[实用新型]一种带有永磁轴承和止推轴承的飞轮储能装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电能转换与存储技术领域，具体来说，涉及一种带有永磁轴承和止推轴承的飞轮储能装置。

背景技术

飞轮储能装置具有电能转换效率高、充放电快捷、不受地理环境的限制、不污染环境、单位质量储能密度大等突出优势，可以用于电力调峰、电动汽车飞轮电池、不间断供电、电磁炮、电化学炮和大功率电焊机等领域。目前飞轮技术正超着高速化、大功率方向发展。立式永磁悬浮轴承和枢轴宝石轴承飞轮储能装置为一类经典结构，倍受学术界关注。为抑制转子振动，国内外的飞轮储能装置多使用滑块式阻尼器、悬吊式阻尼器或者摆动式油膜阻尼器，以便使转子具有良好的动态特性。但是，在轴系中引入油膜阻尼器，会导致飞轮结构复杂、成本较高。大储能量飞轮迫切需要提高永磁轴承的承载能力，这就迫使增大当前广泛采用的永磁轴承的尺寸。但是，大尺寸单环永磁轴承，由于受稀土永磁材料的强度极限的制约，难以在高速工况下运转。传统型的高速枢轴宝石轴承，在较大承载力下易产生裂纹而失效，这就迫切需要提出新型的低功耗轴向止推轴承。立式永磁悬浮轴承和枢轴宝石轴承飞轮储能装置还存在一个固有技术缺陷：通过低阶临界转速时，容易发生大幅度振动而失稳。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种带有永磁轴承和止推轴承的飞轮储能装置，使得飞轮本体能够顺利地通过低阶临界转速，不会发生大幅度振，使整个飞轮储能装置具有良好的动态特性。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的带有永磁轴承和止推轴承的飞轮储能装置，包括上轴、下轴、飞轮本体、由上磁环和下磁环组成的永磁轴承、电机、轴承座、阻尼器和由机架构成的容器，上轴、下轴、飞轮本体、永磁轴承、电机、轴承座、阻尼器位于容器中；所述的飞轮本体的上部设有上轴, 下部设有下轴,电机的转子与上轴连接，电机的定子固定在机架上，下轴的底端设有球头，球头位于轴承座顶端的凹槽中，并且轴承座浸没在润滑油中；所述的飞轮本体的底面的圆环槽中放置永磁轴承的上磁环，永磁轴承的下磁环位于机架上；所述的阻尼器为涡流阻尼器，涡流阻尼器包括阻尼器定子和阻尼器转子，阻尼器定子包括由外向内依次贴合连接的定子外绝磁环、定子外永磁环、定子中绝磁环、定子中永磁环、定子内绝磁环和定子内永磁环，阻尼器定子嵌在上软磁环的圆环槽中，上软磁环固定在机架上；阻尼器转子包括由外向内依次贴合连接的转子外绝磁环、转子外永磁环、转子中绝磁环、转子内永磁环和转子内绝磁环，阻尼器转子嵌在飞轮本体上部的圆环槽中，并且转子外绝磁环的上端面与定子外永磁环的下端面相对，转子外永磁环的上端面与定子中绝磁环的下端面相对，转子中绝磁环的上端面与定子中永磁环的下端面相对，转子内永磁环的上端面与定子内绝磁环的下端面相对，转子内绝磁环的上端面与定子内永磁环的下端面相对；所述的定子外永磁环、定子中永磁环和转子内永磁环S极到N极的指向均为从上向下，或者均为从下向上；定子内永磁环和转子外永磁环S极到N极的指向均为从下向上，或者均为从上向下；定子内永磁环S极到N极的指向和定子外永磁环S极到N极的指向相反。

进一步，所述的永磁轴承的上磁环S极到N极的指向为从上向下，或者从下向上，永磁轴承的下磁环S极到N极的指向与永磁轴承的上磁环S极到N极的指向相反。

进一步，所述的带有永磁轴承和止推轴承的飞轮储能装置，还包括碰摩保护装置，碰摩保护装置包括青铜环和聚四氟乙烯保护环，青铜环套装在上轴的外侧，聚四氟乙烯保护环固定在机架上，并且聚四氟乙烯保护环的内壁和青铜环的外壁相对应。

进一步，所述的轴承座的凹槽的表面和球头的表面分别设置有碳化钛膜涂层、或者氮化钛膜涂层、或者钛膜涂层、或者金刚石膜涂层。