[实用新型]一种磁悬浮机械储能系统

说明书

一种磁悬浮机械储能系统，包括转子、安装于转子上的三个磁极、安装于转子上的支撑轮、安装于固定腔体上的三个线圈、用于转子和固定腔体间无线能量传输的发电机、以及抽真空设备和变流设备。磁悬浮机械储能系统存储能量时，通过变流设备(5)的控制，从电网吸收能量，由第一线圈(17)和第一磁极(18)组成的直线电机驱动转子转动，增加存储的动能。当磁悬浮机械储能系统释放能量时，由第一线圈(17)和第一磁极(18)组成的直线电机工作于发电机状态，所发出的电能通过变流设备回馈电网。第一线圈(17)和第一磁极(18)的相互作用将转子悬浮；第二线圈(19)和第二磁极(20)、第三磁极(21)与第三线圈(24)的相互作用对转子定位。

技术领域

本实用新型涉及一种大型磁悬浮机械储能系统。

背景技术

机械储能，也称飞轮储能，是一种机电能量转换的储能装置，利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。需要能量时，飞轮减速运行，将存储的能量释放出来。它具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点，因而得到了广泛的关注。

随着风能、太阳能等新能源的规模化开发和利用，对于大型储能需求迫切。但是，目前的储能通常具有效率低，成本高，对环境不友好，反应较慢等缺点，飞轮储能虽然具备反应快，对环境友好，效率高的优势，但是其储存容量通常有限，因为飞轮通常需要运行在较高的旋转速度，而目前的材料通常强度有限无法承受高速旋转带来的离心力和环向应力。这些因素限制了飞轮储能向兆瓦级大型储能方向发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种大型磁悬浮机械储能系统。所述的磁悬浮机械储能系统包括：转子、固定腔体、第一磁极、第二磁极、第三磁极、支撑轮、第一线圈、第二线圈、第三线圈、用于转子和固定腔体间无线能量传输的发电机，以及抽真空设备和变流设备。所述的第一磁极、第二磁极、第三磁极安装于转子上。所述的第一线圈、第二线圈和第三线圈安装于固定腔体上。转子位于固定腔体内，发电机、抽真空设备与变流设备与固定腔体连接，放置在环形固定腔体外的任意位置。第一线圈与第一磁极位置对应，第二磁极与第二线圈位置对应、第三磁极与第三线圈位置对应。所述的支撑轮安装于转子上，起到固定转子位置的作用。

所述的转子为环形结构。

当磁悬浮机械储能系统需要存储能量时，通过变流设备的控制，从电网吸收能量，由第一磁极和第一线圈组成的直线电机进行驱动，使得转子加速转动，从而增加所存储的动能；当磁悬浮机械储能系统需要释放能量时，由所述的第一磁极和第一线圈组成的直线电机工作于发电机状态，所发出的电能通过变流设备回馈电网。所述的第一磁极和第一线圈的相互作用还起到将转子悬浮的作用，从而减小转子与固定腔体间的摩擦。所述的第二磁极与第二线圈的相互作用，以及第三磁极与第三线圈的相互作用均起到对转子定位的作用，从而避免转子与固定腔体间的摩擦。发电机将电能无线传输到转子，用于转子中用电负荷部件的供电。转子中的用电负荷部件包括第一磁极、第二磁极及其传感器、控制设备、通信设备等。抽真空设备用于将转子与固定腔体之间的空隙抽成真空状态，从而减小转子运行时的风阻。

所述的转子可由一整个圆形转子组成，也可以仅为一段或数段弧形转子首尾相连组成，多段之间的连接方式可以硬性连接，也可以柔性连接。

所述的第一磁极、第二磁极、第三磁极和第一线圈、第二线圈、第三线圈中的一个或多个可由直流励磁线包或永磁体组成，也可由直流励磁线包和永磁磁体共同组成。

所述的第一磁极、第二磁极和第三磁极可分别沿环形转子的顶部、左侧面，以及右侧面全部铺设，也可以将第一磁极，第二磁极和第三磁极分割成数段，分别间隔铺设在转子的顶部、左侧面和右侧面。第一磁极，第二磁极和第三磁极可单排布置，也可以多排布置。

所述的第二磁极与第三磁极均可以由定位轮替代，此时，安装在固定腔体上对应的第二线圈与第三线圈也替换成对应的导轨。