專利名稱：一種帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的高效飛輪儲(chǔ)能裝置，屬于電能的轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
電能的新型轉(zhuǎn)換型式與存貯方式已成為當(dāng)今能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問(wèn)題。飛輪 儲(chǔ)能技術(shù)具有電能轉(zhuǎn)換效率高、充;J文電快捷、不受地理環(huán)境限制、可就近分散》欠 置、不污染環(huán)境、單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能密度大、應(yīng)用前景廣等突出優(yōu)勢(shì)而倍受國(guó)內(nèi)外學(xué) 術(shù)界關(guān)注，并有可能成為21世紀(jì)能量存儲(chǔ)的新技術(shù)。
飛輪儲(chǔ)能的原理是通過(guò)電動(dòng)/發(fā)電互逆式電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電能與高速運(yùn)轉(zhuǎn)飛輪 的機(jī)械動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過(guò)調(diào)頻、整流、恒壓等變換，與不同類型負(fù)載 接口。按照支承方式可將飛輪系統(tǒng)大致分成三類電磁懸浮支承式、超導(dǎo)磁懸浮 支承式和永磁-機(jī)械混合支承式。
磁懸浮軸承技術(shù)已出現(xiàn)40多年，其優(yōu)點(diǎn)是不接觸，無(wú)磨損，無(wú)需潤(rùn)滑，壽 命長(zhǎng)。其缺點(diǎn)是磁軸承及其測(cè)控系統(tǒng)較為復(fù)雜，造價(jià)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的機(jī)械軸承； 相同直徑磁軸承的剛度和承載能力也遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)機(jī)械軸承。而超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)需 要構(gòu)造較為昂貴的高低溫環(huán)境。目前國(guó)際上磁懸浮軸承在飛輪儲(chǔ)能中已有所應(yīng) 用，但尚未見到批量化；而國(guó)內(nèi)磁懸浮軸承存在剛度較偏小、可靠性較低等問(wèn) 題，其在飛輪儲(chǔ)能中的應(yīng)用尚處于實(shí)驗(yàn)室階段；機(jī)械滾動(dòng)軸承的摩擦損耗大，壽 命低。
機(jī)械樞軸止推軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，在形成全油膜的情況下，摩擦損 耗低等優(yōu)點(diǎn)；而永磁軸承也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
三、 發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明采用樞軸止推軸承與永磁軸承復(fù)合的支承結(jié)構(gòu)，提供了 一 種帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置。技術(shù)方案本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能
裝置，包括外殼，外殼的內(nèi)部為真空腔，在真空腔內(nèi)設(shè)有由高強(qiáng)度鋼材料制成的
飛輪本體，在飛輪軸的下端通過(guò)彈性'J、軸連接一個(gè)與飛輪本體同軸的樞軸止推軸 承，樞軸止推軸承的外面設(shè)有一個(gè)油膜阻尼器；飛輪本體與彈性小軸之間還同軸 設(shè)有電機(jī)，飛輪軸與電機(jī)的轉(zhuǎn)子合為一體，飛輪本體的上端面上設(shè)有與飛輪本體 同軸的永磁軸承下磁環(huán)，與永磁軸承下磁環(huán)相對(duì)的正上方設(shè)有永磁軸承上磁環(huán)， 永磁軸承上磁環(huán)與永磁軸承下磁環(huán)之間為吸引力。
其中，所述永磁軸承上磁環(huán)和永^茲軸承下f茲環(huán)均為釹鐵硼材料的永磁環(huán)。
其中，所述電才幾為永^茲同步發(fā)電才幾或永^茲同步電動(dòng)#幾。
有益效果
本發(fā)明的帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置采用樞軸止推軸承與永磁軸承復(fù)合 的支承結(jié)構(gòu)飛輪上端采用永磁軸承作為支承，它起著軸向卸載，減少下端加在 樞軸止推軸承上負(fù)載，以降低摩擦功耗，又具有提供徑向剛度的作用。這樣的復(fù) 合支承結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低廉、穩(wěn)定性好等突出優(yōu)點(diǎn)。下端樞 軸止推軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)形成一個(gè)動(dòng)壓潤(rùn)滑膜，這樣就會(huì)把金屬面隔開，降低 摩擦損耗。
本發(fā)明中，永磁同步電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與飛輪軸做成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率 高、充》文電同步快捷。
本發(fā)明中的飛輪本體采用高強(qiáng)度鋼材料經(jīng)機(jī)械加工而成，具有成本低廉、制 造簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
外殼內(nèi)部的空腔抽成真空，使整個(gè)系統(tǒng)處于真空腔內(nèi)，可以減少風(fēng)損、降低 能量損耗。
飛輪系統(tǒng)在永磁軸承吸引力的作用下，本體只有10-20%的重量作用在下軸 承上，以此達(dá)到了減少摩擦損耗的效果；加之飛輪系統(tǒng)在真空環(huán)境下，減少了風(fēng) 損，整個(gè)系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率達(dá)到80-95 %以上。
四

圖1是本發(fā)明帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中l(wèi)-永》茲軸承上f茲環(huán)；2-永》茲軸承下f茲環(huán)；3-真空腔；4-飛輪本體；
5-飛輪軸；6-電機(jī)；7-彈性小軸；8-樞軸止推軸承；
9-油膜阻尼器；10-外殼。五具體實(shí)施方式實(shí)施例1
一種帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置，包括外殼10，外殼10的內(nèi)部為真空 腔3,在真空腔3內(nèi)設(shè)有由高強(qiáng)度鋼材料制成的飛輪本體4,在飛輪軸5的下端 通過(guò)彈性小軸7連接一個(gè)與飛輪本體4同軸的樞軸止推軸承8，樞軸止推軸承8 的外面設(shè)有一個(gè)油膜阻尼器9;飛輪本體4與彈性小軸7之間還同軸設(shè)有電機(jī) 6,飛輪軸5與電機(jī)6的轉(zhuǎn)子合為一體，飛輪本體4的上端面上設(shè)有與飛輪本體4 同軸的永磁軸承下磁環(huán)2,與永磁軸承下磁環(huán)2相對(duì)的正上方設(shè)有永磁軸承上磁 環(huán)1,永磁軸承上磁環(huán)1與永磁軸承下磁環(huán)2之間為吸引力。
其中，所述永》茲軸承上磁環(huán)1和永磁軸承下磁環(huán)2均為釹鐵硼材料的永石茲 環(huán)。電機(jī)6為南京微分電機(jī)廠生產(chǎn)的永磁同步發(fā)電機(jī)或永磁同步電動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求1. 一種帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置，包括外殼(10)，外殼(10)的內(nèi)部為真空腔(3)，在真空腔(3)內(nèi)設(shè)有由高強(qiáng)度鋼材料制成的飛輪本體(4)，其特征在于，在飛輪軸(5)的下端通過(guò)彈性小軸(7)連接一個(gè)與飛輪本體(4)同軸的樞軸止推軸承(8)，樞軸止推軸承(8)的外面設(shè)有一個(gè)油膜阻尼器(9)；飛輪本體(4)與彈性小軸(7)之間還同軸設(shè)有電機(jī)(6)，飛輪軸(5)與電機(jī)(6)的轉(zhuǎn)子合為一體；飛輪本體(4)的上端面上設(shè)有與飛輪本體(4)同軸的永磁軸承下磁環(huán)(2)，與永磁軸承下磁環(huán)(2)相對(duì)的正上方設(shè)有永磁軸承上磁環(huán)(1)，永磁軸承上磁環(huán)(1)與永磁軸承下磁環(huán)(2)之間為吸引力。
2. 如權(quán)利要求1所述帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于所述永 ,茲軸承上f茲環(huán)(1)和永磁軸承下f茲環(huán)(2)均為釹鐵硼材料的永》茲環(huán)。
3. 如權(quán)利要求1所述帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于所述電 機(jī)(6 )為永磁同步發(fā)電機(jī)或永磁同步電動(dòng)機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能裝置，包括外殼和設(shè)于外殼的空腔內(nèi)的電機(jī)、飛輪和支承結(jié)構(gòu)，所述空腔抽成真空；所述電機(jī)設(shè)于飛輪的下方，飛輪的飛輪軸與電機(jī)的轉(zhuǎn)子為一體；所述支承結(jié)構(gòu)為樞軸止推軸承與永磁軸承混合的支承結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低廉、穩(wěn)定性好，充放電同步快捷，儲(chǔ)能效率高。
文檔編號(hào)F16C32/04GK201298770SQ20082021725
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者蔣書運(yùn) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)