸承(2，9)，軸向磁軸承(3)，徑向傳感器(4)，上下永磁磁力軸承(6，8)；所述輔助部分包括殼體，安裝軸(10);其中，軸向傳感器(I)、上保護軸承(2)、軸向磁軸承(3)、徑向傳感器(4)、電機(5)、上永磁磁力軸承(6)、飛輪(7)、下永磁磁力軸承(8)與下保護軸承(9)在安裝軸(10)的軸向上從上到下依次排布，所述能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分的安裝軸(10)密封在輔助部分的殼體內部，殼體內部保持真空狀態。2.根據權利要求1所述的一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，其特征在于:所述永磁磁力軸承出，8)的定子內表面貼裝環形永磁體，所述永磁磁力軸承出，8)的轉子外表面貼裝環形永磁體。3.根據權利要求1所述的一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，其特征在于:所述永磁磁力軸承為內轉子結構，其中定子與轉子的軸向氣隙為非對稱布置。【文檔編號】H02K本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低功耗磁懸浮飛輪儲能裝置，包括能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分，其特征在于：所述能量存儲與轉化部分包括飛輪(7)、電機(5)；所述磁懸浮支撐部分包括軸向傳感器(1)、上下保護軸承(2，9)，軸向磁軸承(3)，徑向傳感器(4)，上下永磁磁力軸承(6，8)；所述輔助部分包括殼體，安裝軸(10)；其中，軸向傳感器(1)、上保護軸承(2)、軸向磁軸承(3)、徑向傳感器(4)、電機(5)、上永磁磁力軸承(6)、飛輪(7)、下永磁磁力軸承(8)與下保護軸承(9)在安裝軸(10)的軸向上從上到下依次排布，所述能量存儲與轉化部分、磁懸浮支撐部分和輔助部分的安裝軸(10)密封在輔助部分的殼體內部，殼體內部保持真空狀態。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙旭升，李劍，江光靈，張泉，
申請(專利權)人：南京化工職業技術學院，
類型：實用新型
國別省市：