[实用新型]用于飞轮装置的高温超导磁悬浮轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温超导磁悬浮轴承，尤其涉及一种用于飞轮储能装置的高温超导磁悬浮轴承。

背景技术

能源问题是发展国民经济首先需要解决的问题，也是生产建设各部门非常关注的问题，具有重大的战略及经济意义。特别是近年来能源危机加剧，科学家预测到2050年，地球上的石油资源将会枯竭。在寻找新能源的同时，人们也在探索在现有基础上的能源节约技术，即能源的高效生产、储存和合理使用。就能源储存而言，在许多领域已显得十分突出，尤其是高品质、高密度和能够瞬间释放的储能系统，是很多领域迫切需要的。

飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术，它与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。虽然目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟，但是，化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作温度要求高等问题。这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视。尤其是飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。

现有的飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。它的基本工作原理是，将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载。为了能够长时间高效的存储能量，要求飞轮储能装置在空闲运转时的损耗非常小。常规的飞轮储能装置采用机械轴承来支撑飞轮的转动，但是由于机械轴承的摩擦系数一般在0.001左右，在较长的运转时间下，会造成很大的能量损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种高温超导磁悬浮轴承，可以使轴承的摩擦系数极小，能量损失降低，提高了能量贮存的效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高温超导磁悬浮轴承，包括：

飞轮轴；

上方转子，由永磁体制成，固定在所述飞轮轴上；

下方转子，由永磁体制成，固定在所述飞轮轴上；

高温超导体定子，套在所述飞轮轴上，并且固定的位于所述上方转子和下方转子之间。

还包括冷却剂容器，容置有用于冷却所述高温超导体定子的冷却介质，与所述高温超导体定子相接触。所述冷却介质为液氮。

所述上方转子位于高温超导体定子之上，所述超导体定子与上方转子为排斥悬浮力。所述下方转子位于高温超导体定子之下，所述超导体定子与下方转子为吸引悬挂力。所述高温超导体定子为YBCO高温超导体。所述上方转子和下方转子为永磁体。

因此，本实用新型依据了高温超导磁悬浮的原理，适用于飞轮储能装置的结构，使用了上下转子，并且在两个转子之间设置高温超导体定子，定子和两个转子之间非接触无摩擦，能量损失小，完全能够满足飞轮储能装置高效储存能量的需要。

附图说明

图1为本实用新型用于飞轮装置的高温超导磁悬浮轴承的结构示意图。

图2为本实用新型用于飞轮装置的高温超导磁悬浮轴承的立体图图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

高温超导磁悬浮轴承是一种无源的、高速的、无机械摩擦的轴承系统，其摩擦系数只有普通机械轴承的1/10000左右，最高转速可达520000r/min，因此该类轴承最适合用作储能装置中飞轮转子的支撑部件。

如图1和图2所示，为本实用新型用于飞轮装置的高温超导磁悬浮轴承的结构示意图，和本实用新型用于飞轮装置的高温超导磁悬浮轴承的立体图，包括飞轮轴1；上方转子2，固定在飞轮轴1上；下方转子3，固定在飞轮轴1上；高温超导体定子4，套在飞轮轴1上，并且位于上方转子2和下方转子3之间。固定在不可移动的框架上。

高温超导体定子4位于上方转子2下部，超导体定子4与上方转子2之间为排斥悬浮力；高温超导体定子4位于下方转子3上部，超导体定子4与下方转子3之间为吸引悬挂力。上方转子2和下方转子3为永磁体材料。

再如图1所示，还包括冷却剂容器5，容置有用于冷却高温超导体定子的冷却介质，与高温超导体定子4相接触。冷却剂容器5中充满液氮，与外接的制冷机相连，用于保持超导体定子4正常工作所需的低温环境。高温超导体定子4可以为YBCO高温超导体。

在场冷磁化过程中，预先适当增大上方转子2与超导体定子4的间距，减小下方转子3与超导体定子4的间距，使得飞轮在正常工作时，超导体定子4位于上下转子2和3的中间位置，以保证超导体定子4对上方转子2和下方转子3都提供最大的悬浮力。