CN113241893B - 一种飞轮保护结构及储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞轮储能技术领域，提供了一种飞轮保护结构及储能系统，该飞轮保护结构包括，轴系组件，包括设置在一壳体内的飞轮和与飞轮固定连接的转轴，转轴与飞轮同轴线设置；飞轮的端面上连接有围绕转轴周向设置的限位保护端，限位保护端和转轴之间具有容置空间；固定座，围绕转轴设置，包括向容置空间内延伸的支撑端；弹性保护结构，位于支撑端和限位保护端之间，一端连接于支撑端、另一端与限位保护端朝向转轴的一侧面摩擦相抵。本发明提供的飞轮保护结构，当飞轮不平衡量突然加大或者运行工况发生较大变化，使飞轮振动幅值增大时，限位保护端与弹性保护结构发生柔性碰撞摩擦，避免了飞轮与壳体直接碰磨后造成飞轮失稳及损坏。

Description

一种飞轮保护结构及储能系统

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，具体涉及一种飞轮保护结构及储能系统。

背景技术

飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置。该系统采用物理方法进行储能，并通过电动/发电互逆式双向电机实现电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换和储存。

现有技术中的飞轮储能系统主要包括，飞轮、轴承、电机/发电机、电力转换器和壳体等组件构成，运行时，电机通过轴承驱动飞轮在壳体内转动。但是，如果飞轮不平衡量突然加大或者运行工况发生较大变化，可能会导致飞轮振动幅值增大并和壳体发生摩擦，造成轴系失稳，严重情况下可能造成轴系损坏。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的飞轮储能系统中当飞轮不平衡量突然加大或者运行工况发生较大变化，可能会导致飞轮振动幅值增大并和壳体发生摩擦，造成轴系失稳，严重情况下可能造成轴系损坏的缺陷，从而提供一种飞轮保护结构及储能系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种飞轮保护结构，包括，轴系组件，包括设置在一壳体内的飞轮和与所述飞轮固定连接的转轴，所述转轴与所述飞轮同轴线设置；所述飞轮的端面上连接有围绕所述转轴周向设置的限位保护端，所述限位保护端和所述转轴之间具有容置空间；固定座，围绕所述转轴设置，包括向所述容置空间内延伸的支撑端；弹性保护结构，位于所述支撑端和所述限位保护端之间，一端连接于所述支撑端、另一端与所述限位保护端朝向所述转轴的一侧面摩擦相抵。

进一步地，所述固定座还包括位于所述容置空间外且与所述壳体内壁相连的连接端，所述支撑端连接于所述连接端靠近所述转轴的一端。

进一步地，所述限位保护端和所述支撑端均沿所述转轴的轴线方向延伸，所述支撑端远离所述连接端的一端设有向所述限位保护端方向延伸的限位端，所述弹性保护结构置于所述限位端、所述支撑端、所述连接端和所述限位保护端围合形成的空间内。

进一步地，所述弹性保护结构包括第一滑块、第一弹性件、第二滑块和第二弹性件；所述第一弹性件的一端连接于所述限位端，另一端连接于所述第一滑块；所述第一滑块与所述支撑端朝向所述限位保护端的侧面相抵，且背向所述支撑端的表面为第一斜面；所述第二滑块与所述第一滑块的第一斜面相抵，且朝向所述第一滑块的表面为与所述第一斜面相配合的第二斜面；所述第二弹性件的一端连接于所述连接端，另一端连接于所述第二滑块。

进一步地，所述第二滑块朝向所述限位保护端的一侧表面上设有与所述限位保护端摩擦相抵的至少两个摩擦触点。

进一步地，所述第二滑块呈环形，至少两个所述摩擦触点围绕所述第二滑块的周向均匀布置。

进一步地，所述第一斜面的倾斜角度范围为30°－60°；所述第二斜面的倾斜角度范围为30°－60°，且所述第二斜面的倾斜角度与所述第一斜面的倾斜角度保持一致。

一种飞轮储能系统，包括上述所述的飞轮保护结构。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的飞轮保护结构，在飞轮的端面上连接有围绕转轴设置的限位保护端，该限位保护端和转轴之间具有容置空间；固定座，围绕转轴设置，包括向容置空间内延伸的支撑端；弹性保护结构，位于支撑端和限位保护端之间，一端连接于支撑端、另一端与限位保护端朝向转轴的一侧面摩擦相抵。当飞轮不平衡量突然加大或者运行工况发生较大变化，使飞轮振动幅值增大时，限位保护端与弹性保护结构发生柔性碰撞摩擦，避免了飞轮与壳体直接碰磨后造成飞轮失稳及损坏。

2.本发明提供的飞轮保护结构，由第一滑块、第一弹性件、第二滑块和第二弹性件共同组成的弹性保护结构，第一滑块上设置第一斜面，第二滑块上设置第二斜面，且第二斜面与第一斜面相配合；当第二滑块受到飞轮的限位保护端的作用力时，可以引起第一滑块和第二滑块的相对滑动，从而增加摩擦阻尼，避免飞轮因不平衡量过大对弹性保护结构造成损坏，提高弹性保护结构的安全可靠性；当第二滑块受到限位保护端的作用力消失时，在第一弹性件和第二弹性件的作用下，第二滑块又可以重新复位，对限位保护端的转动进行限位，提高飞轮运动的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中的飞轮保护结构的示意图；

图2为图1中的第二滑块的俯视图。

附图标记说明：

1、飞轮； 2、转轴； 3、限位保护端；

4、固定座； 5、连接端； 6、支撑端；

7、限位端； 8、第一滑块； 9、第二滑块；

10、摩擦触点。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明一个实施例中的飞轮保护结构的示意图；如图1所示，本实施例提供一种飞轮保护结构，包括，轴系组件，包括设置在一壳体内的飞轮1和与飞轮1固定连接的转轴2，其中，转轴2可以与飞轮1为整体锻件，也可以通过过盈装配方式与飞轮1连接；转轴2与飞轮1同轴线设置；飞轮1的端面上连接有围绕转轴2设置的限位保护端3，例如，该限位保护端3可以为环形板。该限位保护端3和转轴2之间流出一定的间隔，以形成容置空间。其中，固定座4围绕转轴2设置，包括向容置空间内延伸的支撑端6，以及位于容置空间外且与壳体内壁相连的连接端5，支撑端6连接于连接端5靠近转轴2的一端。其中，弹性保护结构，位于支撑端6和限位保护端3之间，一端连接于支撑端6、另一端与限位保护端3朝向转轴2的一侧面摩擦相抵。

本发明提供的飞轮保护结构，在飞轮1的端面上连接有围绕转轴2设置的限位保护端3，该限位保护端3和转轴2之间具有容置空间；固定座4，围绕转轴2设置，包括向容置空间内延伸的支撑端6；弹性保护结构，位于支撑端6和限位保护端3之间，一端连接于支撑端6、另一端与限位保护端3朝向转轴2的一侧面摩擦相抵。当飞轮1不平衡量突然加大或者运行工况发生较大变化，使飞轮1振动幅值增大时，限位保护端3与弹性保护结构发生柔性碰撞摩擦，避免了飞轮1与壳体直接碰磨后造成飞轮1失稳及损坏。

其中，限位保护端3和支撑端6均沿转轴2的轴线方向延伸，支撑端6远离连接端5的一端设有向限位保护端3方向延伸的限位端7，弹性保护结构置于限位端7、支撑端6、连接端5和限位保护端3围合形成的空间内。其中，限位端7、支撑端6以及连接端5可以一体成型。例如，支撑端6可以绕转轴2一圈呈环状结构，同理，限位端7也可以绕转轴2一圈呈环形板状结构，同理连接端5也可以绕转轴2一圈呈环形板状结构。例如，连接端5与限位端7的板面相互平行，两者均垂直于转轴2。支撑端6可以与连接端5及限位端7的板面均垂直设置。

其中，弹性保护结构包括第一滑块8、第一弹性件、第二滑块9和第二弹性件；第一弹性件的一端可以焊接连接于限位端7，另一端焊接连接于第一滑块8；第一滑块8与支撑端6朝向限位保护端3的侧面相抵，使得支撑端6可以对第一滑块8起到一定的导向限位作用。第一滑块8背向支撑端6的表面为第一斜面；第二滑块9与第一滑块8的第一斜面相抵，且朝向第一滑块8的表面为与第一斜面相配合的第二斜面。第二弹性件的一端可以焊接连接于连接端5，另一端可以焊接连接于第二滑块9。其中，第一弹性件与第二弹性件均可以为螺旋弹簧。其中，第一滑块8可以跟随第一弹性件的伸缩而上下运动，同理，第二滑块9可以跟随第二弹性件的伸缩而上下运动。由第一滑块8、第一弹性件、第二滑块9和第二弹性件共同组成的弹性保护结构，第一滑块8上设置第一斜面，第二滑块9上设置第二斜面，且第二斜面与第一斜面相配合；当第二滑块9受到飞轮1的限位保护端3的作用力时，可以引起第一滑块8和第二滑块9的相对滑动，从而增加摩擦阻尼，避免飞轮1因不平衡量过大对弹性保护结构造成损坏，提高弹性保护结构的安全可靠性；当第二滑块9受到限位保护端的作用力消失时，在第一弹性件和第二弹性件的作用下，第二滑块9又可以重新复位，对限位保护端3的转动进行限位，提高飞轮1运动的稳定性。

其中，第二滑块9朝向限位保护端3的一侧表面上设有与限位保护端3摩擦相抵的至少两个摩擦触点10。多个摩擦触点10可以与限位保护端3间歇式接触并产生摩擦阻尼，有利于提高飞轮1运动的稳定性

图2为图1中的第二滑块的俯视图，如图2所示，其中，第一滑块8与第二滑块9均可以呈环形，对于第二滑块9而言，至少两个摩擦触点10围绕第二滑块9的周向均匀布置。例如，可以有八个摩擦触点10等间隔设置在第二滑块9上。如此设置，可以使飞轮1与第二滑块9为间歇式接触，飞轮1与第二滑块9接触时，第一滑块8与第二滑块9之间相互摩擦，飞轮1与第二滑块9分离时，第一滑块8与第二滑块9分别在第一弹性件与第二弹性件的作用下回到初始位置，通过阻尼重复历程不断的降低飞轮1的振幅。

其中，第一斜面的倾斜角度范围为30°－60°；第二斜面的倾斜角度范围为30°－60°，且第二斜面的倾斜角度与第一斜面的倾斜角度保持一致。例如，第一斜面与第二斜面的倾斜角度均可以为45°。其中，第一斜面与第二斜面均可以粘接磨砂颗粒以增大摩擦力。

另一个实施例中还提供一种飞轮储能系统，包括上述的飞轮1保护结构。

使用时，当飞轮1不平衡量突然加大或者运行工况发生较大变化，使飞轮1振动幅值增大时，飞轮1与，摩擦触点10接触，迫使第二滑块9与第一滑块8之间发生相对移动，通过第一斜面与第二斜面的摩擦作用缓解飞轮1的振幅，飞轮1与摩擦触点10间歇式接触，可以进行多次调节，使飞轮1的振幅不断减小，最终避免了飞轮1与壳体直接碰磨后造成飞轮1失稳及损坏。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种飞轮保护结构，其特征在于，包括，

轴系组件，包括设置在一壳体内的飞轮和与所述飞轮固定连接的转轴，所述转轴与所述飞轮同轴线设置；所述飞轮的端面上连接有围绕所述转轴周向设置的限位保护端，所述限位保护端和所述转轴之间具有容置空间；

固定座，围绕所述转轴设置，包括向所述容置空间内延伸的支撑端；

弹性保护结构，位于所述支撑端和所述限位保护端之间，一端连接于所述支撑端、另一端与所述限位保护端朝向所述转轴的一侧面摩擦相抵；

所述固定座还包括位于所述容置空间外且与所述壳体内壁相连的连接端，所述支撑端连接于所述连接端靠近所述转轴的一端；

所述限位保护端和所述支撑端均沿所述转轴的轴线方向延伸，所述支撑端远离所述连接端的一端设有向所述限位保护端方向延伸的限位端，所述弹性保护结构置于所述限位端、所述支撑端、所述连接端和所述限位保护端围合形成的空间内；

所述弹性保护结构包括第一滑块、第一弹性件、第二滑块和第二弹性件；

所述第一弹性件的一端连接于所述限位端，另一端连接于所述第一滑块；

所述第一滑块与所述支撑端朝向所述限位保护端的侧面相抵，且背向所述支撑端的表面为第一斜面；

所述第二滑块与所述第一滑块的第一斜面相抵，且朝向所述第一滑块的表面为与所述第一斜面相配合的第二斜面；

所述第二弹性件的一端连接于所述连接端，另一端连接于所述第二滑块。

2.根据权利要求1所述的飞轮保护结构，其特征在于，

所述第二滑块朝向所述限位保护端的一侧表面上设有与所述限位保护端摩擦相抵的至少两个摩擦触点。

3.根据权利要求2所述的飞轮保护结构，其特征在于，

所述第二滑块呈环形，至少两个所述摩擦触点围绕所述第二滑块的周向均匀布置。

4.根据权利要求1所述的飞轮保护结构，其特征在于，

所述第一斜面的倾斜角度范围为30°－60°；

所述第二斜面的倾斜角度范围为30°－60°，且所述第二斜面的倾斜角度与所述第一斜面的倾斜角度保持一致。

5.一种飞轮储能系统，其特征在于，包括权利要求1－4中任意一项所述的飞轮保护结构。

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