飞轮发电机的制作方法

本申请的说明书涉及的是发电机领域，尤其涉及一种带有储能飞轮、实现直流-交流转换的飞轮发电机。

背景技术：

1、目前，风力、太阳能光伏发电是将储能电池中的电能通过电子式逆变器设备，把直流电转换成交流电输入到电网中，中大型逆变设备制造技术复杂，需要专业厂家维护，且维修耗时长，成本高。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于，提供一种机械式飞轮发电机以及驱动发电机组的飞轮马达定子、转子的磁场产生及控制方法，将风力、光伏发电中化学电池中的直流电，通过控制单元，输入到飞轮马达组件到中的储能飞轮马达，带动交流发电机旋转，输出稳定的交流电，完成直流-交流电能转换，降低电能转换设备的生产和维护成本。

2、本发明的飞轮发电机包括飞轮马达组件，飞轮马达组件中包括飞轮马达，飞轮马达转子采用惯性储能飞轮，利用飞轮主轴和半径形成多组对称的等力臂杠杆，磁力线圈对称嵌入在飞轮边缘处，与定子磁力线圈相对应，形成杠杆着力点，使飞轮外部边缘受力。电路控制单元4通过传感器检测单元，检测转子磁力线圈所处位置，输出控制电源，产生定子、转子相互作用的磁场，在定子固定磁场作用下，利用杠杆原理，多组杠杆同时撬动飞轮边缘端部，使飞轮主动旋转，带动交流发电机组，完成dc-ac电能转换。

3、飞轮转子的对称磁极同时作用与飞轮外部边缘，增加飞轮边缘杠杆平衡受力，消除马达主轴芯困。

4、电路控制单元输出反向电压，控制铁芯线圈产生斥力磁场，推动飞轮持续旋转，同时清除因正向电压引力磁场产生的剩磁，消除磁粘。

5、马达转子圆形电磁线圈牵引行程小于电磁线圈直径d，长方形电磁线圈小于电磁线圈长度l，飞轮转子牵引行程可以控制在1-100mm内，控制单元电路采用正负脉冲供电，磁场线圈周期内通电时间小于10ms，其中引力磁场通电时间小于5ms，磁场斥力导通时间小于0.5ms，可降低60％-90％的电能消耗。

6、马达启动时，控制单元电路调整磁力线圈输入电压和导通时间，控制飞轮马达的额定转速。电路控制单元4输出2倍的额定电压，飞轮马达30s内既可达到90％的额定转速，启动电压可以提高到额定的电压的3倍，使飞轮转子迅速达到额定转速。

7、为达到上述的发明目的，本发明提出以下技术方案：

8、一种飞轮发电机，其特征在于：飞轮马达组件(10)、马达控制单元(10-1)、发电机组(10-2)、发电机控制单元(10-2-1)、输出开关单元(10-2-2)、固定基座(10-3)，所述的直流电源输入到控制单元(10-1)，使飞轮马达组件(10)中的飞轮马达旋转，驱动发电机组(10-2)输出交流电，实现直流-交流电能转换。

9、其中，所述的飞轮马达组件(10)包括飞轮马达，所述的飞轮马达包括：马达定子(1)，储能飞轮转子(2)，马达端盖(3)，磁力线圈(1-1)和(2-1)，控制电路单元(4)，传感器检测单元(1-2)和(2-2)。

10、优选地，所述的磁力线圈(2-1)设置在储能飞轮转子边缘上，控制电路单元(4)通过传感器单元(1-2)和(2-2)，检测转子磁力线圈(2-1)所处位置，产生与定子磁力线圈(1-1)相互作用的磁场，撬动飞轮转子旋转。

11、所述的马达定子(1)、飞轮转子(2)和马达端盖(3)，外形尺寸相同，通过定位螺栓(1-3)、(1-4)固定在一起。

12、所述的马达飞轮转子(2)内嵌在马达定子(1)内，与马达定子(1)形成同一的平面。

13、所述的马达定子(1)，和马达飞轮转子(2)使用无磁性材料，厚度与磁力线圈宽度或直径相同。

14、优选地，所述的磁力线圈(1-1)和(2-1)，对称嵌装在马达定子(1)和飞轮转子(2)的凹槽卡台内，定子和转子磁力线圈数量相等。

15、优选地，所述的传传感器检测单元(1-2)设置在马达定子(1)的内环边缘处，与转子感应磁柱装置(2-2)相对应。

16、优选地，所述的转子感应磁柱装置(2-2)设置在飞轮转子(2)的外环边缘上，磁柱间距与单组转子磁力线圈(2-1)的行程相同。

17、优选地，述的飞轮转子的磁力线圈(2-1)电源，由控制电路单元(4)，经过桥架和飞轮主轴滑环装置输入。

18、优选地，所述的马达增加输出功率，由定子(1)和飞轮转子(2)，多片复合叠加。

19、其中，所述的马达定子、转子的磁场产生及控制方法包括以下步骤：步骤1：安装定子磁力线圈(1-1)和(2-1)和于飞轮转子和定子凹槽卡台内；

20、步骤2：传感器检测单元(1-2)定位检测转子磁力线圈(2-2)处于马达启动位置；

21、步骤3：控制单元(4)输出正向-反向电压，产生引力磁场；

22、步骤4：转子磁力组件旋转到定子磁力组件垂直位置，关闭磁场电源；

23、步骤5：延时到设置的时间后，控制单元(4)输出正向-正向电压，产生斥力磁场。

24、优选地，所述的磁力线圈(1-1)和(2-1)，由控制单元(4)产生反向斥力磁场消除线圈铁芯磁粘。

25、综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请与现有技术相比，达到如下效果：

26、一：飞轮发电机采用机械方式，完成直流-交流电能转换，降低电能转换设备的生产和维护成本。

27、二：交流发电机组采用储能飞轮马达驱动，电能转换效率高。

28、三：控制电路单元采用传感器和智能芯片控制，马达转子自适应主动旋转。

29、四：利用线圈磁场引力和磁力，多组杠杆同时撬动飞轮主动旋转，高效省力，节约直流电能。

30、五：控制单元电路输出正负转换的脉冲电源，磁力线圈工作时间短，可降低60％-90％的电能消耗，磁力线圈温升低。

31、六：马达启动可采用2倍额定电压供电，30秒内可达到设置的额定转速。

32、七：控制电路单元使线圈产生斥力磁场，使铁芯产生反向剩磁，消除磁粘。

技术特征：

1.一种飞轮发电机，其特征在于：飞轮马达组件(10)、马达控制单元(10-1)、发电机组(10-2)、发电机控制单元(10-2-1)、输出开关单元(10-2-2)、固定基座(10-3)，所述的直流电源输入到控制单元(10-1)，使飞轮马达组件(10)中的飞轮马达旋转，驱动发电机组(10-2)输出交流电，实现直流-交流电能转换。

2.根据权利要求1所述的飞轮发电机，其特征在于：所述的飞轮马达组件(10)包括飞轮马达，所述的飞轮马达包括：马达定子(1)，储能飞轮转子(2)，马达端盖(3)，磁力线圈(1-1)和(2-1)，控制电路单元(4)，传感器检测单元(1-2)和(2-2)。

3.根据权利要求或1、或2所述的飞轮马达组件(10)，其特征在于：所述的磁力线圈(2-1)设置在储能飞轮转子边缘上，控制电路单元(4)通过传感器单元(1-2)和(2-2)，检测转子磁力线圈(2-1)所处位置，产生与定子磁力线圈(1-1)相互作用的磁场，撬动飞轮转子旋转。

4.根据权利要求或1、或3所述的飞轮马达组件，其特征在于：所述的磁力线圈(1-1)和(2-1)，对称嵌装在马达定子(1)和飞轮转子(2)的凹槽卡台内，定子和转子磁力线圈数量相等。

5.根据权利要求或1、或2、或3所述的飞轮马达组件，其特征在于：所述的传传感器检测单元(1-2)设置在马达定子(1)的内环边缘处，与转子感应磁柱装置(2-2)相对应。

6.根据权利要求或1、或5所述的飞轮发电机，其特征在于：所述的转子感应磁柱装置(2-2)设置在飞轮转子(2)的外环边缘上，磁柱间距与单组转子磁力线圈(2-1)的行程相同。

7.根据权利要求或1、或2、或3所述的飞轮马达组件，其特征在于：所述的飞轮转子的磁力线圈(2-1)电源，由控制电路单元(4)，经过桥架和飞轮主轴滑环装置输入。

8.根据权利要求或1、或2、或3所述的飞轮马达组件，其特征在于：所述的马达增加输出功率，由定子(1)和飞轮转子(2)，多片复合叠加。

9.根据权利要求或1、或2、或3所述的飞轮马达组件，其特征在于：所述的马达定子、转子的磁场产生及控制方法包括以下步骤：

10.根据权利要求或1、或2、或3所述的飞轮马达组件，其特征在于：所述的磁力线圈(1-1)和(2-1)，由控制单元(4)产生反向斥力磁场消除线圈铁芯磁粘。

技术总结
本发明公开了一种飞轮发电机，其特征在于：飞轮马达组件(10)、马达控制单元(10‑1)、发电机组(10‑2)、发电机控制单元(10‑2‑1)、输出开关单元(10‑2‑2)、固定基座(10‑3)，所述的直流电源输入到控制单元(10‑1)，使飞轮马达组件(10)中的飞轮马达旋转，驱动发电机组(10‑2)输出交流电，实现直流‑交流电能转换。

技术研发人员：武光杰,赵圣英,武琳,武兴照
受保护的技术使用者：杰华智感（深圳）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15