[实用新型]一种多轴承分段式飞轮储能装置

说明书

本实用新型公开了一种多轴承分段式飞轮储能装置，包括上轴承、下轴承、中间轴承、外壳、转轴、第一飞轮和第二飞轮；两个飞轮设置于转轴上，壳体设置于飞轮与转轴外部，上轴承和下轴承设置于转轴的两端，中部轴承位于两个飞轮之间的转轴上，且中部轴承设置于壳体与转轴之间。第一飞轮与转轴一体成型，第二飞轮与转轴的连接方式为可拆卸连接。本实用新型用来解决因飞轮轴向跨度大而导致一阶临界转速过低造成的径向振动过大问题。将厚度大的飞轮体分成两个部分，有利于飞轮体热处理的均匀性。通过在两个飞轮体之间额外安装轴承的方式，提高了飞轮体转轴的径向强度。为了方便飞轮中间位置的轴承安装，分段式的飞轮转轴，以及与之相配套的壳体设计。

技术领域

本实用新型涉及能量存储技术领域，特别是一种多轴承分段式飞轮储能装置。

背景技术

目前飞轮储能系统已成功应用到不间断电源、可再生能源光伏发电和风力发电的调峰，以及混合动力汽车等领域。飞轮储能系统由飞轮储能装置和电控系统组成，飞轮储能装置中的飞轮转轴在高速下运转，以机械能的方式实现能量的存储；电控系统负责电能与机械能之间的能量转换，以及对飞轮储能装置的监视和控制。

飞轮体作为飞轮储能系统主要的储能装置，一般由金属材料或者复合材料制成，根据旋转体离心应力的计算公式，离心应力受到材料强度的限制，因此，在转速和材料一定的情况下，飞轮体的最大安全直径是确定的。要想获得更大的储存能量，需要沿轴向加厚飞轮体。飞轮体厚度越大，整个飞轮轴的轴向跨度就越大。飞轮转轴临界转速也因此越低，弯曲变形大，转轴运行过程中容易失稳。

目前飞轮储能转轴常用的轴承为机械轴承或者电磁轴承。且轴承一般是两个径向轴承和一个轴向轴承，径向轴承一般分布在转轴的上下两侧，飞轮体和电机等设置在两个轴承之间，轴向轴承一般在转轴顶部。金属飞轮体一般与转轴设计为一体式，复合材料飞轮体一般是将复合材料嵌套过盈套装在金属轮毂上。飞轮转轴由于轴承跨度的限制一般较短，或者加粗转轴的直径，以达到径向刚度的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供本实用新型提出了一种针对大跨度飞轮转轴的径向轴承分布方式，以期用来解决因飞轮轴向跨度大而导致一阶临界转速过低造成的径向振动过大问题。将厚度大的飞轮体分成两个部分，有利于飞轮体热处理的均匀性。通过在两个飞轮体之间额外安装轴承的方式，提高了飞轮体转轴的径向强度。为了方便飞轮中间位置的轴承安装，设计了分段式的飞轮转轴，以及与之相配套的壳体设计方式。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种多轴承分段式飞轮储能装置，包括上轴承、下轴承、中间轴承、外壳、转轴、第一飞轮和第二飞轮；两个飞轮设置于转轴上，壳体设置于飞轮与转轴外部，上轴承和下轴承设置于转轴的两端，中部轴承位于两个飞轮之间的转轴上，且中部轴承设置于壳体与转轴之间。

作为本实用新型的进一步优选，第一飞轮与转轴一体成型，第二飞轮与转轴的连接方式为可拆卸连接。

作为本实用新型的进一步优选，第一飞轮与第二飞轮之间的转轴和第二飞轮上均设有对应的齿状结构，齿状结构包括凸齿和凹齿，一个齿状结构的凸齿插入另一个齿状结构的凹齿；第二飞轮与转轴的连接方式为插齿式连接。

作为本实用新型的进一步优选，凸齿和凹齿的齿宽比为1：1。

作为本实用新型的进一步优选，所述上轴承和下轴承为电磁轴承或机械轴承，中间轴承为机械轴承。

作为本实用新型的进一步优选，当上轴承和下轴承采用电磁轴承且中间轴承采用机械轴承时，电磁轴承与转轴之间的间隙为a，机械轴承与转轴之间的间隙为b，且ab。

作为本实用新型的进一步优选，还包括电机，电机与转轴连接，驱动转轴转动。

作为本实用新型的进一步优选，还包括轴向承力磁轴承，轴向承力磁轴承设置于壳体与转轴之间。