CN103001391A - 一种飞轮储能*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞轮储能***,包括盘形结构的磁阻电机,竖直设置的轴,配合安装在所述磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮,以及与所述轴配合设置的磁悬浮轴承。本发明所述飞轮储能***,可以克服现有技术中占用体积大、投入成本高、***效率低和飞轮待机时间短等缺陷,以实现占用体积小、投入成本低、***效率高和飞轮待机时间长的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力储存和逆变发电之技术领域,具体地,涉及一种飞轮储能***。
背景技术
目前,在飞轮储能技术领域中,需要用到电机和飞轮,涉及的电机需要价格昂贵的稀土永磁材料,使得飞轮储能成本大大提高;并且,因永磁而产生的电磁涡流损耗和磁滞损耗,降低了***效率,大大降低了飞轮的待机时间。另外,电机和飞轮占用的体积大,也提高了成本。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在占用体积大、投入成本高、***效率低和飞轮待机时间短等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述问题,提出了一种新型飞轮储能***,以实现占用体积小、投入成本低、***效率高和飞轮待机时间长的优点。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种飞轮储能***,包括盘形结构的磁阻电机,竖直设置的轴,配合安装在所述磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮,以及与所述轴配合设置的磁悬浮轴承。
进一步地,所述磁悬浮轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮的协同结构。
进一步地,所述磁阻电机,包括与所述轴配合设置的转子,设置在所述转子外部的定子,以及配合绕制在所述定子上的多相位线圈;所述飞轮叠加在转子上。
进一步地,所述转子为盘形转子,当不需要加大惯量时,盘形转子作为飞轮;当需要加大惯量时,在盘形转子上叠加预设数量的飞轮。
本发明各实施例的飞轮储能***,由于包括盘形结构的磁阻电机,竖直设置的轴,配合安装在磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮,以及与轴配合设置的磁悬浮轴承;将毋须永磁材料的磁阻电机改造成盘形结构,使其能高速运转和高速励磁发电,并成功应用在飞轮储能***上;从而可以克服现有技术中占用体积大、投入成本高、***效率低和飞轮待机时间短的缺陷,以实现占用体积小、投入成本低、***效率高和飞轮待机时间长的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明飞轮储能***的结构示意图。
结合附图,本发明实施例中附图标记如下:
1-定子;2-线圈;3-转子;4-飞轮;5-轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
根据本发明实施例,提供了一种飞轮储能***,即高速开关磁阻电机驱动大惯量高转速的飞轮储能-发电***。如图1所示,本实施例包括盘形结构的磁阻电机(即高速开关磁阻电机),配合安装在竖直设置的轴上、且用于储存能量的飞轮(如飞轮4),以及与飞轮的轴(如轴5)配合设置的磁悬浮轴承。轴安装在磁悬浮轴承上,它采用一种永磁悬浮和电磁悬浮协同的特殊结构型式。
上述磁阻电机,包括与轴配合设置的转子(如转子3),设置在转子外部的定子(如定子1),以及配合绕制在定子上的多相位线圈(如线圈2);飞轮叠加在转子上。转子为盘形转子,当不需要加大惯量时,盘形转子作为飞轮;当需要加大惯量时,在盘形转子上叠加预设数量的飞轮。
具体地,上述实施例的飞轮储能***,在定子上绕有多相位的线圈,通常采用三相、四相、六相和八相等;转子为多极转子,并有与定子相适配的极对数;当***输入电能时,转子通过位置传感器所发出的转子位置信号,输送到高速开关电路用以驱动定子线圈,使其产生强大的电磁拉力,拉动转子高速旋转;转子本身就能起到惯性飞轮的作用;如果惯量不够,可以在转子上叠加飞轮,以加大飞轮惯量,提高功率;轴与轴承以支承飞轮在定子内高速旋转;轴与轴承采用永磁悬浮与电磁悬浮协同作用,大大减小轴承阻力,提高***效率,提高飞轮转速,延长***运行寿命;当需要***发电时,飞轮在高速运转的待机状态下,启动高速开关电路对定子线圈励磁,此时,飞轮将成为发电机,能够发出强大的电力。
上述实施例的飞轮储能***,既是一项重大的节能项目,又是一项能源再利用项目。风能、太阳能和水力资源,都能得到充分的利用,而且可将白白浪费的电能回收再利用,或将其输入电网。同时,本发明实施例,还可对电网的峰-谷电力进行宏观调控。
上述实施例的飞轮储能***,属于大功率电能-与大惯量飞轮旋转的机械能,相互转换的一种储能***。该飞轮储能***的具体应用包括:
(1)工矿企业,大型商场等单位可利用大功率飞轮储能***,将晚上歉价的电能储存起来供白天使用。
(2)军队,医院,重要的国际会议等地方,可将飞轮储能***作为不间断电源。
(3)风力发电,太阳能光伏发电将不再成为垃圾电。可用飞轮储能***将其整合后,输送入电网。
(4)全国的地铁因频繁启动,刹车,浪费了将近30%的电能。利用飞轮储能***将其刹车能量转换成电能储存起来,供列车启动时再利用。
(5)全国的中,小水电站利用飞轮储能***对电力进行储存和整合后,为广大的农业服务。
上述实施例的飞轮储能***,具有以下特点:(1)将毋须永磁材料的磁阻电机改造成盘形结构,使其能高速运转和高速励磁发电,并成功应用在飞轮储能的电机上;(2)盘形转子本身就具备飞轮功能;(3)若要加大惯量,只须在原转子上再叠加飞轮;(4)飞轮轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮的协同结构以降低旋转阻力,提高转速,提高效率,延长寿命,降低制造成本。
上述实施例的飞轮储能***,还具有以下特点:(1)采用盘形开关磁阻电机,提高电子开关速度和功率,使其能驱动大惯量飞轮高速旋转;(2)利用开关磁阻电机的快速励磁,使其逆变成为发电机,将巨大的飞轮惯量转变成电能输出;(3)由于本发明上述实施例涉及的电机不需要价格昂贵的稀土永磁材料,不仅大大降低成本,更重要的是消除了因永磁而产生的电磁渦流损耗和磁滞损耗,大大提高了***效率和飞轮的待机时间;(4)开关磁阻电机的大惯量盤型转子与飞轮两者可合而为一,减小体积,降低成本;(5)电机轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮协同的磁悬浮技术,解决了高速旋转的难题。
上述实施例的飞轮储能***,系一种大惯量,高转速的飞轮储能一发电***,它属于高效率,大功率,长寿命,低成本的电力储存设备;亦可称为“机械能蓄电池”,既可充电,又可放电。该飞轮储能***,主要用于电力电网的峰-谷调节,风力发电和光伏发电的调质与输入电网,中,小水电站的电力储存与并网,地铁刹车能量的回收和再利用,以及军队、医院等重要部门的大功率不间断电源等。
上述实施例的飞轮储能***,主要由高性能,高转速的盘形开关磁阻电机驱动大惯量飞轮来储存能量,并通过励磁将其逆变成发电机输出所储存的电能。
由于上述实施例的飞轮储能***所用的电机不采用价格昂贵的稀土永磁材料,不仅大大降低成本,还使整个***不产生因永磁而引起的渦流损耗和磁滞损耗,大大提高了***的效率和飞轮的待机时间。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种飞轮储能***,其特征在于,包括盘形结构的磁阻电机,竖直设置的轴,配合安装在所述磁阻电机和轴上、且用于储存能量的飞轮,以及与所述轴配合设置的磁悬浮轴承。
2.根据权利要求1所述的一种飞轮储能***,其特征在于,所述磁悬浮轴承采用永磁悬浮和电磁悬浮的协同结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种飞轮储能***,其特征在于,所述磁阻电机,包括与所述轴配合设置的转子,设置在所述转子外部的定子,以及配合绕制在所述定子上的多相位线圈;所述飞轮叠加在转子上。
4.根据权利要求3所述的一种飞轮储能***,其特征在于,所述转子为盘形转子,当不需要加大惯量时,盘形转子作为飞轮;当需要加大惯量时,在盘形转子上叠加预设数量的飞轮。
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