[发明专利]内定子式高温超导飞轮储能系统及储能方法

权利要求书

1.内定子式高温超导飞轮储能系统，其特征在于，包括：

主体支架(2)；

真空储能仓(1)，固定于所述主体支架(2)上；所述真空储能仓(1)的上壁设有向内凹的上滑槽(5)，下壁设有向内凹的下滑槽(28)；

储能飞轮(6)，置于所述真空储能仓(1)内；所述储能飞轮(6)上沿旋转轴线(27)设有径向对称的直流无刷电机转子(20)和径向对称的径向下永磁体(7)，所述储能飞轮(6)上沿旋转轴线(27)的径向对称设有轴向永磁体(18)；

上升降模块(4)，沿上导轨(19)滑动设于所述上滑槽(5)内；所述上升降模块(4)上沿旋转轴线(27)径向对称的设有直流无刷电机定子(21)；所述上升降模块(4)内设有上腔体(26)，所述上腔体内沿旋转轴线(27)设有轴向上超导体(22)，所述上升降模块(4)上还设有与所述上腔体(26)连通的上进液管(25)和上出液管(24)；以及

下升降模块(11)，沿下导轨(9)滑动设于所述下滑槽(28)内；所述下升降模块(11)内设有下腔体(15)，所述下腔体内设有沿旋转轴线(27)径向对称的径向下超导体(8)、沿旋转轴线(27)的轴向下超导体(16)和轴向下永磁体(17)；所述下升降模块(11)上还设有与所述下腔体(15)连通的下进液管(10)和下出液管(12)；

其中，所述直流无刷电机定子(21)与所述直流无刷电机转子(20)对应构成所述储能飞轮(6)的换能部分；所述径向下永磁体(7)与所述径向下超导体(8)对应为所述储能飞轮(6)提供径向悬浮力；所述轴向上超导体(22)、所述轴向下超导体(16)、所述轴向下永磁体(17)，与对应的所述轴向永磁体(18)对应为所述储能飞轮(6)提供形成轴向悬浮力。

2.如权利要求1所述的内定子式高温超导飞轮储能系统，其特征在于，所述储能飞轮(6)包括连接轴(62)、设于所述连接轴的上方的上叶片(61)和设于所述连接轴(62)下方的下叶片(63)；所述连接轴(62)的轴线与所述储能飞轮(6)的旋转轴线(27)垂直，所述轴向永磁体(18)对称设于所述连接轴(62)的上下两侧；所述上叶片(61)设于所述上滑槽(5)的外侧，所述直流无刷电机转子(20)对称的设于所述上叶片(61)朝向所述上滑槽(5)的一侧；所述下叶片(63)设于所述下滑槽(28)的外侧，所述径向下永磁体(7)对称的设于所述下叶片(63)朝向所述下滑槽(28)的一侧。

3.如权利要求1所述的内定子式高温超导飞轮储能系统，其特征在于，所述上导轨(19)的两端分别连接在所述主体支架(2)和所述上滑槽(5)的槽底；所述下导轨(9)的两端分别连接在所述主体支架(2)和所述下滑槽(28)的槽顶；所述上导轨(19)和所述下导轨(9)均为直线滑轨。

4.如权利要求1所述的内定子式高温超导飞轮储能系统，其特征在于，所述轴向下永磁体(17)与所述轴向下超导体(16)设置在所述下升降模块(11)的朝向所述轴向永磁体(18)的一侧。

5.如权利要求1所述的内定子式高温超导飞轮储能系统，其特征在于，所述真空储能仓(1)内还设有监测所述储能飞轮(6)位置高度的距离传感器(3)。

6.如权利要求1所述的内定子式高温超导飞轮储能系统，其特征在于，所述真空储能仓(1)内还设有支撑所述储能飞轮(6)的支撑块(14)。

7.一种基于如权利要求1-6任一项所述的内定子式高温超导飞轮储能系统的储能方法，其特征在于，所述储能方法包括：

上下移动上升降模块(4)和下升降模块(11)，使下升降模块(11)所处位置与对应的径向下永磁体(7)最远，使上升降模块(4)所处位置与对应的轴向永磁体(18)最近；

在上腔体(26)和下腔体(15)内通入液氮，提供超导环境；

调整上升降模块(4)的位置，使上升降模块(4)的轴向上超导体(22)与适配的轴向永磁体(18)对应为储能飞轮(6)提供轴向悬浮拉力；

调整下升降模块(11)的位置，使下升降模块(11)的轴向下超导体(16)与适配的轴向下永磁体(17)组成混合块，并与轴向永磁体(18)对应为储能飞轮(6)提供轴向悬浮斥力，所述径向下永磁体(7)与所述径向下超导体(8)对应为所述储能飞轮(6)提供径向悬浮斥力，使储能飞轮(6)处于悬浮状态；

直流无刷电机定子(21)通电，通过直流无刷电机转子(20)带动储能飞轮(6)转动；使电能转化为储能飞轮(6)的动能；

所述储能飞轮(6)处于真空无摩擦转动，实现储能。