[发明专利]实时可变转动惯量的飞轮结构及飞轮储能系统

说明书

本发明提供的一种实时可变转动惯量的飞轮结构及飞轮储能系统，实时可变转动惯量的飞轮结构，包括：变惯量转子和定子；所述变惯量转子包括：外护环转子，为圆环形结构；内支撑环转子，为圆环形结构；连接杆，设置在所述外护环转子和所述内支撑环转子之间，且所述连接杆的两端分别与所述外护环转子和所述内支撑环转子固定相连；变惯量部件，所述变惯量部件滑动设置在所述连接杆上，且受驱动地沿所述连接杆的长度方向移动，以改变飞轮的转动惯量。通过上述可调节位置的变惯量部件可以有效地解决现有技术中的变速飞轮储能系统，基于IGBT开关功率器件的变流电力电子装置的经济性竞争力不足的问题。

技术领域

本发明涉及变转动惯量的飞轮技术领域，具体涉及一种实时可变转动惯量的飞轮结构及飞轮储能系统。

背景技术

飞轮储能技术发展是以提高能量密度、功率密度、效率以及降低成本为目标。飞轮储能技术产业化应用的途径是发展其特定领域的示范、推广和规模应用，而规模化生产是降低使用成本的关键因素。高速及变速电机控制的双向变流器是系统较高成本的主要组成部分，是降低成本的重要环节。

但是，现有技术中的变速飞轮储能系统中，为实现电机的电动升速和降速发电所配备的双向变流器是基于IGBT开关功率器件的变流电力电子装置，在系统成本中占比高达1/2到2/3。这使得飞轮储能技术的经济性竞争力显著下降。而且，变流器的过载能力只有电机过载能力的1/5至1/10，这样就不得不配置大容量的变流装置，才能应对电网的电压的短促闪变。

为了解决上述问题，本领域技术人员需要一种实时可变转动惯量的飞轮结构，从而解决现有技术中基于IGBT开关功率器件的变流电力电子装置的经济性竞争力不足的问题。

发明内容

因此，本发明提供了实时可变转动惯量的飞轮结构及飞轮储能系统，解决现有技术中的变速飞轮储能系统，基于IGBT开关功率器件的变流电力电子装置的经济性竞争力不足的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供的一种实时可变转动惯量的飞轮结构，包括：变惯量转子和定子；所述变惯量转子包括：

外护环转子，为圆环形结构；

内支撑环转子，为圆环形结构；

连接杆，设置在所述外护环转子和所述内支撑环转子之间，且所述连接杆的两端分别与所述外护环转子和所述内支撑环转子固定相连；

变惯量部件，所述变惯量部件滑动设置在所述连接杆上，且受驱动地沿所述连接杆的长度方向移动，以改变飞轮的转动惯量。

可选的，所述变惯量转子还包括：设置在所述外护环转子、变惯量部件和所述内支撑环转子端部位置，用于驱动其三者同步转动的转子驱动圆盘，所述转子驱动圆盘与电机同轴传动转动相连。

可选的，所述连接杆为至少两根，且每根所述连接杆上分别设置有一个所述变惯量部件。

可选的，所述变惯量部件以所述变惯量转子的轴线为中心轴轴对称分布。

可选的，所述连接杆的一端与驱动机构相连，所述连接杆的另一端依次与所述内支撑环转子、所述变惯量部件和所述外护环转子相连；

且，所述连接杆为驱动丝杠；所述连接杆分别与所述内支撑环转子和所述外护环转子转动相连；所述连接杆与所述变惯量部件传动相连，以驱动所述变惯量部件沿该连接杆长度方向滑动；

所述变惯量部件上设置有与所述驱动丝杠相适配的螺纹传动孔，所述变惯量部件和所述连接杆构成丝杆螺母传动机构。

可选的，所述驱动机构与远程控制器通讯相连，所述远程控制器用于遥控所述驱动丝杠的启停以及转动方向。

可选的，所述驱动机构为步进电机。

可选的，所述驱动机构通过滑环输电或电池供电。