共振型态飞轮储能及动力装置和共振型态飞轮储能及动力系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种飞轮储能装置，特别是涉及一种共振型态飞轮储能及动力装置和共振型态飞轮储能及动力系统。
【背景技术】
[0002]参见图1所示，现有飞轮储能装置100主要包括同轴设置的一电机1 (既是电动机也是发电机)及一飞轮2，当需要储能时，电机1被一外界电能驱动而以电动机形式运转并带动飞轮2旋转，使飞轮2以动能的形式将能量储存起来(电能转机械能)。当需要输出电能时，则改由高速旋转的飞轮2带动电机1以发电机形式运转，使电机1产生电力并输出(机械能转电能)。但是现有的电机1不是高扭力低转速马达，就是高转速低扭力马达，使得飞轮储能装置100在运转时无法提供兼具高扭力及高转速的动力输出。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种能产生高扭力及高转速动力输出的共振型态飞轮储能及动力装置，以及共振型态飞轮储能及动力系统。
[0004]本实用新型共振型态飞轮储能及动力装置，主要包括一转轴、一第一电机、一第二电机及一飞轮，该第一电机具有一内转子及一外定子，该内转子与该转轴轴接，该外定子的三相线圈采用分布绕线或集中绕线其中一种；该第二电机具有一外转子及一内定子，该外转子与该转轴轴接而与该内转子同轴且同步旋转，该内定子的三相线圈采用分布绕线或集中绕线其中另一种，其中，该外定子的三相线圈与该内定子的三相线圈对应串联，并形成具有一个中性点及三个接点的三相Y型绕线，且该第一电机的外径与该第二电机的外径的比例为1:2，该第一电机的长度与该第二电机的长度的比例为2:1，而且两者的输出功率相同；该飞轮与该转轴轴接，以被该第一电机及该第二电机带动旋转而储能，或者带动该第一电机及该第二电机旋转而发电并输出电能。
[0005]借此，当第一电机与第二电机同步运转时，同时借由电压控制的第一电机以及借由电流控制的第二电机，使第一电机与第二电机产生共振而使得输出至转轴的动力同时具备高扭力及高转速。
[0006]且在本实用新型的一实施例中，该第一电机是一采用分布绕线且能被电压控制其转速的高转速低扭力直流无刷马达，该第二电机是一采用集中绕线且能被电流控制其输出扭力的高扭力低转速直流无刷马达。
[0007]且在本实用新型的一实施例中，该共振型态飞轮储能及动力装置还包括一与该三个接点电耦接的控制器，其用以控制该第一电机与该第二电机运转与否。
[0008]且在本实用新型的一实施例中，上述该控制器是一个具有阻尼功能的驱动电路，其接受一直流电源供电，并包括:三个与该直流电源并联的桥臂，每一桥臂具有串接于一第一接点的一上开关及一下开关，以及两个分别与该上开关及该下开关对应且反向并联的飞轮二极管，该上开关的一端与该直流电源的一正端电耦接，该下开关的一端与该直流电源的一负端电耦接，且每一相线圈的该接点与每一桥臂的该第一接点对应电耦接；三个与该直流电源并联的飞轮二极管组，每一飞轮二极管组具有串接于一第二接点的一第一飞轮二极管及一第二飞轮二极管，且该三相Y型绕线的该三个接点与该三个飞轮二极管组的该第二接点对应电耦接；两个第一直流支撑电容，与该直流电源并联；及两个第二直流支撑电容，其一端串接于一第三接点，另一端分别与该直流电源的两端对应电耦接，且该第三接点与该三相Y型绕线的该中性点电耦接。
[0009]且在本实用新型的一实施例中，上述的第一直流支撑电容是一有极性电容，上述的第二直流支撑电容是一无极性高频电容，且两者共同构成一阻尼电容。
[0010]且在本实用新型的一实施例中，上述该驱动电路还包括一与该直流电源并联且能被重复充放电的阻尼电池，且上述第二直流支撑电容会对该阻尼电池放电，而将电能储存于该阻尼电池。
[0011]且在本实用新型的一实施例中，该共振型态飞轮储能及动力装置还包括一与该转轴连接的变速器，用以转换该转轴输出动力的转速和扭矩。
[0012]且在本实用新型的一实施例中，上述共振型态飞轮储能及动力装置还包括一个具有阻尼功能的动力传输装置，其与该变速器连接，并包括:一汽缸、一第一曲柄轴及一第二曲柄轴，其中该汽缸包含:一缸体，其具有一直线通道以及位于该直线通道两端，并与该直线通道连通的两个扩大端部；一活塞，其设于该缸体的该直线通道内，并能于该直线通道内直线往复运动；一第一连杆，其一端与该活塞的一端枢接，另一端伸入该两个扩大端部其中之一；及一第二连杆，其一端与该活塞的另一端枢接，另一端伸入该两个扩大端部其中另一；且该第一曲柄轴具有一轴杆及一由该轴杆径向凸出且容置于该缸体的该两个扩大端部其中之一的曲轴臂，且该曲轴臂与该第一连杆的另一端枢接；该第二曲柄轴具有一轴杆及一由该轴杆径向凸出且容置于该缸体的该两个扩大端部其中另一的曲轴臂，该曲轴臂与该第二连杆的另一端枢接，且该轴杆与该变速箱连接，以被该变速箱输出的动力带动而旋转，使该曲轴臂经由该第二连杆带动该汽缸的该活塞往复运动，而使与该活塞枢接的该第一连杆带动该第一曲柄轴旋转并输出动力。
[0013]此外，本实用新型一种共振型态飞轮储能及动力系统，包括:一第一飞轮储能及动力装置，其为上述的共振型态飞轮储能及动力装置；一变速箱，与该第一飞轮储能及动力装置连接，用以转换该第一飞轮储能及动力装置输出的动力的转速和扭矩；及一第二飞轮储能及动力装置，与该变速箱连接，以被该变速箱输出的动力带动而运转，其具有与该第一飞轮储能及动力装置相同的构件，且其尺寸为该第一飞轮储能及动力装置的N倍，其中N 3 2。
[0014]本实用新型的有益效果在于:借由第一电机与第二电机其中之一采分布绕线，其中另一采集中绕线，使采用分布绕线的电机能被电压控制转速，而采用集中绕线的电机能被电流控制扭力，使得当第一电机与第二电机同步运转时，对应以电压及电流同时控制第一电机和第二电机，会使第一电机与第二电机产生共振，并输出具备高扭力及高转速的动力，而更有力地带动飞轮高速旋转。
【附图说明】
[0015]图1显示现有飞轮储能装置的构造示意图。
[0016]图2显示本实用新型共振型态飞轮储能及动力装置的一实施例的构造示意图。
[0017]图3显示本实施例的第一电机与第二电机的三相线圈对应串联并形成Y型绕线的示意图。
[0018]图4显示本实施例用以驱动第一电机及第二电机的驱动电路的详细电路图。
[0019]图5显示本实施例的三相线圈其中两相线圈R、S被通电以激磁的示意图。
[0020]图6显示图5的两相线圈R、S上产生的反电动势的放电路径。
[0021]图7显示本实施例的两个线圈R、S上产生的反电动势的放电路径及其等效电路图。
[0022]图8显示本实施例还包括一与转轴连接的变速箱。
[0023]图9显示本实施例还包括一个与变速箱连接的具有阻尼功能的动力传输装置及其连接关系不意图。
[0024]图10至图13显示本实施例的动力传输装置的构造及其运作过程。
[0025]图14显示本实用新型共振型态飞轮储能及动力系统的一实施例所包含的装置及其连接关系不意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。
[0027]参见图2与图3所示，本实用新型共振型态飞轮储能及动力装置5的一实施例主要包括一转轴51、一第一电机52、一第二电机53及一飞轮54。
[0028]第一电机52具有马达的构造，且能作为电动机或发电机，其具有一内转子521及一外定子522，内转子521与转轴51轴接，而外定子522上绕设有三相线圈rl、tl、sl，且该三相线圈rl、tl、sl是以分布绕线或集中绕线其中一种，例如分布绕线绕设在外定子522上。
[0029]第二电机53亦具有马达的构造，且能做为电动机或发电机，其具有一外转子531及一内定子532，外转子531与转轴51轴接而与第一电机52的内转子521同轴并同步旋转，且内定子532上绕设有三相线圈r2、s2、t2，该三相线圈r2、s2、t2是以分布绕线或集中绕线其中另一种，例如集中绕线绕设在内定子532上。且由于分布绕线和集中绕线是现有马达绕线方式，且并非本实用新型重点，故在此不予详述。
[00