[发明专利]内定子式高温超导飞轮储能系统及储能方法

说明书

本发明提供了一种内定子式高温超导飞轮储能系统及储能方法，属于飞轮储能技术领域，包括主体支架、真空储能仓、储能飞轮、上升降模块以及下升降模块，储能飞轮置于真空储能仓内；储能飞轮设有径向对称的直流无刷电机转子和径向对称的径向下永磁体，储能飞轮上径向对称设有轴向永磁体；上升降模块上径向对称的设有直流无刷电机定子；上升降模块的上腔体内沿旋转轴线设有轴向上超导体；下升降模块的下腔体内设有径向对称的径向下超导体和沿旋转轴线的轴向下超导体。本发明通过轴向悬浮拉力、轴向悬浮斥力以及径向斥力，保证储能飞轮径向和轴向的位置，使储能飞轮稳定地工作。

技术领域

本发明属于飞轮储能技术领域，更具体地说，是涉及一种内定子式高温超导飞轮储能系统及储能方法。

背景技术

飞轮储能技术，作为一种纯机械式的、环境友好型的能量储存与释放装置，其与传统能量储存系统相比具有许多优势。例如与蓄电池相比其寿命长，伴随着充放电次数的增加，不会产生明显的容量衰减，可实现短时间、大功率放电，没有环境污染等。其主要可用于需要频繁充放电的系统，如在铁路机车制动与提速的过程中，其作为牵引网的能量补充，还可用于需要大功率脉冲放电的系统。

飞轮储能系统主要分为机械轴承飞轮储能、电磁轴承飞轮储能以及高温超导飞轮储能。尽管随着技术的发展现代精密加工技术已经取得了长足的发展，机械轴承转动时的损耗也已经很小，但在飞轮储能系统运行中，其摩擦力造成的损耗依然占据着非常大的部分，特别对于需要长时间进行能量储存的场景。对于采用电磁悬浮轴承的飞轮储能系统，由于其所需复杂的控制系统来实现飞轮的稳定运行，因此其控制系统的成本以及控制系统的耗能也影响着其发展。相比而言，高温超导磁悬浮系统具有无源自稳定的特性，因此高温超导磁悬浮飞轮储能系统既克服了传统机械轴承摩擦损耗的问题，也克服了电磁悬浮需要复杂控制系统而带来的不便。

但是，目前的超导飞轮储能系统，大多采用外定子内转子的方式，悬浮力方式单一，且提供的悬浮力具有局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内定子式高温超导飞轮储能系统，能够实现简化设备结构，减少故障率，提高悬浮力，同时能够提高储能转子工作的稳定性。

第一方面，为实现上述目的，提供一种内定子式高温超导飞轮储能系统，包括：

主体支架；

真空储能仓，固定于所述主体支架上；所述真空储能仓的上壁设有向内凹的上滑槽，下壁设有向内凹的下滑槽；

储能飞轮，置于所述真空储能仓内；所述储能飞轮上沿旋转轴线设有径向对称的直流无刷电机转子和径向对称的径向下永磁体，所述储能飞轮上沿旋转轴线的径向对称设有轴向永磁体；

上升降模块，沿上导轨滑动设于所述上滑槽内；所述上升降模块上沿旋转轴线径向对称的设有直流无刷电机定子；所述上升降模块内设有上腔体，所述上腔体内沿旋转轴线设有轴向上超导体，所述上升降模块上还设有与所述上腔体连通的上进液管和上出液管；以及

下升降模块，沿下导轨滑动设于所述下滑槽内；所述下升降模块内设有下腔体，所述下腔体内设有沿旋转轴线径向对称的径向下超导体、沿旋转轴线的轴向下超导体和轴向下永磁体；所述下升降模块上还设有与所述下腔体连通的下进液管和下出液管；

其中，所述直流无刷电机定子与所述直流无刷电机转子对应构成所述储能飞轮的换能部分；所述径向下永磁体与所述径向下超导体对应为所述储能飞轮提供径向悬浮力；所述轴向上超导体、所述轴向下超导体、所述轴向下永磁体与所述轴向永磁体对应为所述储能飞轮提供轴向悬浮力。