[发明专利]一种储能和驱动集成装置

权利要求书

1.一种储能和驱动集成装置，其特征在于：所述的装置包括变流器(2)、储能开关(4)、励磁电源(3)、励磁开关(5)、储能电动机(6)、入端联轴器(7)、储能驱动电机(100)、出端联轴器(18)、负载转轴(19)、负载传动轮(20)，以及转速传感器(21)；变流器(2)通过储能开关(4)与储能电动机(6)电气连接；储能电动机(6)的输出轴通过入端联轴器(7)与储能驱动电机(100)的主动轴联接；励磁电源(3)通过励磁开关(5)与储能驱动电机(100)的电刷(9)联接；负载传动轮(20)通过出端联轴器(18)与储能驱动电机(100)的从动轴(17)联接，同速转动；转速传感器(20)安装在负载转轴(19)的伸出端；转速传感器(20)测量得到的负载传动轮转速信息传至励磁电源(3)；储能驱动电机(100)包括主动轴(8)、电刷(9)、滑环(10)、飞轮(11)、主动转子(12)、转子铁芯(13)、励磁绕组(14)、从动转子(15)、导电层(16)，以及从动轴(17)；飞轮(11)与主动转子(12)同轴安装，主动轴(8)和从动轴(17)安装在同一轴线，主动转子(12)和从动转子(15)能够分别独立转动；电刷(9)与滑环(10)摩擦接触，滑环(10)安装在主动轴(8)上或从动轴(17)上，将来自于励磁电源(3)的电流引入电机励磁绕组。

2.根据权利要求1所述的储能和驱动集成装置，其特征在于：所述的储能和驱动集成装置具有加速储能和驱动负载两种工作模式；在加速储能模式中，所述的储能开关(4)闭合、励磁开关(5)断开，变流器(2)控制储能电动机(6)带动储能驱动电机(100)的主动转子(12)和飞轮(11)从静止逐渐加速，将电能量以动能形式存储起来；在驱动负载模式中，所述的储能开关(4)断开、励磁开关(5)闭合，励磁电源(3)向励磁绕组(14)提供励磁电流，在储能驱动电机(6)的主动转子(12)与从动转子(15)之间气隙中建立磁场，并在储能驱动电机(6)的所述两个转子中产生电磁转矩，使从动转子(15)和负载传动轮(20)加速、主动转子(12)和飞轮(11)减速，将储存的能量直接以负载传动轮(20)带动负载运动的形式释放出去。

3.根据权利要求2所述的储能和驱动集成装置，其特征在于：所述的储能和驱动集成装置处于加速储能工作模式时，首先所述的储能电动机(6)带动储能驱动电机(100)的主动转子(12)和飞轮(11)从静止加速到满足储能要求的指定旋转速度，并保持匀速旋转，然后变流器(2)和储能电动机(6)停止工作，励磁电源(3)开始工作，并向励磁绕组(14)馈入电流；励磁电源(3)根据负载的转速指令和转速传感器(21)的反馈信息控制馈入励磁绕组(14)电流的大小，励磁绕组(14)在主动转子(12)和从动转子(15)之间的气隙中建立磁场，在导电层(16)中产生涡流，进而在主动转子(12)和从动转子(15)中产生电磁转矩，使主动转子(12)和飞轮(11)减速，从动转子(15)和负载传动轮(20)加速，从动转子(15)和负载传动轮(20)达到指定的速度后完成一个工作周期；完成一个工作周期后，励磁绕组(14)停止工作，励磁开关(5)断开，储能开关(4)闭合，接通储能电动机(6)带动储能驱动电机(100)的主动转子(12)和飞轮(11)重新加速储能至指定的旋转速度，为下一次驱动负载做准备。

4.根据权利要求3所述的储能和驱动集成装置，其特征在于：所述的主动转子(12)和飞轮(11)减速，从动转子(15)和负载传动轮(20)加速的能量转换过程中，从动转子(15)和负载传动轮(20)的转速始终小于或等于主动转子(12)和与之同轴安装的飞轮(11)的转速。

5.根据权利要求1所述的储能和驱动集成装置，其特征在于：所述的储能驱动电机(100)中，所述的主动转子(12)为外转子、从动转子(15)为内转子，或者所述的主动转子(12)为内转子、从动转子(15)为外转子。

6.根据权利要求1所述的储能和驱动集成装置，其特征在于：所述的储能驱动电机(100)中，所述的励磁绕组(14)设置在主动转子(12)上，导电层(16)敷设在从动转子(15)上，或者励磁绕组(14)设置在从动转子(15)上、导电层(16)敷设在主动转子表面。