專利名稱：飛輪儲能器本體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能量轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及飛輪儲能器本體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有飛輪儲能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由以下組成部分構(gòu)成1、飛輪；2、利用電磁軸承懸 浮飛輪并設(shè)置機(jī)械保護(hù)軸承；3、直流永磁無刷同步電動/發(fā)電互逆式電機(jī)；4、電機(jī)控制與 電力轉(zhuǎn)換器；5、高真空及具有一定安全性能的保護(hù)罩。本發(fā)明僅涉及包括飛輪、電機(jī)、軸承 和殼體的儲能器本體結(jié)構(gòu)。就飛輪儲能器本體結(jié)構(gòu)而言，公告號CN2752099和CN201298770的實(shí)用新型反映 了基本結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有狀況。公告號CN2752099的實(shí)用新型《電動汽車用飛輪儲能器》，主要由安裝于電動汽車 上的電機(jī)，置于電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)帶飛輪的飛輪軸，置于飛輪軸兩端帶外殼的磁性懸浮軸承等構(gòu) 成，飛輪與外殼之間構(gòu)成飛輪腔，飛輪軸兩端與磁性懸浮軸承為無接觸支承。上述實(shí)用新型的磁懸浮軸承存在軸承本體及其測控系統(tǒng)較為復(fù)雜的技術(shù)問題。公告號CN201298770的實(shí)用新型《一種帶復(fù)合支承結(jié)構(gòu)的飛輪儲能裝置》，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)。上述實(shí)用新型雖然以止推軸承與永磁軸承混合的支承結(jié)構(gòu)取代了磁懸浮軸承，但 仍存在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有儲能器本體結(jié)構(gòu)中采用磁懸浮軸承或前述混合方式的組 合軸承分別存在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的技術(shù)問題，而公開一種飛輪儲能器的本體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案本飛輪儲能器本體結(jié)構(gòu)包括飛輪和殼 體，特征是，所述殼體內(nèi)側(cè)上下端面對稱固定有由內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼構(gòu)成的定子，上下定子 各環(huán)形永磁鋼相對的表面吸附固定有環(huán)形銜鐵，各定子的內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼之間設(shè)置隔磁 環(huán)，所述各定子內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼的上下端面為磁極且極性相反，所述上下定子位置對應(yīng)的 環(huán)形永磁鋼的磁極極性對稱，所述上下定子分別設(shè)有對稱固定于飛輪上下端面且形狀相同 的盤形轉(zhuǎn)子，兩盤形轉(zhuǎn)子電連接并與飛輪之間設(shè)有絕緣墊層，所述各盤形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸分 別支撐于殼體兩端的高速軸承，所述上下定子與電連接的兩盤形轉(zhuǎn)子構(gòu)成單極盤式直流電 機(jī)，所述高速軸承與殼體之間設(shè)有絕緣支撐，各高速軸承分別連接引線端子。本發(fā)明還可以采取以下技術(shù)措施所述各定子的外環(huán)形永磁鋼與殼體之間設(shè)置隔磁環(huán)。所述兩盤形轉(zhuǎn)子周邊均勻分布有使兩盤形轉(zhuǎn)子固定于飛輪并使兩盤形轉(zhuǎn)子電連 接的導(dǎo)條，導(dǎo)條與飛輪之間相絕緣。
所述殼體兩端分別設(shè)有對應(yīng)各高速軸承并與殼體絕緣連接的端蓋，端蓋設(shè)有緊固 引線端子的螺栓，螺栓底端設(shè)有與高速軸承外圈相接合的軸承壓蓋。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)在于本飛輪儲能器的本體結(jié)構(gòu)將飛輪與電機(jī)結(jié)合為一 體，不僅便于本體各部質(zhì)量平衡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也使結(jié)構(gòu)簡化。在本體各部質(zhì)量平衡的基礎(chǔ)上 充分利用平衡磁場的“懸浮”作用使本飛輪儲能器能夠使用高速軸承。本發(fā)明采用“中軸” 引出、引出電流的方式，而避免了轉(zhuǎn)子鐵心每分鐘10萬轉(zhuǎn)時無法使用電刷的根本性問題。 本發(fā)明采用弧形定子磁鋼，有利于加強(qiáng)磁力線密度。


附圖1是實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖面示意圖。附圖2是圖1實(shí)施例環(huán)形永磁鋼磁極極性示意圖。圖中標(biāo)號1殼體，2內(nèi)環(huán)形永磁鋼，3環(huán)形銜鐵，4隔磁環(huán)，5外環(huán)形永磁鋼，6飛輪， 7導(dǎo)條絕緣墊圈，8盤形轉(zhuǎn)子，8-1轉(zhuǎn)子軸，9端蓋，10絕緣支撐，11高速軸承，12軸承壓蓋，13 螺栓，14端蓋絕緣墊，15引線端子，16導(dǎo)條，17轉(zhuǎn)子絕緣墊，18螺釘。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。如圖1所示實(shí)施例，飛輪儲能器的殼體1由上下兩部分對接構(gòu)成，殼體內(nèi)側(cè)上下端 面對稱固定有由內(nèi)環(huán)形永磁鋼2、外環(huán)形永磁鋼5構(gòu)成的上下定子，上下定子的各環(huán)形永磁 鋼相對的表面吸附固定環(huán)形銜鐵3，上下定子的內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼之間以及外環(huán)形永磁鋼與 殼體之間設(shè)置隔磁環(huán)4。如圖1所示，上下定子之間設(shè)置飛輪6，飛輪6的安裝由分別對稱固定其上下端面 且形狀相同的盤形轉(zhuǎn)子8實(shí)現(xiàn)，即兩盤形轉(zhuǎn)子8周邊均勻分布有8根使兩盤形轉(zhuǎn)子固定于 飛輪并使兩盤形轉(zhuǎn)子電連接的導(dǎo)條16，兩盤形轉(zhuǎn)子8與飛輪6之間設(shè)有轉(zhuǎn)子絕緣墊17，導(dǎo) 條兩端與飛輪之間設(shè)置導(dǎo)條絕緣墊圈7。各盤形轉(zhuǎn)子8的轉(zhuǎn)子軸8-1分別支撐于殼體1兩 端的高速軸承11，高速軸承11與殼體1之間設(shè)有絕緣支撐10。殼體兩端在對應(yīng)各高速軸承的部位分別設(shè)有端蓋9，端蓋9與殼體1之間設(shè)有端蓋 絕緣墊14，緊固端蓋9的螺釘18也設(shè)置使之與端蓋絕緣的絕緣墊圈。各端蓋9分別設(shè)有緊 固引線端子15的螺栓13，螺栓13底端設(shè)有與高速軸承外圈相接合的軸承壓蓋12。從圖1可以看出，上下定子與電連接的兩盤形轉(zhuǎn)子構(gòu)成了雙定子盤式單極直流電 機(jī)。雙定子盤式單極直流電機(jī)為電動機(jī)狀態(tài)時，起動電流通過一引線端子15、螺栓13、軸承 壓蓋12、高速軸承11、盤形轉(zhuǎn)子8、導(dǎo)條16和另一盤形轉(zhuǎn)子8、高速軸承11、軸承壓蓋12、螺 栓13、引線端子15形成回路。雙定子盤式單極直流電機(jī)為發(fā)電機(jī)狀態(tài)時，盤式轉(zhuǎn)子輸出電流通過前述回路由兩 引線端子15連接電力轉(zhuǎn)換管理電路。如圖2所示，上下定子的內(nèi)環(huán)形永磁鋼2、外環(huán)形永磁鋼5的上下端面為磁極且極 性相反，并且上下定子位置對應(yīng)的環(huán)形永磁鋼的磁極極性對稱。由于上述磁極極性設(shè)計(jì)，平 衡后的上下定子的磁場方向如ΦΙ、Φ 2箭頭所示，使盤式轉(zhuǎn)子上、下受力平衡，并且在圓周 上受力均勻，其結(jié)果是使盤式轉(zhuǎn)子及飛輪處于”懸浮”狀態(tài)，大大減輕了高速軸承的負(fù)荷。
如圖2所示，上下定子的內(nèi)環(huán)形永磁鋼2與外環(huán)形永磁鋼5分別形成磁路，當(dāng)兩盤 式轉(zhuǎn)子通以足夠的直流電流時，根據(jù)左手定則兩盤式轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生相同方向的旋轉(zhuǎn)。圖1實(shí)施例的飛輪采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，直徑為50cm，厚度為5cm， 每分鐘10萬轉(zhuǎn)，它的質(zhì)量為14. 73kg，慣性矩I為0. 46kg-m2，蓄能E為1. 01xl0"8kg-m2/ s2，即E=L 03xl0"7kg-m-s 或 E = 2861kg-m_h圖1實(shí)施例的雙定子盤式單極直流電機(jī)的工作電壓U = 46. 6V，工作電流I = 220A 起動電流為400A。
權(quán)利要求
1.一種飛輪儲能器的本體結(jié)構(gòu)，包括飛輪和殼體，其特征在于所述殼體內(nèi)側(cè)上下端 面對稱固定有由內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼構(gòu)成的定子，上下定子各環(huán)形永磁鋼相對的表面吸附固 定有環(huán)形銜鐵，各定子的內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼之間設(shè)置隔磁環(huán)，所述各定子內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼 的上下端面為磁極且極性相反，所述上下定子位置對應(yīng)的環(huán)形永磁鋼的磁極極性對稱，所 述上下定子分別設(shè)有對稱固定于飛輪上下端面且形狀相同的盤形轉(zhuǎn)子，兩盤形轉(zhuǎn)子電連接 并與飛輪之間設(shè)有絕緣墊層，所述各盤形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸分別支撐于殼體兩端的高速軸承， 所述上下定子與電連接的兩盤形轉(zhuǎn)子構(gòu)成單極盤式直流電機(jī)，所述高速軸承與殼體之間設(shè) 有絕緣支撐，各高速軸承分別連接引線端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪儲能器的本體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各定子的外環(huán)形 永磁鋼與殼體之間設(shè)置隔磁環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪儲能器的本體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述兩盤形轉(zhuǎn)子周邊 均勻分布有使兩盤形轉(zhuǎn)子固定于飛輪并使兩盤形轉(zhuǎn)子電連接的導(dǎo)條，導(dǎo)條與飛輪之間相絕 緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪儲能器的本體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述殼體兩端分別設(shè) 有對應(yīng)各高速軸承并與殼體絕緣連接的端蓋，端蓋設(shè)有緊固引線端子的螺栓，螺栓底端設(shè) 有與高速軸承外圈相接合的軸承壓蓋。
全文摘要
本發(fā)明是一種飛輪儲能器本體結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)側(cè)上下端面對稱固定由內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼構(gòu)成的定子，內(nèi)、外環(huán)形永磁鋼的上下端面為磁極且極性相反，上下定子位置對應(yīng)的環(huán)形永磁鋼的磁極極性對稱，飛輪上下端面固定盤形轉(zhuǎn)子，兩盤形轉(zhuǎn)子電連接并與飛輪之間相絕緣，各轉(zhuǎn)子軸分別支撐于高速軸承，高速軸承與殼體之間設(shè)有絕緣支撐，各高速軸承分別連接引線端子。本發(fā)明將飛輪與電機(jī)結(jié)合為一體，不僅便于本體各部質(zhì)量平衡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也使結(jié)構(gòu)簡化。在本體各部質(zhì)量平衡的基礎(chǔ)上充分利用平衡磁場的“懸浮”作用使本飛輪儲能器能夠使用高速軸承。本發(fā)明采用“中軸”引出、引出電流的方式，而避免了轉(zhuǎn)子鐵心每分鐘10萬轉(zhuǎn)時無法使用電刷的根本性問題。
文檔編號H02K7/02GK102082482SQ200910228918
公開日2011年6月1日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者周伯飛, 莊朝榮, 李宗民, 董樹東 申請人:天津榮亨集團(tuán)股份有限公司