機電飛輪制造技術

一種機電飛輪機，該機電飛輪機包括飛輪體和電動發電機，該電動發電機具有轉子，該轉子能夠圍繞具有定子繞組的固定式內部定子旋轉。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】一種機電飛輪機，該機電飛輪機包括飛輪體和電動發電機，該電動發電機具有轉子，該轉子能夠圍繞具有定子繞組的固定式內部定子旋轉?！緦＠f明】機電飛輪優先權聲明本申請要求于2011年11月13日提交的美國臨時專利申請N0.61/559，128的權益，該項申請的全部內容合并到本文中并用于所有用途。本申請要求于2011年12月7日提交的美國臨時專利申請N0.61/568，126的權益，該項申請的全部內容合并到本文中并用于所有用途。本申請為于2012年I月3日提交的美國專利申請N0.13/342,886的部分接續申請，該項申請的全部內容合并到本文中并用于用于所有用途。本申請為于2012年I月4日提交的美國專利申請N0.13/343, 603的部分接續申請，該項申請的全部內容合并到本文中并用于所有用途。
技術介紹
已知的飛輪存儲動能，即，運動的能量。當要求釋放該能量時，飛輪隨著動能被耗盡而減速。已知的還有驅動電機的飛輪或者由電機驅動的飛輪。幾十年來，已經設計制造了這種機電動械，并且這種機電機械在運行上已經獲得了不同程度的成功。然而，廣泛的應用受困于飛輪的制造，即使是最先進的商用機械在運行上也會受到嚴重限制，同時超過了較好的替代性執行方式的成本。盡管小型飛輪制造業一直堅持不懈地努力，但現代的機電飛輪僅在一些利基市場中得到有限地應用，并且目前對于發展世界的能量供給沒有做出重大貢獻。
本專利技術涉及機電領域。特別地，本專利技術涉及一種包括有飛輪體的機電機械，飛輪體同于能量存儲和能量釋放。相關技術的論述機電飛輪包括在大氣條件下運行的機械和在真空條件下運行的機械。雖然在真空環境下運行的機械有益于高速運行，但這些機械同樣受現有技術的限制而不能夠控制飛輪體的應力、磁性部件溫度和安全防護。
技術實現思路
本專利技術提供一種機電飛輪，所述機電飛輪具有環繞定子的轉子以及定子繞組，所述定子繞組包括I)環繞由所述定子限定的旋轉軸線的勵磁繞組和2)并不環繞旋轉軸線的電樞繞組。在一種實施方式中，機電飛輪包括:芯部組件，所述芯部組件包括電動發電機定子；電動發電機轉子，所述電動發電機轉子圍繞所述定子；所述定子的特征在于，所述定子限定一旋轉軸線，所述定子具有環繞旋轉軸線的勵磁線圈，并且所述定子具有并不環繞旋轉軸線的電樞線圈；飛輪體，所述飛輪體環繞所述轉子并且聯接至所述轉子以便與所述轉子一起旋轉；以及可排空的殼體，所述可排空的殼體封閉所述飛輪體。在一些實施方式中，所述轉子由間隔開的第一懸架組件和第二懸架組件支撐，所述第一懸架組件包括第一電磁軸承，所述第一電磁軸承用于對所述轉子施加對中力和懸浮力，所述第二懸架組件包括第二電磁軸承，所述第二電磁軸承用于對所述轉子施加對中力?！緦＠綀D】【附圖說明】參照附圖對本專利技術進行了描述。包括在本文中且形成說明書的一部分的這些附圖示出了本專利技術，并且這些附圖連同描述相結合進一步用于說明本專利技術的原理并且用于使相關領域技術人員能夠實施及使用本專利技術。圖1示出了根據本專利技術的機電飛輪機的框圖。圖2示出了圖1的機電飛輪機的選擇功能和設備。圖3示出了圖1的機電飛輪機的第一實施方式。圖4示出了圖1的機電飛輪機的第二實施方式。圖5A示出了圖1的機電飛輪機的轉子磁極。圖5B示出了圖1的機電飛輪機的轉子磁極和定子。圖6示出了圖1的機電飛輪機的下軸承組件和一些部件。圖7示出了圖1的機電飛輪機的上軸承組件和一些部件。圖8示出了圖1的機電飛輪機的第三實施方式。【具體實施方式】在隨后的數頁中提供的公開內容描述了本專利技術的一些實施方式的示例。設計方案、附圖和描述都是本專利技術的一些實施方式的非限制性示例。例如，所公開的裝置的其它實施方式可以包括或者可以不包括本文中描述的特征。此外，所公開的優點和益處僅可以應用于本專利技術的某些實施方式并且不應當用于限制所公開的本專利技術。圖1示出了機電飛輪機100。電互連部分104與能量交換塊102、電力電子和控制部分106和電力網絡108電聯接。本文所用術語聯接除非另有說明指的是直接或間接連接，比如1)A直接連接至B以及2) C通過D間接連接至E。能量交換塊102包括旋轉組件110和芯部組件112。旋轉組件包括電動發電機轉子114、飛輪體116和轂部118。芯部組件包括電動發電機定子120和電動發電機定子支撐件122。在多種實施方式中，轉子是無軸的。而且，在一些不同實施方式中，旋轉組件是無軸的。電互連部分104包括任何的導電連接裝置、電接口裝置、電傳感器和類似裝置。電力電子和控制部分106包括任何的硅和/或半導體裝置、模擬和數字處理器以及包括人機界面的相關界面。對于電力網絡108，I)所述電力網絡108在一些實施方式中是提供電力給能量交換塊102的電源，2)在一些實施方式中為能量交換塊的電力的使用者，以及3)在一些實施方式中既為提供電力給能量交換塊電源又為能量交換塊的電力的使用者。圖2示出了選擇的機電飛輪機功能和設備200。能量存儲202對于飛輪運行而言極為重要。在機電飛輪中，能量存儲功能和能量轉換204提供用于將動能轉換成電力和/或將電力轉換成動能的裝置。能量傳輸206用于提供能量轉換設備220、216與電力網絡108之間的電力傳輸。在多種實施方式中，電開關比如斷路器230用于連接和斷開能夠實現電力傳輸的導體。在多種實施方式中，其它機電飛輪機功能包括下述數個輔助支持功能208中的任意功能。能量存儲202利用旋轉組件110。在多種實施方式中，懸架系統210支撐旋轉組件。懸架設備包括軸承或其等同物212，在一些實施方式中，被動式停機系統215支持使得旋轉組件處于選擇的運行工況下(比如停機)。能量轉換功能204利用用于將動能轉換成電力的裝置(比如發電機或者電動發電機)。示出了電動發電機220。電動發電機包括轉子114和定子120，并且配置了用于旋轉地驅動旋轉組件110及用于由旋轉組件旋轉地驅動的裝置。在多種實施方式中，電力電子部分216能夠控制由電動發電機和/或電力網絡108發出的電場波形。例如，在多種實施方式中，電力電子部分用于提供具有中間DC母線的AC-AC轉換器中的頻率轉換，并且電力電子部分用于變速驅動功能(比如使飛輪轉子的轉速加快)。在多種實施方式中，通過下面詳細描述的輔助支持設備來執行輔助支持功能208。輔助支持功能包括遮蔽240、安全242、真空244、冷卻248和人機界面246?？刂乒δ?05用于提供監測、評估、命令和其它機電飛輪功能的控制中的一個或多個。特別地，控制功能通過對能量存儲202、能量轉換204、能量傳輸206和輔助支持208中的一個或多個進行監控和/或控制來實現機電飛輪運行。圖3不出了第一機電飛輪部分300。能量交換塊302被內部殼體328封閉，內部殼體328又被可選的外部殼體338封閉。能量交換塊302包括旋轉組件310和芯部組件312。旋轉組件中包括:電動發電機轉子314和環繞電動發電機轉子且聯接至電動發電機轉子的飛輪體316，聯接于飛輪體的轂部318以及移動懸架元件344。在一些實施方式中，在電動發電機轉子與飛輪之間設置有諸如非磁性(例如，非磁性金屬合金和高溫合金)套筒的套筒，所述套筒尤其用于支持電動發電機轉子且為電動發電機轉子提供支撐。電動發電機轉子、飛輪體、轂部和移動懸架元件圍本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機電飛輪，包括：芯部組件，所述芯部組件包括電動發電機定子；電動發電機轉子，所述電動發電機轉子圍繞所述定子，所述定子限定一旋轉軸線，所述定子具有環繞所述旋轉軸線的勵磁線圈，并且所述定子具有不環繞所述旋轉軸線的電樞線圈；飛輪體，所述飛輪體環繞所述轉子，并且所述飛輪體聯接至所述轉子以便與所述轉子一起旋轉；可排空的殼體，所述可排空的殼體封閉所述轉子和所述飛輪體；間隔開的第一懸架組件和第二懸架組件，所述第一懸架組件包括第一電磁軸承，所述第一電磁軸承用于對所述轉子施加對中力和懸浮力；并且所述第二懸架組件包括第二電磁軸承，所述第二電磁軸承用于對所述轉子施加對中力。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克勞德·邁克爾·卡利夫，赫爾斯·F·霍夫曼，
申請(專利權)人：羅特能源控股公司，
類型：發明
國別省市：美國;US