[发明专利]磁悬浮飞轮储能系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及储电装置的技术领域。

(二)背景技术

磁悬浮飞轮储能系统是一种物理电池。

本文中的磁悬浮飞轮储能系统特指一种：由“高真空密封壳体”、“磁轴承”、“飞轮”、“永磁旋转电机装置”《所述“永磁旋转电机装置”都是转子采用永磁而定子采用电励磁的“永磁旋转电机装置》......构成的，以储存机械能代替储存电能的储能系统；例如：“美国专利US-5124605号”或“中国专利01126564.7号”中所述的储能系统。

磁悬浮飞轮储能系统借助其“永磁旋转电机装置”让其“飞轮”与外界进行机电能量互换；借助其“高真空密封壳体”和“磁轴承”减少所述“飞轮”和“永磁旋转电机装置”运转时的摩擦能耗；从而让从外界输入的电能以“飞轮”机械能的形式很好地储存下来，在需要时再以电能的形式向外界输出。

现有技术《已知的磁悬浮飞轮储能系统》具有以下特征和缺点：

一、现有技术的“高真空密封壳体”的轴向部分《即“高真空密封壳体”与“飞轮”转轴中轴线平行部分》采用了钢材制造和壳壁厚度处处相同。

公知，鉴于转速低的飞轮储能量小、欠缺实用价值；因此，现代高效磁悬浮飞轮储能系统的飞轮极限转速很高，例如美国专利US-5124605号所述储能系统的飞轮极限转速就高达每分钟20万转《200000rpm》；在如此转速下，飞轮中用于提供转动惯量的钢部件《若所述钢部件用普通钢材制造的话》所受到的最大离心力将超过其自身强度的十几倍，一旦飞轮破裂，其破碎物就会象炮弹片一样撞击“高真空密封壳体”的轴向部分。

由于现有技术的“高真空密封壳体”的轴向部分采用了比重大的钢材制造和壳壁厚度处处相同，而且，基于上述公知的原因，其壳壁必须相当厚，从而“高真空密封壳体”的轴向部分重量很大；

因此，现有技术存在自重大的缺点。

二、现有技术的“飞轮”中含有众多用于其“永磁旋转电机装置”转子和“磁轴承”的永磁材料部件。

公知一，永磁材料的抗拉强度远小于钢材和比重接近于钢材；

公知二，“飞轮”的储能量与其转动惯量旋转角速度《ω》的平方成正比而所述旋转角速度与转动惯量的旋转半径成正比；

公知三，磁悬浮飞轮储能系统的储电量与其“飞轮”的储能量成正比。

由于现有技术的“飞轮”中含有众多永磁材料部件；根据上述公知一，在质量和转速等价的条件下，该“飞轮”转动惯量的旋转角速度较小《因为受到永磁材料低抗拉强度和大比重的影响，“飞轮”质量不能向抗拉强度较大、可拥有较大旋转半径的钢部件处集中、转动惯量的旋转半径较小》，那末，根据上述公知二，其“飞轮”的储能量较小。

因此，根据上述公知三，现有技术存在储电量小的缺点。

三、现有技术的“磁轴承”只局限于由两组“永磁材料部件对”(即利用磁斥力达成磁悬浮运动支承任务的一对永磁材料部件)组成的、轴向和径向运动支承均为磁悬浮支承的“全磁悬浮轴承”；

现有技术的“飞轮”中含有众多用于其“永磁旋转电机装置”转子和“磁轴承”的永磁材料部件。

公知一，“全磁悬浮轴承”价格较高；

公知二，磁悬浮飞轮储能系统的飞轮极限转速很高，从而其有一定重量的部件必需有非常好的动平衡精度，否则会引起振动，并可能损坏轴承；

公知三，“飞轮”的制造工艺成本与保证其有一定重量部件动平衡精度的难度成正比。

由于现有技术的“磁轴承”只局限于“全磁悬浮轴承”，根据上述公知一，其“磁轴承”的成本较高；

又由于“飞轮”中含有众多永磁材料部件，保证其动平衡精度的难度很高，根据上述公知二和三，其“飞轮”的制造工艺成本很高；

因此，现有技术存在制造成本高的缺点。

四、在现有技术中，没有专门用于防止其“磁轴承”的“永磁材料部件对”发生自我碰撞的装置。

公知一，永磁材料部件硬而脆，两个永磁材料部件相互碰撞时非常容易碎裂；

公知二，当突发外力《例如突发惯性力》大于“磁轴承”“永磁材料部件对”的磁斥力时，组成“永磁材料部件对”的两个永磁材料部件就会相互碰撞；

公知三，磁悬浮飞轮储能系统移动使用时，很可能发生突发外力远远大于其“磁轴承”“永磁材料部件对”磁斥力的状况；

公知四，“磁轴承”是否具备移动使用可靠性是磁悬浮飞轮储能系统能否移动使用的关键。

由于在现有技术中没有专门用于防止其“磁轴承”的“永磁材料部件对”发生自我碰撞的装置，那末，根据上述公知一、二和三，其“磁轴承”不具移动使用可靠性；