专利名称：一种飞轮储能系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力储存和逆变发电之技术领域，具体地，涉及一种飞轮储能系统。
背景技术：
目前，在飞轮储能技术领域中，需要用到电机和飞轮，涉及的电机需要价格昂贵的稀土永磁材料，使得飞轮储能成本大大提高；并且，因永磁而产生的电磁涡流损耗和磁滞损耗，降低了系统效率，大大降低了飞轮的待机时间。另外，电机和飞轮占用的体积大，也提高了成本。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在占用体积大、投入成本高、系统效率低和飞轮待机时间短等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出了一种新型飞轮储能系统，以实现占用体积小、投入成本低、系统效率高和飞轮待机时间长的优点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种飞轮储能系统，包括盘形结构的磁阻电机，竖直设置的轴，配合安装在所述磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮，以及与所述轴配合设置的磁悬浮轴承。进一步地，所述磁悬浮轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮的协同结构。进一步地，所述磁阻电机，包括与所述轴配合设置的转子，设置在所述转子外部的定子，以及配合绕制在所述定子上的多相位线圈；所述飞轮叠加在转子上。进一步地，所述转子为盘形转子，当不需要加大惯量时，盘形转子作为飞轮；当需要加大惯量时，在盘形转子上叠加预设数量的飞轮。本发明各实施例的飞轮储能系统，由于包括盘形结构的磁阻电机，竖直设置的轴，配合安装在磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮，以及与轴配合设置的磁悬浮轴承；将毋须永磁材料的磁阻电机改造成盘形结构，使其能高速运转和高速励磁发电，并成功应用在飞轮储能系统上；从而可以克服现有技术中占用体积大、投入成本高、系统效率低和飞轮待机时间短的缺陷，以实现占用体积小、投入成本低、系统效率高和飞轮待机时间长的优本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图1为本发明飞轮储能系统的结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下1-定子；2-线圈；3-转子；4-飞轮；5-轴。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。根据本发明实施例，提供了一种飞轮储能系统，即高速开关磁阻电机驱动大惯量高转速的飞轮储能-发电系统。如图1所示，本实施例包括盘形结构的磁阻电机(即高速开关磁阻电机)，配合安装在竖直设置的轴上、且用于储存能量的飞轮(如飞轮4)，以及与飞轮的轴(如轴5)配合设置的磁悬浮轴承。轴安装在磁悬浮轴承上，它采用一种永磁悬浮和电磁悬浮协同的特殊结构型式。上述磁阻电机，包括与轴配合设置的转子(如转子3)，设置在转子外部的定子(如定子I)，以及配合绕制在定子上的多相位线圈(如线圈2);飞轮叠加在转子上。转子为盘形转子，当不需要加大惯量时，盘形转子作为飞轮；当需要加大惯量时，在盘形转子上叠加预设数量的飞轮。具体地，上述实施例的飞轮储能系统，在定子上绕有多相位的线圈，通常采用三相、四相、六相和八相等；转子为多极转子，并有与定子相适配的极对数；当系统输入电能时，转子通过位置传感器所发出的转子位置信号，输送到高速开关电路用以驱动定子线圈，使其产生强大的电磁拉力，拉动转子高速旋转；转子本身就能起到惯性飞轮的作用；如果惯量不够，可以在转子上叠加飞轮，以加大飞轮惯量，提高功率；轴与轴承以支承飞轮在定子内高速旋转；轴与轴承采用永磁悬浮与电磁悬浮协同作用，大大减小轴承阻力，提高系统效率，提高飞轮转速，延长系统运行寿命；当需要系统发电时，飞轮在高速运转的待机状态下，启动高速开关电路对定子线圈励磁，此时，飞轮将成为发电机，能够发出强大的电力。上述实施例的飞轮储能系统，既是一项重大的节能项目，又是一项能源再利用项目。风能、太阳能和水力资源，都能得到充分的利用，而且可将白白浪费的电能回收再利用，或将其输入电网。同时，本发明实施例，还可对电网的峰-谷电力进行宏观调控。上述实施例的飞轮储能系统，属于大功率电能-与大惯量飞轮旋转的机械能，相互转换的一种储能系统。该飞轮储能系统的具体应用包括(I)工矿企业，大型商场等单位可利用大功率飞轮储能系统，将晚上歉价的电能储存起来供白天使用。(2)军队，医院，重要的国际会议等地方，可将飞轮储能系统作为不间断电源。(3)风力发电，太阳能光伏发电将不再成为垃圾电。可用飞轮储能系统将其整合后，输送入电网。(4)全国的地铁因频繁启动，刹车，浪费了将近30%的电能。利用飞轮储能系统将其刹车能量转换成电能储存起来，供列车启动时再利用。(5)全国的中，小水电站利用飞轮储能系统对电力进行储存和整合后，为广大的农业服务。上述实施例的飞轮储能系统，具有以下特点(I)将毋须永磁材料的磁阻电机改造成盘形结构，使其能高速运转和高速励磁发电，并成功应用在飞轮储能的电机上；(2)盘形转子本身就具备飞轮功能；(3)若要加大惯量，只须在原转子上再叠加飞轮；(4)飞轮轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮的协同结构以降低旋转阻力，提高转速，提高效率，延长寿命，降低制造成本。上述实施例的飞轮储能系统，还具有以下特点(I)采用盘形开关磁阻电机，提高电子开关速度和功率，使其能驱动大惯量飞轮高速旋转；(2)利用开关磁阻电机的快速励磁，使其逆变成为发电机，将巨大的飞轮惯量转变成电能输出；(3)由于本发明上述实施例涉及的电机不需要价格昂贵的稀土永磁材料，不仅大大降低成本，更重要的是消除了因永磁而产生的电磁渦流损耗和磁滞损耗，大大提高了系统效率和飞轮的待机时间；(4)开关磁阻电机的大惯量盤型转子与飞轮两者可合而为一，减小体积，降低成本；(5)电机轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮协同的磁悬浮技术，解决了高速旋转的难题。上述实施例的飞轮储能系统，系一种大惯量，高转速的飞轮储能一发电系统，它属于高效率，大功率，长寿命，低成本的电力储存设备；亦可称为“机械能蓄电池”，既可充电，又可放电。该飞轮储能系统，主要用于电力电网的峰-谷调节，风力发电和光伏发电的调质与输入电网，中，小水电站的电力储存与并网，地铁刹车能量的回收和再利用，以及军队、医院等重要部门的大功率不间断电源等。上述实施例的飞轮储能系统，主要由高性能，高转速的盘形开关磁阻电机驱动大惯量飞轮来储存能量，并通过励磁将其逆变成发电机输出所储存的电能。由于上述实施例的飞轮储能系统所用的电机不采用价格昂贵的稀土永磁材料，不仅大大降低成本，还使整个系统不产生因永磁而引起的渦流损耗和磁滞损耗，大大提高了系统的效率和飞轮的待机时间。最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种飞轮储能系统，其特征在于，包括盘形结构的磁阻电机，竖直设置的轴，配合安装在所述磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮，以及与所述轴配合设置的磁悬浮轴承。
2.根据权利要求1所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述磁悬浮轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮的协同结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述磁阻电机，包括与所述轴配合设置的转子，设置在所述转子外部的定子，以及配合绕制在所述定子上的多相位线圈；所述飞轮叠加在转子上。
4.根据权利要求3所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述转子为盘形转子，当不需要加大惯量时，盘形转子作为飞轮；当需要加大惯量时，在盘形转子上叠加预设数量的飞轮。
全文摘要
本发明公开了一种飞轮储能系统，包括盘形结构的磁阻电机，竖直设置的轴，配合安装在所述磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮，以及与所述轴配合设置的磁悬浮轴承。本发明所述飞轮储能系统，可以克服现有技术中占用体积大、投入成本高、系统效率低和飞轮待机时间短等缺陷，以实现占用体积小、投入成本低、系统效率高和飞轮待机时间长的优点。
文档编号H02K7/02GK103001391SQ20121039412
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者汤镛之 申请人:汤镛之