[发明专利]气垫飞轮储能

摘要

利用气垫悬浮飞轮做飞轮储能装置，具有气垫承载能力强，技术比较成熟没有大的拦路虎，为制造大型高效的飞轮储能装置开辟了新途径。

主权项

一种气垫飞轮储能装置，包括：飞轮，密封气盒，电机和功率电子变换器，气垫密封装置，轴承，气压调节装置：其中，飞轮：要有很好的动平衡特性；其中，密封气盒：为承受巨大的大气压，密封气盒做成球壳形，为制造和安装方便，球壳设计成多瓣拼接结构，其底部密封安装在地基上，在飞轮底与地基之间的A处装有环形气体密封装置，这是一种动态非接触密封；使用真空泵抽去由球形气盒、飞轮底面及部分地基所构成的气体密封空间的空气，形成负气压差ΔP，那么外面的大气压将作用在飞轮底面，对飞轮有向上推的浮力F＝ΔP×S，其中S为没有包在密封空间内的飞轮底面AA区面积；我们可以控制负气压的大小，使气体浮力正好等于飞轮及附属件的重量，这样飞轮就悬浮在普通空气中，飞轮对轴承无重力压力；以负压方式工作的称吊顶式气垫飞轮，以正压方式工作的称托底式气垫飞轮；本装置可以吊顶、托底气垫同时工作；其中，电机和功率电子变换器：为适应飞轮的高速旋转要求，有四种电机可供选择：感应电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机、永磁无刷直流/交流电机；功率电子变换器的功能是实现储能/放能的控制及改变电流电压的频率和波形，以满足用户的需求；其中，气垫密封装置：气垫飞轮的气垫密封一般采用动态非接触式密封；往往发生在两处，一处是当需要把飞轮轴伸出密封气盒外时，则要阻抑气体通过旋转轴与密封盒的间隙泄漏，一般采用磁流体密封就会取得好效果；如果仍把飞轮轴包在密封盒内，此处不要密封了；另一处是旋转飞轮与密封盒的间隙处，可用机械密封方式、磁流体密封方式、迷宫密封方式进行密封；其中，轴承：由于密封气垫正好承载了飞轮及其附件的全部重量，飞轮对轴承没有重力压力，在飞轮动平衡特性很好时，轴承的作用仅仅是定位；但我们还要在地基上装一些零星的滚子起止推作用，以备装配飞轮及密封气盒失灵时之急需；当正常气垫使飞轮悬浮时，这些滚子与飞轮不接触，只在密封失灵飞轮下降时才接触这些滚子；其中，气压调节装置：由气泵、气压表及阀门组成。