CN113241894A - 一种飞轮及储能*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞轮储能技术领域，提供了一种飞轮及储能***，该飞轮包括，至少两个轮盘，每个所述轮盘的两端面均设置有连接轴，所述连接轴与所述轮盘同轴线设置，相邻的两个所述轮盘通过所述连接轴拼接连接；其中，相邻两个所述轮盘之间的间隔记为Δh，所述轮盘的厚度记为h，则1/4＊h≤Δh≤1/3＊h。本发明提供的飞轮，由多个轮盘拼接而成，可以增加单机储能量；而且，相较于直径、轴向均为大尺寸的飞轮而言，本发明可以使飞轮热处理难度更小，更容易使得轮盘各处受热均匀，保证各处强度的一致，避免后续使用过程中出现质量问题；而且，轮盘与轮盘之间具有一定的间隔，更有利于飞轮散热。

Description

一种飞轮及储能***
技术领域
本发明涉及飞轮储能***技术领域，具体涉及一种飞轮及储能***。
背景技术
飞轮储能***是一种机电能量转换的储能装置。该***采用物理方法进行储能，并通过电动/发电互逆式双向电机实现电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换和储存。
现有技术中的飞轮储能***主要包括，飞轮、承、电机/发电机、电力转换器和真空室等组件构成，运行时，电机通过承驱动飞轮在真空室内转动。飞轮储能***中，有时为了提高飞轮单机的储能量，需要研制大尺寸的合金钢飞轮。但是，在增加了单机储能量的同时，在对这种大尺寸的飞轮进行热处理时，无法保证飞轮内部与外部各处受热均匀，导致飞轮各处的强度不一致，后续使用过程中容易出现质量问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的飞轮储能***中由于需要增加单机储能量而研制大尺寸的合金钢飞轮，导致飞轮的系材料的热处理及各段之间的连接困难的缺陷，从而提供一种飞轮及储能***。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种飞轮，包括，至少两个轮盘，每个所述轮盘的两端面均设置有连接轴，所述连接轴与所述轮盘同轴线设置，相邻的两个所述轮盘通过所述连接轴拼接连接；其中，相邻两个所述轮盘之间的间隔记为Δh，所述轮盘的厚度记为h，则1/4＊h≤Δh≤1/3＊h。
进一步地，每个所述连接轴的端面均设置有啮合齿，相邻的两个所述连接轴上的所述啮合齿相互啮合。
进一步地，所述连接轴的直径记为φ1，则1/4＊φ1≤Δh≤1/2＊φ1。
进一步地，所述轮盘的数目记为n，则2≤n≤5。进一步地，所述轮盘的直径记为φ2，则φ1≤1/2＊φ2。
进一步地，所述轮盘的直径范围为800mm≤φ2≤1600mm，所述轮盘的厚度范围为200mm≤h≤300mm。
进一步地，所述轮盘采用合金钢制成，所述轮盘的屈服强度大于等于600Mpa。
进一步地，所述轮盘的线速度范围为300m/s－400m/s。
一种飞轮储能***，包括上述所述的飞轮。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的飞轮，由多个轮盘拼接而成，可以增加单机储能量；而且，相较于轴向大尺寸的飞轮而言，使飞轮进行热处理时，热处理难度更小，更容易使得轮盘各处受热均匀，保证各处强度的一致，避免后续使用过程中出现质量问题；各轮盘焊接处的直径小，旋转状态焊接处应力值更低，可以避免焊接处因应力值过大发生断裂；而且，轮盘与轮盘之间具有一定的间隔，更有利于飞轮散热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例中的飞轮的结构示意图；
图2为本发明又一个实施例中的飞轮的结构示意图。
附图标记说明：
1、飞轮；2、轮盘；3、连接轴；
4、啮合齿。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本发明一个实施例中的飞轮的结构示意图；如图1所示，本实施例提供一种飞轮，包括，至少两个轮盘2，每个轮盘2的两端面均设置有连接轴3，连接轴3与轮盘2同轴线设置，相邻的两个轮盘2通过连接轴3拼接连接；其中，相邻两个轮盘2之间的间隔记为Δh，轮盘2的厚度记为h，则1/4＊h≤Δh≤1/3＊h。。
具体而言，连接轴3可以实心结构或者空心结构，连接轴3与轮盘2可以一体成型，两者可以均采用合金钢制成。相邻两个轮盘2之间的连接轴3可以通过焊接连接。其中，轮盘2的数目范围可以为两个至五个，例如，轮盘2的数目可以为三个。其中，轮盘2的厚度范围为200mm≤h≤300mm，例如，轮盘2的厚度可以为200mm。例如，相邻两个轮盘2之间的间隔可以为50mm。例如，可以是Δh＝7/24＊h。
本发明提供的飞轮，由多个轮盘2拼接而成，可以增加单机储能量；而且，相较于大尺寸的飞轮1而言，对尺寸较小的轮盘2进行热处理时，热处理难度更小，更容易使得轮盘2各处受热均匀，保证各处强度的一致，避免后续使用过程中出现质量问题；各轮盘2焊接处的直径小，旋转状态焊接处应力值更低，可以避免焊接处因应力值过大发生断裂；而且，轮盘2与轮盘2之间具有一定的间隔，更有利于飞轮散热。
图2为本发明又一个实施例中的飞轮的结构示意图，如图2所示，本实施例中，每个连接轴3的端面均设置有啮合齿4，相邻的两个连接轴3上的啮合齿4相互啮合。同一个轮盘2的连接轴3上相邻两个啮合齿4之间设置凹槽，该凹槽用于与其上方或者下方的轮盘2的连接轴3上的啮合齿4配合，啮合齿4卡入凹槽后，对凹槽与啮合齿4的连接处进行焊接。其中，啮合齿4的齿面形状可以为矩形，凹槽与啮合齿4的形状相互匹配，以提高连接效果。而且，这种连接方式，可以降低焊缝处的应力集中，防止轮盘2转动产生的离心力使连接轴3变形，从而导致焊缝开裂，影响飞轮1使用。而且，相比于两个轴段直接焊接，啮合齿4更加容易定位，而且，啮合齿4受热膨胀后与凹槽之间存在过盈配合，使得旋转状态下连接更加牢固、可靠。
本实施例中，连接轴3的直径记为φ1，则1/4＊φ1≤Δh≤1/2＊φ1。例如，可以是Δh＝1/3＊φ1。
本实施例中，轮盘2的数目范围为2≤n≤5。本实施例中，轮盘2的直径记为φ2，则φ1≤1/2＊φ2。例如，可以是φ1＝1/6＊φ2。如此设置，一方面可以保证相邻两个轮盘2的连接强度，防止因为连接轴3过细而难以承受轮盘2转动产生的离心力而断裂，另一方面，也可以使连接轴3的焊缝处的线速度较小，应力更小，提高焊缝处的安全性。
本实施例中，轮盘2的直径范围为800mm≤φ2≤1600mm，轮盘2的厚度范围为200mm≤h≤300mm。例如，轮盘2直径可以为1200mm。
本实施例中，轮盘2采用合金钢制成，轮盘2的屈服强度大于等于600Mpa。
本实施例中，轮盘2的线速度范围为300m/s－400m/s。
本实施例中，飞轮的1整体重量可达7t－10t，提高了单机储能量的同时，还可以减小加工以及装配的难度。
一种飞轮储能***，包括上述飞轮。
综上，本发明提供的飞轮，在提高单机储能量的同时，还可以降低加工难度，保证飞轮的整体质量，而且，由于相邻的两个轮盘2之间具有一定的间隔，可以起到更好的散热效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种飞轮，其特征在于，包括，
至少两个轮盘，每个所述轮盘的两端面均设置有连接轴，所述连接轴与所述轮盘同轴线设置，相邻的两个所述轮盘通过所述连接轴拼接连接；
其中，相邻两个所述轮盘之间的间隔记为Δh，所述轮盘的厚度记为h，则1/4＊h≤Δh≤1/3＊h。
2.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，
每个所述连接轴的端面均设置有啮合齿，相邻的两个所述连接轴上的所述啮合齿相互啮合。
3.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，
所述连接轴的直径记为φ1，则1/4＊φ1≤Δh≤1/2＊φ1。
4.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，
所述轮盘的数目记为n，则2≤n≤5。
5.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，
所述轮盘的直径记为φ2，则φ1≤1/2＊φ2。
6.根据权利要求1－5中任意一项所述的飞轮，其特征在于，
所述轮盘的直径范围为800mm≤φ2≤1600mm，所述轮盘的厚度范围为200mm≤h≤300mm。
7.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，
所述轮盘采用合金钢制成，所述轮盘的屈服强度大于等于600Mpa。
8.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，
所述轮盘的线速度范围为300m/s－400m/s。
9.一种飞轮储能***，其特征在于，包括权利要求1－8中任意一项所述的飞轮。
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