CN220775555U - 储能飞轮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及储能飞轮技术领域，尤其涉及一种储能飞轮装置。本实用新型提供一种储能飞轮装置，包括：真空罩；中轴，中轴转动连接于真空罩的内顶部和内底部；轴向电磁轴承，轴向电磁轴承固定于中轴的顶端；第一径向电磁轴承，第一径向电磁轴承固定于中轴的顶端且位于轴向电磁轴承下方；第二径向电磁轴承，第二径向电磁轴承固定于中轴的底端且与第一径向电磁轴承对应设置；动机机构，动机机构固定于中轴且位于第一径向电磁轴承和第二径向电磁轴承之间；轮毂；飞轮，飞轮固定于轮毂远离中轴的侧部。本实用新型提供一种储能飞轮结构，解决了传统的储能飞轮结构的轴承容易磨损或者轴承内液体容易泄露的技术问题，提高了轴承的稳定性。

Description

储能飞轮装置

技术领域

本实用新型涉及储能飞轮技术领域，尤其涉及一种储能飞轮装置。

背景技术

现有的飞轮储能系统基本采用机械轴承与液压轴承，或他们与电磁轴承相结合的方式进行飞轮主轴的旋转支撑，但这几种方式的轴承在大转径、高转速的情况下，很容易造成机械轴承磨损，且机械轴承在高转速情况下的容易发生偏转，进而增加了轴承的磨损，从而降低了飞轮储能装置寿命，且液压轴承在高转速情况下的容易发生液体泄漏。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种储能飞轮结构，解决了传统的储能飞轮结构的轴承容易磨损或轴承内液体容易泄露的技术问题，提高了轴承的稳定性。

本实用新型提供一种储能飞轮装置，包括：真空罩；中轴，所述中轴转动连接于所述真空罩的内顶部和内底部；轴向电磁轴承，所述轴向电磁轴承固定于所述中轴的顶端；第一径向电磁轴承，所述第一径向电磁轴承固定于所述中轴的顶端且位于所述轴向电磁轴承下方；第二径向电磁轴承，所述第二径向电磁轴承固定于所述中轴的底端且与所述第一径向电磁轴承对应设置；动机机构，所述动机机构固定于所述中轴且位于所述第一径向电磁轴承和所述第二径向电磁轴承之间，所述动机机构用以驱动所述中轴转动或者所述中轴能够驱动所述动机机构转动；轮毂，所述轮毂设置于所述动机机构的外侧，所述轮毂的内侧壁固定连接于所述轴向电磁轴承、所述第一径向电磁轴承以及所述第二径向电磁轴承；飞轮，所述飞轮固定于所述轮毂远离所述中轴的侧部。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，还包括：固定于所述真空罩的内底壁的第一支撑座，所述中轴的底端转动连接于所述第一支撑座。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，还包括：固定于所述真空罩的内底壁的第二支撑座，所述飞轮设置于所述第二支撑座的顶部。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，所述中轴沿轴向方向开设有冷凝腔，所述动机机构包括定子，所述定子上间隔开设有若干水道孔，所述水道孔与所述冷凝腔连通，所述冷凝腔与外界的循环水泵连通。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，所述中轴沿径向方向间隔开设有若干通孔，所述通孔内穿设有线路，所述线路导通于所述动机机构、所述轴向电磁轴承、所述第一径向电磁轴承以及所述第二径向电磁轴承。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，所述真空罩包括底板、固定于所述底板的顶面且呈环形的筒体以及固定于所述筒体的顶部的盖板，所述盖板与所述底板相对设置，所述中轴转动连接于所述底板和所述盖板。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，所述盖板对应所述中轴的位置开设有出线端口，所述线路穿设于所述出线端口，所述出线端口处设置有密封层。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，所述中轴的侧部对应所述轴向电磁轴承设置有第一凸台、对应所述第二径向电磁轴承设置有第二凸台且对应所述第二径向电磁轴承设置有第三凸台，所述轴向电磁轴承固定连接于所述第一凸台，所述第一径向电磁轴承固定连接于所述第二凸台，所述第二径向电磁轴承固定连接于所述第三凸台。

本实用新型储能飞轮装置的进一步改进在于，所述飞轮由复合纤维材料制成。

本实用新型储能飞轮装置通过设置一个轴向电磁轴承以提供轴向作用力，保证了飞轮的悬浮状态，同时可调节通入轴向电磁轴承的电流大小以满足不同气隙的飞轮转动的稳定性，通过设置两个径向电磁轴承，保证飞轮在运转时的稳定悬浮状态，还可以根据中轴和飞轮的运动状态，调整中轴的运动姿态，从而保证飞轮的转动稳定性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型储能飞轮装置的侧面剖视图。

图2是本实用新型储能飞轮装置中的中轴、径向电磁轴承以及轴向电磁轴承的示意图。

图3是本实用新型储能飞轮装置的示意图。

图4是本实用新型储能飞轮装置中真空罩的盖板的示意图。

图5是本实用新型储能飞轮装置中定子的示意图。

附图标记：

1、中轴；11、通孔；

21、轴向电磁轴承；22、径向电磁轴承；

3、真空罩；31、底板；311、第一支撑座；312、第二支撑座；32、筒体；33、盖板；331、出线端口；332、搭口部；

4、动机机构；41、定子；42、水道孔；

5、轮毂；6、飞轮。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1和图3描述本实用新型的本实用新型提供一种储能飞轮装置，包括：

真空罩3；

中轴1，中轴1转动连接于真空罩3的内顶部和内底部；

轴向电磁轴承21，轴向电磁轴承21固定于中轴1的顶端；

第一径向电磁轴承22，第一径向电磁轴承22固定于中轴1的顶端且位于轴向电磁轴承21下方；

第二径向电磁轴承22，第二径向电磁轴承22固定于中轴1的底端且与第一径向电磁轴承22对应设置；

动机机构4，动机机构4固定于中轴1且位于第一径向电磁轴承22和第二径向电磁轴承22之间，动机机构4用以驱动中轴1转动或者中轴1能够驱动动机机构4转动；

轮毂5，轮毂5设置于动机机构4的外侧，轮毂5的内侧壁固定连接于轴向电磁轴承21、第一径向电磁轴承22以及第二径向电磁轴承22；

飞轮6，飞轮6固定于轮毂5远离中轴1的侧部。

本实用新型储能飞轮6装置通过设置一个轴向电磁轴承21以提供轴向作用力，保证了飞轮6的悬浮状态，同时可调节通入轴向电磁轴承21的电流大小以满足不同气隙的飞轮6转动的稳定性，通过设置两个径向电磁轴承22，保证飞轮6在运转时的稳定悬浮状态，还可以根据中轴1和飞轮6的运动状态，调整中轴1的运动姿态，从而保证飞轮6的转动稳定性。

本实用新型储能飞轮6装置的一种较佳实施案例中，如图1和图2所示，还包括：

固定于真空罩3的内底壁的第一支撑座311，中轴1的底端转动连接于第一支撑座311。

具体地，该第一支撑座311呈圆环状，从而方便了中轴1稳定地安装于真空罩3内，避免中轴1发生位移，提高了中轴1的稳定性。

较佳地，该第一支撑座311也可以内壁呈与中轴1相匹配的形状，该第一支撑座311的外壁可以是任意形状，例如矩形、五边形、六边形等等。

进一步地，如图1和图2所示，还包括：

固定于真空罩3的内底壁的第二支撑座312，飞轮6设置于第二支撑座312的顶部。

具体地，该第二支撑座312呈环形，该第二支撑座312的直径大于第一支撑座311的直径，当飞轮6停止转动时，飞轮6高度降低并放置于该第二支撑座312，避免飞轮6直接接触真空罩3，且能够提供飞轮6缓冲，避免飞轮6降落时破坏真空罩3的结构，提高了真空罩3的稳定性。

进一步地，如图1、图2和图5所示，中轴1沿轴向方向开设有冷凝腔，动机机构4包括定子41，定子41上间隔开设有若干水道孔42，水道孔42与冷凝腔连通，冷凝腔与外界的循环水泵连通。

较佳地，通过循环水泵于水道孔42和冷凝腔内通入水，能够吸收中轴1和动机机构4在旋转的过程中产生的热量，提高了中轴1和动机机构4的散热能力，避免中轴1的热量过高从而导致储能飞轮6装置的稳定性。

进一步地，中轴1沿径向方向间隔开设有若干通孔11，通孔11内穿设有线路，线路导通于动机机构4、轴向电磁轴承21、第一径向电磁轴承22以及第二径向电磁轴承22。

较佳地，该动机机构4为发电机-电动机，当动机机构4作为电动机时，电动机带动中轴1转动，进而带动飞轮6转动，飞轮6转动时进行储能，当该动机机构4作为发电机时，飞轮6带动中轴1转动，进而通过发电机输出电能。

进一步地，真空罩3包括底板31、固定于底板31的顶面且呈环形的筒体32以及固定于筒体32的顶部的盖板33，盖板33与底板31相对设置，中轴1转动连接于底板31和盖板33。

较佳地，该真空罩3采用金属材料制成，底板31开设有通孔11，用来连接真空抽气系统管道，以获得并维持真空罩3内的真空度。

具体地，盖板33的底面固定有供卡设筒体32的搭口部332，该搭口部332与筒体32之间采用真空胶与密封圈组合方式连接，提高了真空罩3内的密闭性，保证了真空罩3内的真空度，提高了飞轮6的运行稳定性。

进一步地，如图4所示，盖板33对应中轴1的位置开设有出线端口331，线路穿设于出线端口331，出线端口331处设置有密封层，提高了真空罩3内的真空度，减小飞轮6转动时的阻力。

进一步地，中轴1的侧部对应轴向电磁轴承21设置有第一凸台、对应第二径向电磁轴承22设置有第二凸台且对应第二径向电磁轴承22设置有第三凸台，轴向电磁轴承21固定连接于第一凸台，第一径向电磁轴承22固定连接于第二凸台，第二径向电磁轴承22固定连接于第三凸台。

具体地，轮毂5采用高强度、低密度的金属材料。轮毂5的内壁的不同位置留有不同内径的凸台，分别用来固定轴向电磁轴承21、径向电磁轴承22以及动机机构4，轮毂5的外壁光滑无变径，保证轮毂5外飞轮6纤维缠绕时的连续可控。

较佳地，飞轮6由复合纤维材料制成。

较佳地，复合纤维材料整体缠绕在轮毂5上，因复合纤维材料只在纤维方向具有高强度，对于周向纤维层之间还需填充高强度、高模量的有机粘合剂进行粘接，保证飞轮6高速转动时，纤维层间不脱离，纤维层与轮毂5之间不脱离。

本实用新型储能飞轮6装置的一种具体实施案例中，当动机机构4作为电动机时，动机机构4带动中轴1转动，进而带动轴向电磁轴承21和径向电磁轴承22转动，进而带动飞轮6转动，当飞轮6的位置出现偏移时，通过轴向电磁轴承21和径向电磁轴承22调节飞轮6保持稳定，飞轮6转动时，以储存电能；

当动机机构4作为发电机时，飞轮6储存的电能带动轴向电磁轴承21和径向电磁轴承22转动，并带动中轴1转动，以带动动机机构4工作，从而为外部元件提供电能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种储能飞轮装置，其特征在于，包括：

真空罩；

中轴，所述中轴转动连接于所述真空罩的内顶部和内底部；

轴向电磁轴承，所述轴向电磁轴承固定于所述中轴的顶端；

第一径向电磁轴承，所述第一径向电磁轴承固定于所述中轴的顶端且位于所述轴向电磁轴承下方；

第二径向电磁轴承，所述第二径向电磁轴承固定于所述中轴的底端且与所述第一径向电磁轴承对应设置；

动机机构，所述动机机构固定于所述中轴且位于所述第一径向电磁轴承和所述第二径向电磁轴承之间，所述动机机构用以驱动所述中轴转动或者所述中轴能够驱动所述动机机构转动；

轮毂，所述轮毂设置于所述动机机构的外侧，所述轮毂的内侧壁固定连接于所述轴向电磁轴承、所述第一径向电磁轴承以及所述第二径向电磁轴承；

飞轮，所述飞轮固定于所述轮毂远离所述中轴的侧部。

2.根据权利要求1所述的储能飞轮装置，其特征在于，还包括：

固定于所述真空罩的内底壁的第一支撑座，所述中轴的底端转动连接于所述第一支撑座。

3.根据权利要求2所述的储能飞轮装置，其特征在于，还包括：

固定于所述真空罩的内底壁的第二支撑座，所述飞轮设置于所述第二支撑座的顶部。

4.根据权利要求1所述的储能飞轮装置，其特征在于，所述中轴沿轴向方向开设有冷凝腔，所述动机机构包括定子，所述定子上间隔开设有若干水道孔，所述水道孔与所述冷凝腔连通，所述冷凝腔与外界的循环水泵连通。

5.根据权利要求4所述的储能飞轮装置，其特征在于，所述中轴沿径向方向间隔开设有若干通孔，所述通孔内穿设有线路，所述线路导通于所述动机机构、所述轴向电磁轴承、所述第一径向电磁轴承以及所述第二径向电磁轴承。

6.根据权利要求5所述的储能飞轮装置，其特征在于，所述真空罩包括底板、固定于所述底板的顶面且呈环形的筒体以及固定于所述筒体的顶部的盖板，所述盖板与所述底板相对设置，所述中轴转动连接于所述底板和所述盖板。

7.根据权利要求6所述的储能飞轮装置，其特征在于，所述盖板对应所述中轴的位置开设有出线端口，所述线路穿设于所述出线端口，所述出线端口处设置有密封层。

8.根据权利要求1所述的储能飞轮装置，其特征在于，所述中轴的侧部对应所述轴向电磁轴承设置有第一凸台、对应所述第二径向电磁轴承设置有第二凸台且对应所述第二径向电磁轴承设置有第三凸台，所述轴向电磁轴承固定连接于所述第一凸台，所述第一径向电磁轴承固定连接于所述第二凸台，所述第二径向电磁轴承固定连接于所述第三凸台。

9.根据权利要求1所述的储能飞轮装置，其特征在于，所述飞轮由复合纤维材料制成。