CN115833461A

CN115833461A - 真空容器飞轮电池

Info

Publication number: CN115833461A
Application number: CN202211473724.9A
Authority: CN
Inventors: 蔡海涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-11-22
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本发明公开了一种真空容器飞轮电池，属于飞轮电池，现有飞轮电池的容器由真空泵抽真空，飞轮电池向外放电时，真空泵需要消耗飞轮电池输出的电能，导致飞轮电池续航时间缩短，本发明将容器封闭并令其内保持真空，在为飞轮、转子及主轴的高速转动提供环境条件的同时，可以免用真空泵，在电网断电后由飞轮电池向外放电时，飞轮电池向外释放的电量能够被飞轮电池之外的用电器全部利用，飞轮电池自身不消耗释放的电能，可以延长飞轮电池的续航时间。

Description

真空容器飞轮电池

技术领域

本发明属于飞轮电池，具体涉及一种真空容器飞轮电池。

背景技术

现有的飞轮电池，工作时供飞轮、转子及主轴在其中高速转动的容器连接真空泵，工作时由真空泵持续或者间歇对容器抽真空，令容器封闭并令其内保持真空状态，真空状态能够为飞轮、转子及主轴的高速转动提供环境条件。但是，真空泵工作要消耗电能，尤其是电网断电后由飞轮电池向外放电时，真空泵需要消耗飞轮电池输出的电能，能够被飞轮电池之外的用电器利用的电能比例降低，导致飞轮电池的续航时间缩短。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有飞轮电池的容器由真空泵抽真空，飞轮电池向外放电时，真空泵需要消耗飞轮电池输出的电能，导致飞轮电池续航时间缩短的缺陷，提供一种真空容器飞轮电池，用以提高飞轮电池之外的用电器利用电能的比例，延长飞轮电池的续航时间。

为达到上述目的，本发明的真空容器飞轮电池，其特征是：包括飞轮、主轴、磁力轴承、转子、定子、容器、逆变控制器，所述飞轮、转子和主轴位于容器内，所述飞轮和转子配置于主轴以随主轴转动，所述磁力轴承、定子和逆变控制器位于容器外，所述磁力轴承支撑主轴供主轴转动，所述转子与定子构成可逆变电动机，所述逆变控制器控制可逆变电动机按照电动机工作或者发电机工作，所述容器封闭并令其内保持真空。

本发明将容器封闭并令其内保持真空，在为飞轮、转子及主轴的高速转动提供环境条件的同时，可以免用真空泵，在电网断电后由飞轮电池向外放电时，飞轮电池向外释放的电量能够被飞轮电池之外的用电器全部利用，飞轮电池自身不消耗释放的电能，可以延长飞轮电池的续航时间。

在一个实施例中，所述容器包括容纳飞轮的大径段和容纳转子的小径段，所述容器在所述大径段处通过法兰连接，便于将装配在一起的主轴、转子和飞轮装配在容器内。

在一个实施例中，所述容器为一体结构并将装配在一起的飞轮、转子和主轴封装在容器内。这种结构充分利用玻璃材质受热软化的性质，可以将飞轮、转子和主轴封装在容器内，为装配在一起的主轴、转子和飞轮提供高速转动的较佳环境。

在一个实施例中，为了保护容器，所述容器被固定支架支撑，所述固定支架外设机壳，固定支架、磁力轴承、定子和容器均位于机壳内。

附图说明

图1为本发明飞轮电池的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明飞轮电池的另一实施例的玻璃容器的结构示意图；

图3为本发明飞轮电池的工作原理图；

图中标号说明：1、飞轮，2、主轴，3、第一位置-速度检测器，4、第一磁力轴承，5、容器，501、第一部分，502、第二部分，503、法兰，6、固定支架，7、定子，8、转子，9、机壳，10、第二磁力轴承，11、第二位置速度检测器，12、逆变控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列技术特征的方法或产品，不必限于清楚地列出的那些技术特征，还可包括没有清楚地列出的能够包含在该方法或产品中的其它技术特征。

在本发明的描述中，需要理解的是，被术语“第一”、“第二”等具有顺序概念限定的技术特征，仅在于为了清楚地描述被限定的技术特征，使被限定的技术特征与其它技术特征能够清楚的区别开来，而不代表实际实施时这样命名，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合具体实施例及附图对本发明进行详细介绍。

实施例1

如图1所示，该真空容器飞轮电池，包括飞轮1、主轴2、第一磁力轴承4、第二磁力轴承10、转子8、定子7、容器5、逆变控制器12、第一位置-速度检测器3和第二位置速度检测器11。飞轮1、转子8和主轴2位于容器5内。飞轮1和转子8配置于主轴以随主轴转动，三者构成飞轮转子体。第一磁力轴承4、第二磁力轴承10、定子7、逆变控制器12、第一位置-速度检测器3和第二位置速度检测器11位于容器外。第一磁力轴承4、第二磁力轴承10分开支撑主轴的两端供主轴转动。转子与定子构成可逆变电动机。逆变控制器控制可逆变电动机按照电动机工作或者发电机工作，容器由玻璃制成，容器封闭并令其内保持真空。

进一步的，容器5为一体结构并将飞轮转子体封装在容器内。在制造装配时，将飞轮转子体置于等径玻璃管内，对玻璃管加热，令玻璃管软化，将玻璃管对应转子和主轴的部位进行缩管，端口封闭，并用模具定型构成容器，从而将飞轮转子体封装在容器内，最后对容器抽真空并密封，令容器内部保持真空。

为了避免玻璃容器受损，对玻璃容器进行保护，容器5被固定支架6支撑，固定支架6外设机壳9，固定支架6、第一磁力轴承4、第二磁力轴承10、定子7、第一位置-速度检测器3、第二位置速度检测器11和容器5均位于机壳9内受到保护。

如图3所示，飞轮电池在充电时，逆变控制器控制可逆变电动机按照电动机的模式工作，由电网提供的电能驱动可逆变电动机带动飞轮转子体高速旋转，飞轮转子体就以动能的形式把能量储存起来，完成电能——机械能转换的储存能量过程。能量存储时，飞轮转子体维持一个恒定的转速，直到接受到逆变控制器的能量释放的控制信号。

当需要给负载供电，即放电时，逆变控制器控制可逆变电动机按照发电机的模式工作，高速旋转的飞轮转子体作为原动机拖动可逆变电动机(发电机)发电，经功率变换器输出适用于负载的电流与电压，从而完成机械能——电能转换的释放能量过程。

其中的第一位置-速度检测器3和第二位置速度检测器11用以检测飞轮转子体的转速并提供给飞轮电池的控制系统，用以在充电、能量存储以及放电时将飞轮转子体的转速控制在设定范围。

实施例2

如图2所示，该真空容器飞轮电池与实施例1相比仅在于玻璃容器的结构形式不同，其余结构均与实施例1相同。在该实施例中，仅说明区别部分，相同部分不予赘述。

如图2所示，该容器5包括容纳飞轮的大径段和容纳转子的小径段，容器5在大径段处分作第一部分501和第二部分502，第一部分501和第二部分502通过法兰503连接。因此，在制造玻璃容器时，将整个玻璃容器如图2分作第一部分501和第二部分502且每个部分设置法兰503。每个部分均对等径玻璃管软化、缩管、端口封闭制得，并经翻边制得法兰，并用模具定型构成。两个部分通过法兰装配时，在两个法兰之间配置密封圈。据此，可以通过先制得玻璃容器的两部分，再将飞轮转子体装配在容器内，最后对容器抽真空并保持真空。

本发明的飞轮电池，可以用于按照分时电价调节用电行为，谷电时间段充电，峰电和平电时间段放电，无论对短期保障电力系统安全稳定经济运行，还是对中长期实现碳达峰、碳中和目标都具有积极意义。对缓解电力供需矛盾、保障电力安全供应、提升电力系统运行效率等均能发挥重要作用。

本发明的飞轮电池，还可用作应急电源，如在电网停电与启动柴油发电机之间的时间间隔中用飞轮电池供电，可以缓解柴油发电机的启动迟缓。

本发明的飞轮电池，充电(储能)时，以电动机状态运行，通过电动机做功不断地提高飞轮转子体转速，将吸储的电能转换成为飞轮转子体高速旋转的机械动能。放电(释能)时，以发电机状态运行，通过发电机做功不断地降低飞轮转子体转速，将飞轮转子体高速旋转的机械动能转换成为电能。

Claims

1.真空容器飞轮电池，其特征是：包括飞轮、主轴、磁力轴承、转子、定子、容器、逆变控制器，所述飞轮、转子和主轴位于容器内，所述飞轮和转子配置于主轴以随主轴转动，所述磁力轴承、定子和逆变控制器位于容器外，所述磁力轴承支撑主轴供主轴转动，所述转子与定子构成可逆变电动机，所述逆变控制器控制可逆变电动机按照电动机工作或者发电机工作，所述容器封闭并令其内保持真空。

2.根据权利要求1所述的真空容器飞轮电池，其特征是：所述容器包括容纳飞轮的大径段和容纳转子的小径段，所述容器在所述大径段处通过法兰连接。

3.根据权利要求1所述的真空容器飞轮电池，其特征是：所述容器为一体结构并将装配在一起的飞轮、转子和主轴封装在容器内。

4.根据权利要求1-3任一所述的真空容器飞轮电池，其特征是：所述容器被固定支架支撑，所述固定支架外设机壳，固定支架、磁力轴承、定子和容器均位于机壳内。