[发明专利]含有飞轮的能量存储装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有飞轮的能量存储装置。

这样的能量存储装置比如用于自动发电系统。

更具体的，本发明涉及能量存储装置，其包括：

-飞轮，以可转动的方式绕着旋转轴线安装，所述飞轮包括主轴和多个磁极；

-定子配置，面对着所述飞轮的磁极，包括多个与所述磁极配合的感应线圈；

-壳体，包围所述飞轮和定子配置。

背景技术

专利申请WO2005/043721公开了一种含有能够存储动能的飞轮的能量存储装置，以及一种由该动能提供电能的发电机配置。该飞轮为铁磁性材料并制成单个部件。

然而，这个方案至少有两个缺点。第一，为了限制由于傅科电流而造成的损失，必须在磁极区域机械加工出非常窄且深的沟槽，这需要在这样大的一个部分上实施特殊的且高成本的机械加工技术。第二，对材料的选择要作不令人满意的折衷：有些材料具有非常好的磁特性，但抵抗由飞轮的转速和循环操作导致的高应力和高疲劳性能较差，而其它材料具有良好的抗高应力和抗疲劳的性能，但有益的磁特性较差。

发明内容

本发明的一个目的在于至少减少上面提到过的部分缺点。

为此目的，根据本发明的能量存储装置的特征在于，飞轮包括：

-多个磁力板，安装在所述主轴上；

-第一和第二动力板，相邻于所述磁力板，并将该磁力板夹在中间，其中磁力板和动力板可随着主轴刚性旋转，并相对于所述主轴径向延伸。

得益于这些设置，使得能够将飞轮的两个主要技术功能分开：一个是存储机械能，另一个是与定子电磁配合，以在需要时将这种机械能转化为电能：

-机械能可主要存储在动力板内，制造该动力板的材料可以从具有良好机械性能的材料中进行挑选，而不需要具有突出的磁特性；

-磁力板与定子进行电磁配合，制造该磁力板的材料可以从具有良好磁特性的材料中进行挑选，而不需要具有突出的机械性能(磁力板可设计为当飞轮转动时该磁力板仅储存飞轮的小部分动能，这样在所述磁力板上的机械应力小于动力板上的机械应力)。

因而，对动力板和磁力板的材料的选择可进行优化，且更进一步而言，与现有技术相比，能够在不降低飞轮的机械性能和磁特性的前提下，选择成本较低的材料。

进一步而言，使用几个磁力板能够限制由于傅科电流而造成的磁损。

总而言之，本发明能够在小的或有限的体积内存储大量的动能，同时就离心应力而言具有良好的安全裕度，并且对磁损的优化提高了机械能转化为电能的产量，成为一种紧凑的且高效的能量存储装置。

在本发明的各种实施例中，可以将以下的一个和/或其它的特征进行组合：

-磁力板具有一外径，且动力板具有一外径，动力板的外径大于磁力板的外径的70％；

-第一和第二动力板共同具有第一转动惯量，几个磁力板共同具有第二转动惯量，第一转动惯量大于第二转动惯量；

-主轴包括至少一个花键，每个磁力板和动力板具有至少一个容纳所述花键的互补槽，这样，磁力板和动力板可以随着所述主轴进行刚性旋转；

-能量存储装置包括锁定销，主轴包括槽，且每个磁力板和动力板具有相应的槽，这样，锁定销可卡入所述槽内，以使得磁力板和动力板随着所述主轴进行刚性旋转；

-动力板由球墨铸铁制成；

-球墨铸铁具有铁素体结构；

-动力板包括中心部，外缘以及中间部，中间部径向位于中心部和外缘之间，所述外缘在平行于旋转轴线的方向上比所述中间部厚；

-动力板是一个整块且为轴对称；

-能量存储装置包括粘合在至少一个动力板的内缘上的平衡质量块，所述内缘为径向向内定向；

-所述壳体是密封的，且能量存储装置进一步包括真空泵，用于在所述壳体内产生真空环境；

-动力板至少部分涂覆有涂料，面对着动力板的壳体内侧也涂覆有涂料，所述涂料适于辐射热的传递；

-定子配置包括至少一个励磁线圈，以及至少一个感应线圈，其与磁极和壳体形成了磁路；

-动力板包括位于面对着磁力板的外围区域的斜面，所述斜面与磁力板形成了相邻于磁极并位于磁极每侧的中空楔形，以减小磁损；

-动力板包括肩部表面，大体上平行于中间部，从中间部径向向外定位，并从磁力板的方向上从中心和中间部突出，当飞轮组装时所述肩部表面支承在磁力板上；

-主轴包括：

-第一和第二端部；

-相邻于第一端部的第一轴承；

-轴肩，相邻于所述第一轴承，其直径大于动力板的孔的直径，

-中心部，大体上具有等截面，接纳动力板和磁力板；