[实用新型]磁悬浮飞轮装置

说明书

本实用新型公开一种磁悬浮飞轮装置，包括壳体，壳体内部嵌有飞轮轴、能量存储与转化部和磁悬浮支撑部，飞轮轴与能量存储与转化部过盈配合，飞轮轴与磁悬浮支撑部过盈配合；用分轮轴、能量存储与转化部与磁悬浮支撑部垂直放置的结构；飞轮轴、变速器及电机之间采用四个离合器连接，该控制离合器的压紧与放松实现飞轮轴与电机的结合与分离，实现飞轮储能的低功耗；磁悬浮支撑部中利用永磁磁轴承和辅助保护轴承实现飞轮装置的悬浮，永磁磁轴承不产生功耗，辅助轴承实现低功耗直至零功耗运行，使整个飞轮装置的悬浮功耗得以降低。

技术领域

本实用新型属于飞轮储能技术领域，涉及一种磁悬浮飞轮装置。

背景技术

飞轮储能作为高效、清洁、环境适应性强的储能手段，最早是由美国的Richard博士在1973年提出；利用高速旋转的飞轮转子把能量以机械能的方式储存起来，届时以释放机械能的形式输出能量。

飞轮储能装置是由电机驱动飞轮高速旋转，将电能转变为机械能储存的一种储能装置，其具有高储能密度、可大功率、高密度充放电等优点，而将磁轴承应用于飞轮储能装置中，可实现高转速，低功耗，长寿命，充放电次数几乎没有限制等优点，在国防、航空、电力等领域具有广泛的应用前景。但在实际运行的飞轮装置中，对轴承功耗有一定的要求，轴承损耗功率小于电机功率3％以下才有工程实用价值。为降低轴承功耗，使磁轴承能够在实际中得以应用，则需广泛采用不产生功耗的永磁磁力轴承，但永磁轴承在6个自由度方向至少存在一个自由度方向不稳定，所以它不能单独用于支承转子，而必须与其它轴承(如电磁轴承、超导磁轴承或机械轴承)联合使用，这就要求电磁轴承也应是低功耗运行。现有的飞轮储能装置中，虽也有采用磁轴承与永磁磁力轴承相结合的轴承支撑方式，但其一般采用主动磁轴承的结构形式，功耗较高，未能实现飞轮装置的真正低功耗运行。

飞轮转子是飞轮储能系统中最主要的储能部件,是飞轮储能系统设计中的关键环节。飞轮转子所储存的能量为高速旋转产生的动能,高转速将给转子带来极大的负荷,为了达到高转速,就需要转子材料具有很高的强度。对于能源系统,希望它具有高的储能密度(单位质量所储存的能量),也就是希望它能用尽可能小的质量存储尽可能多的能量,飞轮转子的储能密度与转子材料的比强度(强度与密度的比值)呈正比,比强度越高,转子的储能密度越高,因此储能用的飞轮转子的材料应具有密度小,强度高的特点。传统的飞轮采用钢等金属材料,尽管这种飞轮具有工艺成熟、设计简单,价格低廉等优点,但也存在着致命的缺点，比如：低的能量存储密度、需要多点支撑以及较大的空气动力学噪声等。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种磁悬浮支撑碳纤维飞轮装置，能够降低轴承的功耗，提高飞轮储能密度、飞轮刚度。

本实用新型所采用的技术方案是：一种磁悬浮支撑碳纤维飞轮装置，包括壳体，壳体内部嵌有飞轮轴、能量存储与转化部和磁悬浮支撑部，飞轮轴与能量存储与转化部过盈配合，飞轮轴与磁悬浮支撑部过盈配合。

本实用新型的特点还在于，

能量存储与转化部包括飞轮、变速器及电机；飞轮与飞轮轴过盈配合；变速器与飞轮轴通过第一离合器连接；变速器与电机通过第二离合器连接。

磁悬浮支撑部包括第一支撑部和第二支撑部，第一支撑部和第二支撑部设置在飞轮的两侧，第一支撑部和第二支撑部分别与飞轮轴过盈配合。

第一支撑部包括第一辅助轴承和第一永磁轴承，第一辅助轴承与飞轮轴间隙配合；第一永磁轴承与飞轮轴过盈配合。

第二支撑部包括第二永磁轴承和第二辅助轴承，第二永磁轴承与飞轮轴间隙配合，第二辅助轴承与飞轮轴过盈配合。

第一离合器的数量为2个；第二离合器的数量为2个；

第一离合器与第二离合器均选用单片电磁离合器。

变速器采用行星轮变速器。