一种立式磁悬浮飞轮储能系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明属于电工技术领域，涉及一种立式磁悬浮飞轮储能系统，更具体的涉及一种高转速、低待机损耗、低成本的立式磁悬浮飞轮储能系统。
【背景技术】
[0002]目前储能技术主要有以下几种:化学蓄电池储能、抽水储能和飞轮储能。其中飞轮储能由于具有无污染、充放电次数无限制、分布不受自然条件限制等优势，可广泛用于电网调峰调频、不间断电源、航空航天等场合。虽然近几年相关研究机构和公司已开发出实用水平的飞轮储能产品，但存在着飞轮储能系统结构复杂、待机损耗高、综合成本高等问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，针对目前飞轮储能系统在结构方面的缺陷，提供一种高转速、低待机损耗、低成本的立式磁悬浮飞轮储能系统。其主要体现在去掉了连接电机与飞轮的转轴，将电机设计成外转子结构并将电机的外转子布置在圆筒形飞轮的内壁上。利用飞轮本身结构强度高的特点为高速旋转的电机转子提供足够的向心力，从而满足飞轮储能系统高转速的设计要求。支撑系统中的径向悬浮部分采用永磁磁悬浮轴承的设计，从而实现低成本、低待机损耗的设计要求。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种立式磁悬浮飞轮储能系统，包括壳体、飞轮、定子、上径向永磁轴承、下径向永磁轴承、轴向电磁轴承、电动/发电一体电机。
[0005]所述的飞轮为复合材料制成的圆筒形飞轮，布置在壳体与定子之间。所述的飞轮与定子之间由上到下依次布置着上径向永磁轴承、电动/发电一体电机、下径向永磁轴承。所述的飞轮与壳体之间布置着轴向电磁轴承。所述的轴向电磁轴承也可布置在飞轮与定子之间。所述的定子布置在壳体上。所述的壳体为一个密闭空间。
[0006]所述的上径向永磁轴承与下径向永磁轴承同为圆环形永磁体制成的径向永磁磁悬浮轴承。所述的径向永磁磁悬浮轴承包括两部分:布置在定子上的部分为定子圆环，布置在飞轮内壁上的部分为转子圆环。所述的定子圆环的外圆面直径小于转子圆环的内圆面直径。所述的定子圆环的外圆面磁场与在其同一径向平面内的转子圆环的内圆面磁场极性相同。所述的定子圆环的外圆面磁场可由一个圆环形永磁体产生，也可由多个圆环形永磁体按一定规律排列产生。所述的转子圆环的内圆面磁场可由一个圆环形永磁体产生，也可由多个圆环形永磁体按一定规律排列产生。所述的定子圆环和转子圆环组成一套径向永磁磁悬浮轴承。所述的上径向永磁轴承可由一套径向永磁磁悬浮轴承制成，也可由多套径向永磁磁悬浮轴承制成。所述的下径向永磁轴承可由一套径向永磁磁悬浮轴承制成，也可由多套径向永磁磁悬浮轴承制成。所述的圆环形永磁体可由一个永磁体制成,也可由多个永磁体按一定规律排列制成。
[0007]所述的轴向电磁轴承包括两部分，布置在壳体或与壳体相连的定子上的部分为电磁轴承定子，布置在飞轮上的部分为电磁轴承转子。所述的电磁轴承定子由电磁铁和冷却系统构成。所述的电磁轴承转子由布置着吸力盘的轮辐构成。所述的轮辐布置在飞轮的内壁上中间布置着吸力盘，使吸力盘的径向平面与飞轮的中轴线垂直，且吸力盘的轴心在飞轮的中轴线上。所述的电磁铁与吸力盘延飞轮的中轴线相对布置且相距一定距离。
[0008]所述的电动/发电一体电机为无铁芯的外转子永磁电机，包括电机定子和电机转子两部分。所述的电机定子由布置在定子上的电机绕组线圈和冷却系统构成。所述的电机转子由布置在飞轮内壁上的电机永磁体构成。所述的电机定子与电机转子间留有工作气隙。
[0009]本发明的工作原理:利用永磁体间“异性相吸，同性相斥”的现象，在不需要电源的情况下使飞轮在上径向永磁轴承和下径向永磁轴承的磁场斥力作用下，实现飞轮的径向永磁磁悬浮。当轴向电磁轴承接通电源时，利用电磁铁与布置在轮辐上的吸力盘间的受控电磁吸力，实现飞轮的轴向悬浮。这样飞轮在五个自由度上实现悬浮支撑。电动/发电一体电机接通电源飞轮储能系统在充电模式下运行，真空泵开始工作使密闭的壳体形成真空腔。充电模式下电动/发电一体电机的绕组线圈利用电磁力为布置在飞轮内壁上的电机永磁体提供加速度，使飞轮加速旋转储存机械能。当飞轮储能系统在发电模式下运行时，高速旋转的飞轮内壁上的电机永磁体在电机绕组线圈上产生感应电压，随着电能的输出飞轮转速降低从而完成机械能到电能的转换。
[0010]本发明与现有飞轮储能技术相比具有以下特点:
[0011]1.悬浮支撑系统中控制难度较大、制造成本较高的径向悬浮支撑部分采用永磁磁悬浮轴承，这样不仅降低了制作难度和成本还使待机损耗降得更低。
[0012]2.电动/发电一体电机为无铁芯的外转子永磁电机，这样无铁芯的定子设计使电机的涡流损耗降低。
[0013]3.圆筒形的飞轮内壁上布置着径向永磁磁悬浮轴承的转子和电动/发电一体电机的转子，使得飞轮储能系统在不增加飞轮壁厚度的情况下增加飞轮的转动惯量。这样不仅提高了飞轮储能系统的能量密度，还使电动/发电一体电机的体积增大从而提高飞轮储能系统的功率密度。永磁材料制成的径向永磁磁悬浮轴承的转子和电动/发电一体电机的转子在圆筒形飞轮的包裹下，结构强度得到了提高，从而提高飞轮的最高转速。
【附图说明】
[0014]图1为本发明立式磁悬浮飞轮储能系统【具体实施方式】一的结构示意图。
[0015]图2为本发明立式磁悬浮飞轮储能系统【具体实施方式】二的结构示意图。
[0016]图3为本发明立式磁悬浮飞轮储能系统【具体实施方式】三的结构示意图。
[0017]图4为本发明立式磁悬浮飞轮储能系统【具体实施方式】四的结构示意图。
[0018]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的原件或结构，其中:
[0019]I壳体、2飞轮、3定子、31上定子、32下定子、4上径向永磁轴承、41定子圆环、42转子圆环、5下径向永磁轴承、6轴向电磁轴承、61电磁铁、62轮福、63吸力盘、7电动/发电一体电机、71电机绕组线圈、72电机永磁体。(61电磁铁和71电机绕组线圈,都含有冷却系统。)
【具体实施方式】
[0020]为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。此外下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征，只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0021]如图1所示为一种立式磁悬浮飞轮储能系统【具体实施方式】一的结构示意图。立式磁悬浮飞轮储能系统包括壳体1、飞轮2、定子3，圆筒形的飞轮2套在圆柱形的定子3上，壳体I密闭着飞轮2和定子3。在壳体I的内部上方布置着轴向电磁轴承6的定子部分电磁铁61和冷却系统。与其轴向相对的是通过轮辐62布置在飞轮2内壁上的吸力盘63。利用电磁铁61与吸力盘63间的受控电磁吸力实现飞轮2的轴向悬浮。在轮辐62的下方圆柱形定子3的顶部布置着