[发明专利]卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及飞轮储能领域，特别涉及一种卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置。

背景技术

飞轮储能是指电能和动能之间相互转换的储能方式，作为电动机时飞轮速度增加将电能转换为机械能，作为发电机时机械能转换为电能，当飞轮空闲运转时，飞轮储能电源系统的运行损耗较小。

相关技术中，可以通过增加飞轮的角速度或质量来提高飞轮的储存能量，但通过增加飞轮的角速度来增加转动惯量，对材料的要求较高，成本增加；通过增加飞轮的质量来增加转动惯量，对支撑系统和电机的要求较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置，该卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置结构简单可靠、充放电效率高。

根据本发明的卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置，包括：底座，所述底座上设置有在前后方向间隔开的前端盖和后端盖；定子轴，所述定子轴沿前后方向延伸，且所述定子轴的前端固定在所述前端盖上，所述定子轴的后端固定在所述后端盖上；

定子组件，所述定子组件固定在所述定子轴上，所述定子组件包括：定子铁芯以及缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈；

储能外转子，所述储能外转子设置在所述定子轴的外周且包括：前段部、中段部和后段部，所述中段部的外径大于所述前段部的外径和所述后段部的外径，所述中段部的内壁面上设置有永磁铁贴片，所述永磁体贴片与所述定子组件正对；

前径向永磁偏置磁悬浮轴承和后径向永磁偏置磁悬浮轴承，所述前径向偏置磁悬浮轴承设置在所述前端盖上且与所述前段部正对以将所述前段部支撑在所述壳体上，所述后径向永磁偏置磁悬浮轴承设置在所述后端盖上且与所述后段部正对以将所述后段部支撑在所述壳体上；

前轴向磁悬浮轴承和后轴向磁悬浮轴承，所述前轴磁悬浮轴承设置在所述前端盖上且与所述前段部的端面正对以限制所述储能外转子向后移动，所述后轴向磁悬浮轴承设置在所述后端盖上且与所述后段部的端面正对以限制所述储能外转子向前移动；

前机械应急轴承和后机械应急轴承，所述前机械应急轴承设置在所述前段部与所述定子轴之间，所述后机械应急轴承设置在所述后段部与所述定子轴之间，所述前机械应急轴承和所述后机械应急轴承用于在所述前轴向磁悬浮轴承和所述后轴向磁悬浮轴承失效后支撑所述储能外转子；以及

应急供电装置，所述应急供电装置与所述定子线圈相连以在所述定子线圈断电后为储能飞轮控制器、所述前径向永磁偏置磁悬浮轴承和所述后径向永磁偏置磁悬浮轴承、所述前轴向磁悬浮轴承和所述后轴向磁悬浮轴承的磁悬浮轴承控制器供电。

根据本发明的卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置，通过将储能装置与电机外转子集成在一起(即，本发明中的储能外转子)，使得卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置结构简单可靠、且成本低，频繁充放电效率高、转矩脉动小。

此外，储能外转子的两端分别由前径向永磁偏置磁悬浮轴承和后径向永磁偏置磁悬浮轴承支撑、且储能外转子的内部设计机械应急保护轴承，使得卧式外转子磁悬浮飞轮储能装置的承载能力提高，可承受大质量的转动惯量体，降低了对储能外转子材料的要求，储能外转子的存储能量大，可靠性高、使用寿命长。

根据本发明的一个实施例，所述定子轴的中心设置有水冷通道，所述水冷通道沿所述定子轴的轴线方向延伸且贯通所述定子轴。

根据本发明的一个实施例，所述定子轴的外周设置有冷却水箱，所述冷却水箱分别位于所述定子组件的前侧和后侧。

根据本发明的一个实施例，所述水冷通道与所述冷却水箱连通。

根据本发明的一个实施例，所述应急供电装置的输入端与所述定子线圈相连，所述应急供电装置的输出端与所述飞轮控制器和所述磁悬浮轴承控制器相连。

根据本发明的一个实施例，还包括：前预紧力机构，所述前预紧力机构包括：前固定基座套筒和前外圈挡圈，所述前固定基座套筒一端通过第一紧固件固定在所述定子轴上，所述前固定基座套筒的另一端止抵所述前机械应急轴承的内圈，所述前外圈挡圈通过第二紧固件固定在所述储能外转子上且止挡所述前机械应急轴承的外圈。

根据本发明的一个实施例，所述前固定基座套筒包括：第一基座和第二基座，所述第一基座的一端通过所述第一紧固件固定在所述定子轴上，所述第二基座的一端止抵所述前机械应急轴承的内圈；

所述前预紧力机构还包括：第三紧固件，所述第三紧固件穿设所述第一基座的另一端以止抵所述第二基座的另一端，其中所述第三紧固件与所述第一基座的所述另一端螺纹配合。