CN103872839B - 一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统及方法，该系统包括基座，基座上固定有继电器、光电门电路输入端控制系统以及圆柱形壳体，圆柱形壳体外部对称固定六个T形电磁铁，圆柱形壳体内的上部和下部分别设置有永磁磁悬浮阵列，圆柱形壳体内的中部悬浮有磁阻电机转子兼飞轮，磁阻电机转子兼飞轮固定连接于转动轴上，本系统能够方便稳定地收集和储存由一些环保发电装置发出的间断的、波形杂乱的电能，并将电能以机械能的形式储存于磁悬浮飞轮中，对充电过程的要求极低，对于充能时间没有任何限制，适用于电力行业的大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种能量储存系统，尤其涉及一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统及方法。
背景技术
现今的节能环保发电装置和发电技术，例如：踩踏发电、温差发电、风力发电等都有一些共同的缺点，例如产生能量量值小且过程间断等，难以被收集存储利用。
现有收集存储这些节能环保发电装置产生的电能的方式是用电子电路整流滤波后，存入蓄电池当中，但蓄电池对电流的持续时间要求特别高，要求充电电流持续相当长的一段时间，而且环保发电装置产生的电能间断且不稳定，所以这些电能非常难以收集处理，同时这些发电装置发出的可以被收集利用的电能是很小的，发出的电能的电压也是不同的，现实中，为了一种装置而配备一套电子整流电路和蓄电池非常得不偿失，所以对这些电能的利用几乎是处于停滞状态。
磁阻电机是一种连续电器传动装置，对于各种不稳定的电信号，不需要整流装置，均可以转化为动能，非常适合收集储存节能环保发电装置产生的电能。
发明内容
有鉴于现有技术的缺陷，本发明提供一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，包括基座，基座上固定有继电器、光电门电路输入端控制系统以及圆柱形壳体，圆柱形壳体外部对称固定6个T形电磁铁，圆柱形壳体内的上部和下部分别对称地设置有永磁磁悬浮阵列，每五个圆形永磁铁构成一个阵列点，每五个阵列点构成一个悬浮阵列，永磁磁悬浮阵列的斥力提供所述磁阻电机转子兼飞轮的悬浮力，使其悬浮于圆柱形壳体中部。圆柱形壳体的中央位置垂直的设置有沿轴向的转动轴，磁阻电机转子兼飞轮连接于转动轴上，磁阻电机转子兼飞轮由四个20*15*10mm的碳钢块嵌入40*60mm的铝合金圆柱体内构成，碳钢块相间90度均匀分布，6个T形电磁铁和磁阻电机转子兼飞轮共同构成磁阻电机，每两个对称的T形电磁铁构成一组，分别产生N极和S极，磁阻电机采用差动驱动法，由两个对射式光电门通过两个电磁继电器控制三组线圈的通电和断电。
优选的，基座上还设置底盘和键，底盘用于支撑转动轴，键镶嵌于底盘上，用于阻止外壳的移动。
优选的，T形电磁铁围绕转动轴成一圈排布，且间隔60度。
优选的，磁阻电机转子兼飞轮以每步15度地步进转动。
优选的，磁阻电机转子兼飞轮每步进30度，T形线圈产生电信号脉冲，随即消失。
优选的，永磁磁悬浮阵列采用立式永磁磁悬浮方式，在轴向上加载外力进行平衡。
优选的，永磁铁为圆形钕铁硼永磁铁，阵列点间距为35mm。
优选的，T形电磁铁由铁芯和缠绕铁芯的线圈组成，线圈线径为0.51mm，铁芯由多个8*25mm的矽钢片贴合而成。
本发明还提出了一种利用基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统的能量收集储存方法，包括如下步骤：
（1）将发电装置的电力输出端与本发明的电力输入端相连接；
（2）在需要能量输出的前提下，将本发明能量输出主轴与发电机系统连接将能量以电能形式输出，或连接无级变速系统，输出机械能；
（3）若不需要能量输出，使用离合装置将能量输出主轴与能量供应系统分离，磁阻电机转子兼飞轮将在系统内保持旋转状态，储存能量。
本发明提供的基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统的有益效果为：
（1）能够方便稳定地收集和存储由一些环保发电装置，例如：风力发电、踩踏发电、水流涡轮发电等发出的间断的、波形杂乱的电能，并可将电能以机械能的形式存储于磁悬浮磁阻电机转子兼飞轮中。
（2）对充电过程的要求极低，对于充能时间没有任何限制，可以随时中断充能，也可以无限制地反复充能方能，且可以根据磁悬浮磁阻电机转子兼飞轮的转速精确地得知存储能量的多少，还可以通过不同线径的电机绕组同时收集不同电压。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的侧视剖面图；
图2是本发明的一个较佳实施例的线圈侧视图；
图3是本发明的一个较佳实施例的俯视剖面图；
图4是本发明的一个较佳实施例的俯视图。
具体实施方式
图1为本发明的一个较佳具体实施例的侧视剖面图，从图1中可以看出，本发明提出的一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统包括，包括基座1，基座1上固定有继电器与光电门电路输入端控制系统以及圆柱形壳体4，基座上还设置有底盘2和键3，底盘用于支撑转动轴8，键3镶嵌在底盘2的侧面上，用于阻止圆柱形壳体4的移动，圆柱形壳体4外表面上用螺栓10固定六个T形电磁铁，且每两个对称的T形电磁铁为一组，分别产生N极和S极的磁性，形成磁场回路。圆柱形壳体4内上部和下部分别对称地设置有永磁磁悬浮阵列，圆柱形壳体内中部悬浮有磁阻电机转子兼飞轮7，永磁磁悬浮阵列形成的斥力为磁阻电机转子兼飞轮7提供悬浮力，使其悬浮于圆柱形壳体4的中部。磁阻电机转子兼飞轮7连接于转动轴8上。六个T形电磁铁5和磁阻电机转子兼飞轮7共同构成磁阻电机，磁阻电机采用差动驱动法，由两个对射式光电门通过两个所述电磁继电器控制三组T形电磁铁5。
如图2和图3所示，T形电磁铁5由铁芯和缠绕铁芯的线圈组成，线圈线径为0.51mm，铁芯由8*25mm的矽钢片贴合而成，构成10*15*25mm的铁芯，磁阻电机转子兼飞轮是由四个20*15*10mm的碳钢块9相间90度均匀分布且嵌入40*60mm的铝合金圆柱体内形成的。T形电磁铁围绕转动轴8成圆形阵列排布，排布间隔为60度，T形电磁铁5的通电由光电门控制，磁阻电机转子兼飞轮7可以每15度地步进转动。如图4所示为一个永磁磁悬浮阵列，每五个圆形永磁铁构成一个阵列点6，圆形永磁铁为钕铁硼永磁铁构成，每五个阵列点构成一个永磁磁悬浮阵列，阵列点间距为35mm，磁阻电机转子兼飞轮7的悬浮力由永磁磁悬浮阵列的斥力提供。本系统共有两个分别处于圆柱形壳体4上部和下部的永磁磁悬浮阵列，永磁磁悬浮阵列采用立式永磁磁悬浮方式，在轴向上加载外力进行平衡。
利用本实施例的能量储存系统收集储存能量的方法包括如下步骤：
第一步，将发电装置的电力输出端与本发明的电力输入端相连接。
第二步，在需要能量输出的前提下，将本发明能量输出主轴与发电机系统连接，将能量以电能形式输出，或连接无级变速系统，输出机械能。
第三步，若不需要能量输出，使用离合装置将能量输出主轴与能量供应系统分离，磁阻电机转子兼飞轮7将在系统内保持旋转状态，储存能量。
本发明可以输出多种形式的能量，可以以电能或机械能的方式输入能量，也可以以电能或机械能的方式输出整合完毕的能量。
本发明可以根据电机线圈绕组、漆包线线径、耐压和散热情况的不同收集不同范围内的电压的电能，例如：0.9MM线径的线圈绕组可以收集0～12V的微弱电能，0.5MM线径的可收集12～80V左右的电能。
本发明可以应用于有较大人流量的场所，如商场，车站，办公楼；通过各种环保发电装置收集能量，汇集于位于配电间的本系统，待能量积聚足够多时再加以利用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，其特征在于，包括基座，所述基座上固定有电磁继电器、光电门电路输入端控制系统以及圆柱形壳体，所述圆柱形壳体外部对称固定六个T形电磁铁，所述圆柱形壳体内的上部和下部分别设置有永磁磁悬浮阵列，每五个阵列点构成一个所述永磁磁悬浮阵列，每五个圆形永磁铁构成一个所述阵列点，所述圆柱形壳体的中央位置设置有沿轴向的转动轴，所述圆柱形壳体内的中部悬浮有磁阻电机转子兼飞轮，所述永磁磁悬浮阵列为所述磁阻电机转子兼飞轮提供悬浮力，所述磁阻电机转子兼飞轮连接于所述转动轴上，所述磁阻电机转子兼飞轮由四个20*15*10mm的碳钢块嵌入40*60mm的铝合金圆柱体内构成，所述碳钢块相间90度均匀分布；所述六个T形电磁铁和所述磁阻电机转子兼飞轮共同构成磁阻电机，每两个对称的所述T形电磁铁构成一组，分别产生N极和S极，所述磁阻电机采用差动驱动法，由两个对射式所述光电门通过两个所述电磁继电器控制三组电磁铁的通电和断电。
2.如权利要求1所述的一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，其特征在于，所述基座上还设置底盘和键，所述键镶嵌于所述底盘的侧面。
3.如权利要求1所述的一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，其特征在于，所述六个T形电磁铁围绕转动轴成圆形阵列排布，排布间隔为60度。
4.如权利要求1所述的一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，其特征在于，所述磁阻电机转子兼飞轮以每步15度的步进速度转动。
5.如权利要求1所述的一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，其特征在于，所述永磁磁悬浮阵列采用立式永磁磁悬浮方式，且在轴向上加载外力进行平衡。
6.如权利要求1所述的一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，其特征在于，所述永磁铁为圆形钕铁硼永磁铁，所述阵列点间距为35mm。
7.如前述任一项权利要求所述的一种基于磁悬浮飞轮的能量收集储存系统，其特征在于，所述T形电磁铁由铁芯和缠绕铁芯的线圈组成，线圈线径为0.51mm，铁芯由8*25mm的多个矽钢片贴合而成，构成铁芯。
8.一种利用如权利要求1所述的能量收集储存系统的能量收集储存方法，包括如下步骤：
(1)将发电装置的电力输出端与所述能量收集储存系统的电力输入端相连接；
(2)在需要能量输出的前提下，将所述能量收集储存系统的能量输出主轴与发电机系统连接，将能量以电能形式输出，或连接无级变速系统，输出机械能；
(3)若不需要能量输出，使用离合装置将能量输出主轴与能量供应系统分离，所述磁阻电机转子兼飞轮将在系统内保持旋转状态，储存能量。
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