CN112838713A - 一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置 - Google Patents

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陈一
罗学明
梁洁
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Abstract

一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，涉及储能及航空用高速飞轮系统技术领域，包括容器，所述容器的中部活动连接有飞轮，容器的中部活动连接有与飞轮固定连接的转轴。该高速飞轮系统用电机轴系保护装置，通过橡胶环与悬浊液的配合使用，初始状态下，活塞块靠近外侧，这时，橡胶环的内侧不与转轴接触，无摩擦，当转轴出现故障，速度降低时，活塞块会在磁块以及电生磁装置的作用下向内侧移动，将悬浊液挤向内侧，使橡胶环膨胀并与转轴接触，同时导电柱一通电，使悬浊液变为固态，使转轴减速并且保证不损伤其他静止部件，从而达到了保护转轴的效果，提高了安全性，保证了飞轮后续可以维修使用。

Description

一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置
技术领域
本发明涉及储能及航空用高速飞轮系统技术领域，具体为一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置。
背景技术
飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式，技术特点是高功率密度、长寿命，飞轮本体是飞轮储能系统中的核心部件，作用是力求提高转子的极限角速度，减轻转子重量，最大限度地增加飞轮储能系统的储能量，目前多采用碳素纤维材料制作。
目前的飞轮系统在使用时，转轴会经常出现故障，导致飞轮储能会出现故障，并且转轴出现故障时，会出现一定的位置偏差，导致损伤其他静止部件，造成其他部件不可再回收利用，造成资源的浪费。
因此，我们提出了一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置来解决以上的问题，通过橡胶环与悬浊液的配合使用，达到了保护转轴的效果，提高了安全性，保证了飞轮后续可以维修使用通过活动块与导电柱二的配合使用，达到了安全控制的效果，利用转轴出现故障二发生的现象来控制一系列的传动，从而保护转轴，使转轴减速直至完全停下。
发明内容
本发明为实现技术目的采用如下技术方案：一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，包括容器，所述容器的中部活动连接有飞轮，容器的中部活动连接有与飞轮固定连接的转轴，容器两侧的内壁均固定连接有电生磁装置，容器的中部且靠近飞轮的底部固定连接有橡胶环，橡胶环的中部活动连接有活塞块，活塞块的中部固定连接有磁块，橡胶环的内侧填充有悬浊液，橡胶环的底部固定连接有导电柱一，转轴的底部转动连接有与容器的底部转动连接的轴承；
转轴的内侧固定连接有两个互相对称的导电柱二，转轴的内侧固定连接有弹簧，弹簧的外侧固定连接有活动块，活动块的中部固定连接有磁环一，活动块的两侧均活动连接有滑轮，转轴的内壁开设有与活动块相适配的活动槽，转轴的内壁且靠近活动槽的外侧固定连接有磁环二。
本发明具备以下有益效果：
1、该高速飞轮系统用电机轴系保护装置，通过橡胶环与悬浊液的配合使用，初始状态下，活塞块靠近外侧，这时，橡胶环的内侧不与转轴接触，无摩擦，当转轴出现故障，速度降低时，活塞块会在磁块以及电生磁装置的作用下向内侧移动，将悬浊液挤向内侧，使橡胶环膨胀并与转轴接触，同时导电柱一通电，使悬浊液变为固态，使转轴减速并且保证不损伤其他静止部件，从而达到了保护转轴的效果，提高了安全性，保证了飞轮后续可以维修使用。
2、该高速飞轮系统用电机轴系保护装置，通过活动块与导电柱二的配合使用，转轴减速后，活动块受到的离心力减小，并且活动块在弹簧的作用下往内侧移动，使活动块与导电柱二电性连接，让电生磁装置通电，使悬浊液发生移动并且使橡胶环膨胀，从而达到了安全控制的效果，利用转轴出现故障二发生的现象来控制一系列的传动，从而保护转轴，使转轴减速直至完全停下。
进一步，所述容器为真空容器且容器的材料为合金材料，所述飞轮的材料为碳素纤维材料且飞轮的质量较轻，所述转轴的材料为钢制合金材料且转轴的外表面摩擦系数较低。
进一步，所述电生磁装置内侧的磁性与磁块外侧的磁性相同且电生磁装置的数量为四个，所述橡胶环的材料为橡胶材料且橡胶环的形状为长方体环形。
进一步，所述活塞块的材料为硬质绝缘材料且活塞块的形状为长方体，所述磁块的数量为四个且磁块的材料为铷磁铁。
进一步，所述导电柱一和电生磁装置均与活动块电性连接，所述导电柱二的外侧固定连接有电触点且导电柱的材料为硬质绝缘材料。
进一步，所述活动块的材料为硬质绝缘材料且活动块的数量为两个，所述磁环一与磁环二一起作用形成磁悬浮原理。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1中A部的局部放大结构示意图；
图3为本发明转轴结构示意图；
图4为本发明弹簧压缩结构示意图；
图5为本发明弹簧拉伸结构示意图。
图中：1容器、2飞轮、3转轴、4电生磁装置、5橡胶环、6活塞块、7 磁块、8悬浊液、9导电柱一、10轴承、11导电柱二、12弹簧、13活动块、 14磁环一、15滑轮、16活动槽、17磁环二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，包括容器1，容器1为真空密封，起到固定各部件的作用，容器1为真空容器且容器1的材料为合金材料，飞轮2的材料为碳素纤维材料且飞轮2的质量较轻，转轴3 的材料为钢制合金材料且转轴3的外表面摩擦系数较低，容器1的中部活动连接有飞轮2，飞轮2起到储能的作用，容器1的中部活动连接有与飞轮2固定连接的转轴3，转轴3起到传动转动的作用，容器1两侧的内壁均固定连接有电生磁装置4，电生磁装置4起到传动的作用，电生磁装置4内侧的磁性与磁块7外侧的磁性相同且电生磁装置4的数量为四个。
橡胶环5的材料为橡胶材料且橡胶环5的形状为长方体环形，容器1的中部且靠近飞轮2的底部固定连接有橡胶环5，橡胶环5起到增大摩擦力的作用，橡胶环5的中部活动连接有活塞块6，活塞块6起到挤压悬浊液8的作用，活塞块6的材料为硬质绝缘材料且活塞块6的形状为长方体，磁块7的数量为四个且磁块7的材料为铷磁铁，活塞块6的中部固定连接有磁块7，磁块7 起到传动的作用，橡胶环5的内侧填充有悬浊液8，悬浊液8起到增大接触面积的作用，悬浊液8一般由基础液、固体粒子和添加剂组成，基础液可采用煤油、矿物油、植物油、硅油等经理化处理的物体构成，要具有绝缘性能好，耐高压，低粘度，在无电场作用下具有良好流动性这些性质，固体粒子是一种由纳米至微米尺度大小的具有高的、相对的介电常数和较强极性的微细物体组成，橡胶环5的底部固定连接有导电柱一9，导电柱一9起到连通电路的作用，导电柱一9和电生磁装置4均与活动块13电性连接，导电柱二11的外侧固定连接有电触点且导电柱11的材料为硬质绝缘材料，转轴3的底部转动连接有与容器1的底部转动连接的轴承10，轴承10起到减小摩擦力的作用。
转轴3的内侧固定连接有两个互相对称的导电柱二11，导电柱二11起到连通电路的作用，转轴3的内侧固定连接有弹簧12，弹簧12的外侧固定连接有活动块13，活动块13起到控制电路连通的作用，活动块13的材料为硬质绝缘材料且活动块13的数量为两个，磁环一14与磁环二17一起作用形成磁悬浮原理，活动块13的中部固定连接有磁环一14，磁环一14与磁环二17一起起到减小摩擦力的作用，活动块13的两侧均活动连接有滑轮15，滑轮15起到减小摩擦力的作用，转轴3的内壁开设有与活动块13相适配的活动槽16，活动槽16起到便于活动块13移动的作用，转轴3的内壁且靠近活动槽16的外侧固定连接有磁环二17。
工作原理：始状态下，活塞块6靠近外侧，这时，橡胶环5的内侧不与转轴3接触，无摩擦，当转轴3出现故障，速度降低时，活塞块6会在磁块7 以及电生磁装置4的作用下向内侧移动，将悬浊液8挤向内侧，使橡胶环5 膨胀并与转轴3接触，同时导电柱一9通电，使悬浊液8变为固态，使转轴3 减速并且保证不损伤其他静止部件，从而达到了保护转轴3的效果。
转轴3减速后，活动块13受到的离心力减小，并且活动块13在弹簧12 的作用下往内侧移动，使活动块13与导电柱二11电性连接，让电生磁装置4 通电，使悬浊液8发生移动并且使橡胶环5膨胀，从而达到了安全控制的效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，包括容器（1），其特征在于：所述容器（1）的中部活动连接有飞轮（2），容器（1）的中部活动连接有与飞轮（2）固定连接的转轴（3），容器（1）两侧的内壁均固定连接有电生磁装置（4），容器（1）的中部且靠近飞轮（2）的底部固定连接有橡胶环（5），橡胶环（5）的中部活动连接有活塞块（6），活塞块（6）的中部固定连接有磁块（7），橡胶环（5）的内侧填充有悬浊液（8），橡胶环（5）的底部固定连接有导电柱一（9），转轴（3）的底部转动连接有与容器（1）的底部转动连接的轴承（10）；
转轴（3）的内侧固定连接有两个互相对称的导电柱二（11），转轴（3）的内侧固定连接有弹簧（12），弹簧（12）的外侧固定连接有活动块（13），活动块（13）的中部固定连接有磁环一（14），活动块（13）的两侧均活动连接有滑轮（15），转轴（3）的内壁开设有与活动块（13）相适配的活动槽（16），转轴（3）的内壁且靠近活动槽（16）的外侧固定连接有磁环二（17）。
2.根据权利要求1所述的一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，其特征在于：所述容器（1）为真空容器且容器（1）的材料为合金材料，所述飞轮（2）的材料为碳素纤维材料且飞轮（2）的质量较轻。
3.根据权利要求1所述的一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，其特征在于：所述转轴（3）的材料为钢制合金材料且转轴（3）的外表面摩擦系数较低。
4.根据权利要求1所述的一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，其特征在于：所述电生磁装置（4）内侧的磁性与磁块（7）外侧的磁性相同且电生磁装置（4）的数量为四个。
5.根据权利要求1所述的一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，其特征在于：所述橡胶环（5）的材料为橡胶材料且橡胶环（5）的形状为长方体环形。
6.根据权利要求1所述的一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，其特征在于：所述活塞块（6）的材料为硬质绝缘材料且活塞块（6）的形状为长方体，所述磁块（7）的数量为四个且磁块（7）的材料为铷磁铁。
7.根据权利要求1所述的一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，其特征在于：所述导电柱一（9）和电生磁装置（4）均与活动块（13）电性连接，所述导电柱二（11）的外侧固定连接有电触点且导电柱（11）的材料为硬质绝缘材料。
8.根据权利要求1所述的一种高速飞轮系统用电机轴系保护装置，其特征在于：所述活动块（13）的材料为硬质绝缘材料且活动块（13）的数量为两个，所述磁环一（14）与磁环二（17）一起作用形成磁悬浮原理。
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