CN117175843B - 一种离心飞轮发储一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机技术领域，提出了一种离心飞轮发储一体化装置，包括机架；驱动件设置在机架上；储能件设置在机架上；驱动件与传动机构驱动连接，传动机构连接在储能件上。通过上述技术方案，解决了现有技术中离心飞轮发电机发电效率不够高的问题。

Description

一种离心飞轮发储一体化装置

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体的，涉及一种离心飞轮发储一体化装置。

背景技术

离心飞轮发电机是基于飞轮原理运作的一种发电机，它能够把离心飞轮的有序运动变成电能。可以使用离心飞轮发电机来发电、储能、负荷平衡、可再生能源分散存储等。

但现有的飞轮发电机发电效率不够高，因此需要做出改进，以提高其发电效率。

发明内容

本发明提出一种离心飞轮发储一体化装置，解决了相关技术中飞轮发电机发电效率不够高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种离心飞轮发储一体化装置，包括，

机架；

驱动件，设置在所述机架上；

储能件，设置在所述机架上；

传动机构，所述驱动件与所述传动机构驱动连接，所述传动机构连接在所述储能件上。

作为进一步的技术方案，所述传动机构包括，

转轴，转动设置在所述机架上，一端连接在所述驱动件的输出端，另一端连接在所述储能件的输入端；

离心飞轮，设置在所述转轴上；

永磁体一，有多个，均匀设置在所述离心飞轮的一侧；

安装座一，设置在所述机架上；

永磁体二，有多个，均匀设置在所述安装座一上，多个所述永磁体二分别与多个所述永磁体一相对应。

作为进一步的技术方案，所述永磁体一和所述永磁体二均倾斜设置，且两者的倾斜角相同。

作为进一步的技术方案，所述传动机构还包括，

永磁体三，所述离心飞轮至少设置有两个，所述永磁体三有多个，均匀设置在所述离心飞轮的另一侧，两个所述离心飞轮上的所述永磁体三两两相对且磁极相反；

安装座二，设置在所述机架上；

铁芯，有多个，均设置在所述安装座二上，每相对的两个所述永磁体三之间均有一个所述铁芯。

作为进一步的技术方案，所述传动机构还包括，

环形座，设置在所述机架上，罩在所述离心飞轮***；

电磁体，设置在所述环形座内壁上；

永磁体四，设置在所述离心飞轮的周向侧壁上，与所述电磁体之间留有间隙。

作为进一步的技术方案，所述永磁体四倾斜设置。

作为进一步的技术方案，所述驱动件包括，

发动机，设置在所述机架上；

小皮带轮，设置在所述发动机的输出轴上；

大皮带轮，设置在所述转轴上，所述大皮带轮和所述小皮带轮上套有皮带。

作为进一步的技术方案，所述离心飞轮垂直于地面设置。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明中，在驱动件和储能件之间加设了传动机构，可减小驱动离心飞轮时的耗能，进而提高整体的发电效率。由驱动件带动转轴转动，转轴上设置有离心飞轮进行储能，并向储能件进行输出，离心飞轮的固定在转轴上，通过可以配重的带有倾角的多叶片设计，一方面通过升力减少重量，减少能量损耗；通过叶片配重增加转动惯量、扭矩和离心势能，提升发电量，另外，设计第二动力源—磁力，即在离心飞轮上安装有永磁体一，永磁体一随离心飞轮转动，在其一侧布置有固定的安装座一，安装座一上设置有与永磁体一相对应的永磁体二，根据转轴实际的转动方向，可调整永磁体一和永磁体二之间为斥力还是引力，以力的方向朝向转轴转向为准，如此可对离心飞轮起到助推的作用，加大离心飞轮的转矩，提高其势能，提高发电效率。

除此上述方式外，储能件还外接有风力、水力等形式进行储能，以进一步提高发电效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明去掉预制舱体后结构示意图；

图3为本发明中安装座一、环形座和安装座二***结构示意图；

图4为本发明中离心飞轮结构示意图。

图中： 1、机架，2、驱动件，3、储能件，4、传动机构，5、转轴，6、离心飞轮，7、永磁体一，8、安装座一，9、永磁体二，10、永磁体三，11、安装座二，12、铁芯，13、环形座，14、电磁体，15、永磁体四，16、发动机，17、小皮带轮，18、大皮带轮，19、预制舱体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

如图1~图4所示，本实施例提出了一种离心飞轮发储一体化装置，包括，

机架1；

驱动件2，设置在机架1上；

储能件3，设置在机架1上；

传动机构4，驱动件2与传动机构4驱动连接，传动机构4连接在储能件3上。

本实施例中，为了解决相关技术中飞轮发电机发电效率不够高的问题，在驱动件2和储能件3之间加设了传动机构4，可减小驱动离心飞轮6时的耗能，进而提高整体的发电效率。驱动件2可选用电动机，储能件3可选用发电机及蓄能装置，由电机驱动传动机构4，再由传动机构4来带动发电机发电。

进一步，传动机构4包括，

转轴5，转动设置在机架1上，一端连接在驱动件2的输出端，另一端连接在储能件3的输入端；

离心飞轮6，设置在转轴5上；

永磁体一7，有多个，均匀设置在离心飞轮6的一侧；

安装座一8，设置在机架1上；

永磁体二9，有多个，均匀设置在安装座一8上，多个永磁体二9分别与多个永磁体一7相对应。

本实施例中，传动机构4的具体工作原理为：由驱动件2带动转轴5转动，转轴5上设置有离心飞轮6进行储能，并向储能件3进行输出，离心飞轮6的固定在转轴上，通过可以配重且带有倾角的多叶片设计，一方面通过升力减少重量，减少耗能；另一方面通过叶片配重增加转动惯量、扭矩和离心势能，提升发电量；另外，设计第二动力源——磁力，即在离心飞轮6上安装有永磁体一7，永磁体一7随离心飞轮6转动，在其一侧布置有固定的安装座一8，安装座一8上设置有与永磁体一7相对应的永磁体二9，根据转轴5实际的转动方向，可调整永磁体一7和永磁体二9之间为斥力还是引力，以力的方向朝向转轴5转向为准，如此可对离心飞轮6起到助推的作用，加大离心飞轮6的转矩，提高其势能，提高发电效率。

除此上述方式外，驱动件2还可以接有新能源（光伏发电、风力发电）所产生的电能来进行驱动，一方面可以解决目前新能源发电的间歇性、不稳定问题，另一方面还可以通过离心飞轮发储装置，通过离心飞轮6进行存储和输出，进而输出连续稳定的电能，解决新能源电能间歇性、不稳定的特性和弃风弃光的问题；解决电网的调频调峰的问题。

储能件3可选用发电机，依据离心飞轮6的大小、数量，选择各种规格的（永磁）发电机，发电机可选择：低转速、高发电或优发电的电能转化率；规格可以包括500W、1000W、2000W、5000W、10000W、50000W、100000W等瓦数。

实施例2

进一步，永磁体一7和永磁体二9均倾斜设置，且两者的倾斜角相同。

本实施例中，基于实施例1的构思，将永磁体一7和永磁体二9设计为倾斜设置，为的是让永磁体一7和永磁体二9产生的力的方向更靠近于离心飞轮6的转向，使得离心飞轮6受到的力更大，以达到最佳的助推效果，给离心飞轮6施加的转矩达到最大。

实施例3

进一步，传动机构4还包括，

永磁体三10，离心飞轮6至少设置有两个，永磁体三10有多个，均匀设置在离心飞轮6的另一侧，两个离心飞轮6上的永磁体三10两两相对且磁极相反；

安装座二11，设置在机架1上；

铁芯12，有多个，均设置在安装座二11上，每相对的两个永磁体三10之间均有一个铁芯12。

本实施例中，基于实施例1的构思，还在两离心飞轮6之间设置了铁芯12，相对的两个永磁体三10之间形成闭合磁场，离心飞轮6转动后，依据磁生电原理，铁芯12可切割磁场生电，可将该部分电能输入到储能件3中，提高发电量。

实施例4

进一步，传动机构4还包括，

环形座13，设置在机架1上，罩在离心飞轮6***；

电磁体14，设置在环形座13内壁上；

永磁体四15，设置在离心飞轮6的周向侧壁上，与电磁体14之间留有间隙。

本实施例中，基于实施例3的构思，还在离心飞轮6的***布置一个环形座13，环形座13内壁的电磁体14可由脉冲信号发生器提供以脉动电流，而脉冲信号发生器可由实施例3中产生的电能进行供电，在每个永磁体四15因为离心飞轮6的转动而经过电磁体14所在的位置时，脉动电流被施加，即间断开启电磁体14，减少电能消耗，电磁体14通电后可与永磁体四15之间产生斥力或引力，沿离心飞轮6的旋转方向进一步将转矩施加于离心飞轮6，提高其惯性。

此外，传动机构4中转轴5的形状可为实心圆形、实心四方形、实心六方形、实心八角形等结构，可设计多种形状的动力传动轴，方便安装离心飞轮6和与储能件3的发电机对接发电。

进一步，永磁体四15倾斜设置。

本实施例中，与永磁体一7和永磁体二9倾斜设置同理，为的是让斥力或引力的方向更靠近离心飞轮6的旋转方向，加大对离心飞轮6的作用力，进而加大对离心飞轮6提供的转矩。

实施例5

进一步，驱动件2包括，

发动机16，设置在机架1上；

小皮带轮17，设置在发动机16的输出轴上；

大皮带轮18，设置在转轴5上，大皮带轮18和小皮带轮17上套有皮带。

本实施例中，基于实施例1的构思，驱动件2具体可选择电机或发电机，经过皮带传动带动转轴5转动。由于小皮带轮17和大皮带轮18的半径不同，它们之间产生了一个力臂大小不同的杠杆效应，这个杠杆效应可以将小皮带轮17施加的拉力扩大到大皮带轮18上，从而使大皮带轮18转动的加速度增加，进而使转轴5加速转动，提升发电效果。

此外，皮带轮可设计成单皮带轮、多皮带轮、三皮带轮和其他适合使用的皮带轮和皮带。

进一步，离心飞轮6垂直于地面设置。

此外，永磁体一7、永磁体三10和永磁体四15都可以布置在离心飞轮6的边缘处，以起到配重作用，加强离心飞轮6的离心作用，进一步提高其惯性势能。

根据设计容量，还可设计各种容量等级的预制舱体19，主要包括机架装载部分、传动机构装载部分、储能件装载部分，除了作为外壳的作用外，还需要结实、耐用，可以防止离心飞轮6旋转时，可能导致的损失风险。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种离心飞轮发储一体化装置，其特征在于，包括，

机架（1）；

驱动件（2），设置在所述机架（1）上；

储能件（3），设置在所述机架（1）上；

传动机构（4），所述驱动件（2）与所述传动机构（4）驱动连接，所述传动机构（4）连接在所述储能件（3）上；

所述传动机构（4）包括，

转轴（5），转动设置在所述机架（1）上，一端连接在所述驱动件（2）的输出端，另一端连接在所述储能件（3）的输入端；

离心飞轮（6），设置在所述转轴（5）上；

永磁体一（7），有多个，均匀设置在所述离心飞轮（6）的一侧；

安装座一（8），设置在所述机架（1）上；

永磁体二（9），有多个，均匀设置在所述安装座一（8）上，多个所述永磁体二（9）分别与多个所述永磁体一（7）相对应；

永磁体三（10），所述离心飞轮（6）至少设置有两个，所述永磁体三（10）有多个，均匀设置在所述离心飞轮（6）的另一侧，两个所述离心飞轮（6）上的所述永磁体三（10）两两相对且磁极相反；

安装座二（11），设置在所述机架（1）上；

铁芯（12），有多个，均设置在所述安装座二（11）上，每相对的两个所述永磁体三（10）之间均有一个所述铁芯（12）。

2.根据权利要求1所述的一种离心飞轮发储一体化装置，其特征在于，所述永磁体一（7）和所述永磁体二（9）均倾斜设置，且两者的倾斜角相同。

3.根据权利要求1所述的一种离心飞轮发储一体化装置，其特征在于，所述传动机构（4）还包括，

环形座（13），设置在所述机架（1）上，罩在所述离心飞轮（6）***；

电磁体（14），设置在所述环形座（13）内壁上；

永磁体四（15），设置在所述离心飞轮（6）的周向侧壁上，与所述电磁体（14）之间留有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种离心飞轮发储一体化装置，其特征在于，所述永磁体四（15）倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的一种离心飞轮发储一体化装置，其特征在于，所述驱动件（2）包括，

发动机（16），设置在所述机架（1）上；

小皮带轮（17），设置在所述发动机（16）的输出轴上；

大皮带轮（18），设置在所述转轴（5）上，所述大皮带轮（18）和所述小皮带轮（17）上套有皮带。

6.根据权利要求1所述的一种离心飞轮发储一体化装置，其特征在于，所述离心飞轮（6）垂直于地面设置。