一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱制造技術

本發明專利技術涉及一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱,儲能單元個數和每個儲能單元容量可根據標準件選配。選定后，依次將儲能單元通過儲能箱芯軸和箱體內壁矩形槽推入儲能箱箱體中，在儲能單元安裝位兩側加固定螺釘固定。本發明專利技術的優勢有：(1)儲能系統容量能根據需求和標準件配置；(2)每個儲能單元有自己的封裝，安全性高；(3)儲能單元封裝和儲能箱箱體采用可分離式結構，便于安裝、容量調配、修理和維護；(4)儲能時有防反轉設計，便于儲能系統停止運行和非空儲啟動；(5)儲能單元芯軸連接單向超越離合裝置，能自動脫離，能避免簧片反擰而損壞；(6)儲能系統彈性勢能?動能?電能的轉化將更加靈活，功率輸出可控性好。

The utility model relates to a novel serial linkage type mechanical elastic energy storage box with modularization and adjustable capacity

The invention relates to a novel serial linkage type mechanical elastic energy storage box with modular and adjustable capacity, wherein the number of energy storage units and the capacity of each energy storage unit can be matched according to the standard parts. After the selection, the energy storage unit is pushed into the energy storage box body through the energy storage box core shaft and the inner wall rectangular slot of the box body, and fixed screws are fixed on both sides of the mounting position of the energy storage unit. The advantages of the invention are: (1) energy storage system capacity according to the needs and standard configuration; (2) each storage unit has its own package, high security; (3) the storage unit package and storage box adopts a detachable structure, convenient installation, deployment, maintenance and repair capacity energy storage; (4) when the anti reverse design, easy storage system to stop running and non empty storage start; (5) the storage unit core shaft connected with one-way overrunning clutch device can automatically disconnect, to avoid damage to the anti twist reed; (6) energy conversion system power elastic potential energy kinetic energy the power output will be more flexible, good controllability.

【技術實現步驟摘要】
一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱
本專利技術屬于機械儲能領域，涉及機械彈性儲能箱，由其是一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱。
技術介紹
機械彈性儲能系統的儲能元件為機械彈性儲能箱，儲能箱內部有若干個儲能單元，儲能單元的儲能介為大型平面蝸卷彈簧，其是由一組簧片在一個平面內盤繞而成，由于要保證一定的儲能容量，所以簧片要有相當的長度、寬度和厚度。以往的機械彈性儲能箱的儲能單元和儲能箱箱體是一體的，簧片兩端直接固定在儲能箱的芯軸和箱體內壁上，非常不方便于安裝和維修，而且大型蝸卷彈簧的內作用力非常大，安裝維修時容易出危險。同時，根據實際應用情況的不同，可能需要的儲能容量是不一樣的，這種情況下需要不同容量的儲能單元以及裝配不同的數量，以往的一體化安裝很難更換。在機械彈性儲能箱投入使用之后，可能一部分簧片在使用過程中損壞，一體化的安裝很難維修，往往整個儲能箱報廢，浪費嚴重。在儲能運行中，常規的串聯聯動機械儲能箱沒有防反轉設計，在儲能過程中萬一電機故障轉矩小于儲能箱反轉矩或消失，儲能箱就有可能帶著電機反轉，非常危險，同時，在儲能系統非空儲啟動時，儲能箱已經有一定的反轉矩，電機啟動要迅速達到或大于儲能箱反轉矩，不然同樣可能導致儲能箱帶著電機反轉，控制復雜，安全性不好。在發電過程中，傳統的串聯聯動式儲能箱的結構決定了彈性勢能-動能-電能的轉化必須同時進行，而且要求電機必須快速抽離儲能箱的動能，理想的情況是儲能單元彈性勢能釋放完畢的同時動能也同時完全轉換成電能，及此時儲能箱箱體轉速被控為零，不然儲能箱箱體就會反擰儲能單元，損壞儲能單元，這種控制目標很難實現，傳統的做法是以損失一部分能量為代價剎車制動，但這也會對儲能系統造成一定的沖擊。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種儲能單元與儲能箱箱體呈分離式的結構，儲能單元通過卡槽等和儲能箱箱體裝配在一起，方便于前期的安裝和后期的維護。而且將儲能單元設計成幾種不同容量的標準件，用戶可以自由搭配組裝自己需求容量的儲能箱，便于工廠大規模的生產，對降低單位成本有一定的意義。同時儲能系統加入了單向超越離合器，在儲能階段能實現防反轉作用，發電階段能讓儲能單元和芯軸在一定情況在自動脫離，實現防反擰的作用，同時由于超越離合器的超越功能，新結構的彈性勢能-動能-電能的轉化過程更加的靈活，便于控制方案設計。本專利技術所述的問題是由以下技術方案實現的：一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱，包括儲能箱箱體、儲能箱芯軸及多個儲能單元，所述儲能箱箱體為圓筒形，在儲能箱箱體的軸向兩端分別封裝左端蓋及右端蓋，在左端蓋的外側壁同軸一體制出一左端蓋伸出軸，在儲能箱箱體內同軸穿裝一儲能箱芯軸，儲能箱芯軸的一端在儲能箱內，另一端從右端蓋穿出，在儲能箱箱體內的儲能箱芯軸上均勻間隔套裝多個儲能單元，儲能單元的外壁與儲能箱箱體內壁固定，儲能單元的中心與芯軸固定，在每個儲能單元內均安裝有一平面蝸卷彈簧。而且，在儲能箱芯軸的外壁沿軸向一體制有一條芯軸凸鍵，所述的儲能單元中心制有與芯軸及凸鍵適配的通孔。而且，在儲能單元的外壁沿著軸向制有兩定位凸臺，兩定位凸臺徑向對稱，在儲能箱體的內壁與定位凸臺對應制有兩條定位凹槽。而且，在儲能單元安裝位置的兩側儲能箱箱體壁上對稱制有定位螺紋孔，在螺紋孔內旋入螺釘，儲能單元位于兩螺釘間。而且，儲能箱芯軸的右端從右端蓋穿出且連接一單向超越離合器。而且，多個儲能箱通過單向超越離合器串聯構成聯動式機械彈性儲能系統。(1)標準化模塊化儲能單元的設計：單個儲能單元所儲存能量的公式為：其中，Ep為單個平面蝸卷彈簧存儲的彈性勢能，E為簧片的彈性模量，由簧片的材質決定，l、b、h為別為簧片的長度，寬度和厚度，n1、n2為別為平面渦卷彈簧自然釋放和完全擰緊時的工作圈數。不難看出，可以通過設計簧片的長度，寬度，厚度以及工作圈數來設計單個儲能單元的儲能容量。根據市場的實際需求情況來設計不同儲能容量的標準件。2.儲能箱箱體和儲能單元分離式設計：每個儲能單元有自己的封裝，封裝中心為帶矩形槽的軸孔，簧片的一端固定于軸孔的外壁，簧片的另外一端固定在封裝內壁的固定點上，封裝外壁帶有矩形齒，這樣就組成了單個封裝好的儲能單元。儲能箱芯軸為帶矩形齒的柱體，箱體內壁有矩形槽，并且在儲能單元安裝位置的兩側有徑向螺紋孔。安裝時，打開機械彈性儲能箱箱體的左右端蓋，儲能單元封裝中心軸孔套入儲能箱芯軸，封裝外壁矩形齒卡入儲能箱箱體內壁矩形槽，把儲能單元依次推入儲能箱箱體儲能單元安裝位，并在預留螺紋孔擰入螺釘卡緊各個儲能單元，然后蓋上左右端蓋。3.單向超越離合器：單向超越離合器功能：是主動端轉速大于從動端轉速的時候傳動，而從動端大于主動端的時候則超越。另外，單向超越離合器具有單向逆止功能。本專利技術中：單向超越離合器的從動端和儲能箱芯軸右端固定連接，單向超越離合器的主動端有帶矩形槽的軸孔，以便和前級儲能箱帶矩形齒芯軸的左端固定連接。本專利技術的優點及有益效果：(1)用戶可根據不同容量的儲能單元標準件和不同安裝位數量的儲能箱箱體來組裝自己所需容量的儲能箱。(2)由于每個儲能單元有自己的封裝，最大限度的減小了安裝和維修過程中的危險性。(3)儲能單元封裝和儲能箱箱體采用卡槽連接，可分離式的結構設計，便于安裝、容量調配、修理和維護。(4)儲能時有防止儲能箱反轉設計，便于儲能系統停止儲能和非空儲啟動。(5)儲能單元芯軸有超越離合裝置，儲能單元旋轉釋放能量完畢時假如轉速不為零，儲能箱芯軸超越離合裝置自動脫離使固定在器上的簧片和儲能箱箱體一起轉動，避免簧片反向擰緊而損壞。(6)由于單向超越離合器的存在，儲能系統彈性勢能-動能-電能的轉化將更加靈活，比如極限情況下可使儲能系統彈性勢能完全轉化為動能后再進行發電，功率輸出將更加靈活。附圖說明圖1是儲能箱軸向剖面圖；圖2是儲能單元徑向剖面圖；圖3是儲能箱箱體徑向剖面圖。圖中標號為：1-左端蓋伸出軸；2-伸出軸定位鍵；3-左端蓋；4-固定螺釘；5-儲能單元；6-儲能箱箱體；7-儲能單元定位凸臺；8-儲能箱箱體定位凹槽；9-芯軸凸鍵；10-儲能箱芯軸；11-右端蓋；12-右端蓋軸承；13-單向超越離合器；14-單向超越離合器從動端；15-單向超越離合器主動端；16-平面蝸卷彈簧；17-儲能單元中心通孔；18-儲能單元安裝位螺紋孔。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明：如圖1至圖3所示，一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱：包括儲能箱箱體6、儲能箱芯軸10及多個儲能單元5，所述儲能箱箱體為圓筒形，在儲能箱箱體的軸向兩端分別封裝左端蓋3及右端蓋11，在左端蓋的外側壁同軸一體制出一左端蓋伸出軸1，在左端蓋伸出軸上沿著軸向制有伸出軸定位鍵2。在儲能箱箱體內同軸穿裝一儲能箱芯軸，儲能箱芯軸的一端在儲能箱內，另一端從右端蓋穿出且連接一單向超越離合器13，在右端蓋上同軸安裝右端蓋軸承12。在儲能箱箱體內的儲能箱芯軸上均勻間隔套裝多個儲能單元，所述的儲能單元也為圓筒形。在每個儲能單元內均安裝有一平面蝸卷彈簧16。為了防止儲能單元繞芯軸轉動，在儲能箱芯軸的外壁沿軸向一體制有一條芯軸凸鍵9，所述的儲能單元中心制有與芯軸及凸鍵適配的通孔17。在儲能單元的外壁沿著本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱，其特征在于：包括儲能箱箱體、儲能箱芯軸及多個儲能單元，所述儲能箱箱體為圓筒形，在儲能箱箱體的軸向兩端分別封裝左端蓋及右端蓋，在左端蓋的外側壁同軸一體制出一左端蓋伸出軸，在儲能箱箱體內同軸穿裝一儲能箱芯軸，儲能箱芯軸的一端在儲能箱內，另一端從右端蓋穿出，在儲能箱箱體內的儲能箱芯軸上均勻間隔套裝多個儲能單元，儲能單元的外壁與儲能箱箱體內壁固定，儲能單元的中心與芯軸固定，在每個儲能單元內均安裝有一平面蝸卷彈簧。

【技術特征摘要】
1.一種模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱，其特征在于：包括儲能箱箱體、儲能箱芯軸及多個儲能單元，所述儲能箱箱體為圓筒形，在儲能箱箱體的軸向兩端分別封裝左端蓋及右端蓋，在左端蓋的外側壁同軸一體制出一左端蓋伸出軸，在儲能箱箱體內同軸穿裝一儲能箱芯軸，儲能箱芯軸的一端在儲能箱內，另一端從右端蓋穿出，在儲能箱箱體內的儲能箱芯軸上均勻間隔套裝多個儲能單元，儲能單元的外壁與儲能箱箱體內壁固定，儲能單元的中心與芯軸固定，在每個儲能單元內均安裝有一平面蝸卷彈簧。2.根據權利要求1所述的模塊化且容量可調的新型串聯聯動式機械彈性儲能箱，其特征在于：在儲能箱芯軸的外壁沿軸向一體制有一條芯軸凸鍵，所述的儲能單元中心制有與芯軸及凸鍵適配的通孔。3.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：米增強，鄭曉明，暢達，余洋，湯敬秋，孫辰軍，李曉龍，魏明磊，
申請(專利權)人：華北電力大學保定，國網河北省電力公司，
類型：發明
國別省市：河北,13