一种新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110165821A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910384604.3(22)申请日2019.05.09(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人张维煜杨启富程烨东朱熀秋(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02K7/09(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图7页(54)发明名称一种新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置(57)摘要本发明公开了一种新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，由外壳形成真空腔，真空腔内上端是通过托架与外壳固定连接的三自由度磁轴承，其包括径向磁轴承、轴向磁轴承和永磁体；三自由度磁轴承的下端为飞轮转子，单绕组外转子无轴承电机位于飞轮转子的下端，其转子装嵌在飞轮转子下表面的环形凹槽内，定子通过支架固定在外壳下端，因此通过三自由度磁轴承配合单绕组外转子无轴承电机实现了飞轮转子的五自由度平衡，简化了控制方式，提高了集成度；外壳上端设有一卧式复合真空泵，真空泵为左右镜像对称的双转子结构，提高了真空度和抽速。CN110165821ACN110165821A权利要求书1/1页1.一种新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，包括双转子复合真空泵(3)，所述双转子复合真空泵(3)横卧于外壳(1)上端，外壳(1)内部从上到下依次设有三自由度磁轴承(5)、飞轮转子(6)以及单绕组外转子无轴承电机(7)，三自由度磁轴承(5)、单绕组外转子无轴承电机(7)分别与外壳(1)内表面上下端固定，三自由度磁轴承(5)和飞轮转子(6)之间设有间隙，单绕组外转子无轴承电机(7)和飞轮转子(6)固连。2.根据权利要求1所述新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，所述双转子复合真空泵(3)是两端镜像对称的双转子结构，前级为涡轮式、后级为牵引式的复合真空泵。3.根据权利要求2所述新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，所述双转子复合真空泵(3)包括泵定子(31)和泵转子(32)，所述泵转子(32)包括对称结构的泵转子轴(321)，泵转子轴(321)一端为圆台状，靠近泵转子轴(321)中间部分对称设有前级涡轮动叶片(322)，泵转子轴(321)两端部对称设有后级牵引螺旋叶片(323)，所述泵定子(31)包括前级涡轮定叶片(314)，前级涡轮定叶片(314)与前级涡轮动叶片(322)间隔排列，前级涡轮定叶片(314)固定在泵定子外壳(311)内表面上。4.根据权利要求1所述新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，所述三自由度磁轴承(5)由圆心沿径向向外依次为径向磁轴承(51)、内侧偏置永磁体(531)，内侧轴向磁轴承、外侧偏置永磁体(532)、外侧轴向磁轴承。5.根据权利要求4所述新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，所述径向磁轴承(51)包括径向磁轴承铁芯(511)，径向磁轴承铁芯(511)中间为圆桌状凸台，外部是截面为L形的凸台，L形凸台与圆桌状凸台之间设有间隙，且L形凸台均匀设有n个开口，n≥3。6.根据权利要求4所述新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，所述内侧、外侧轴向磁轴承的铁芯的凸台匀设有n个开口，内侧、外侧轴向磁轴承铁芯凸台的开口径向上位于同一条直线，n≥3。7.根据权利要求1或4所述新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，所述飞轮转子(6)飞轮盘(61)的上表面设有环形凸台(62)，环形凸台(62)与L形凸台和圆桌状凸台之间的间隙配合，飞轮盘(61)下表面开有环形槽(63)。8.根据权利要求1所述新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置，其特征在于，所述单绕组外转子无轴承电机(7)的转子装嵌在环形槽(63)内部。2CN110165821A说明书1/6页一种新型卧式自抽真空室高集成度飞轮储能装置技术领域[0001]本发明涉及飞轮储能技术领域，具体指一种三自由度磁轴承配合单绕组外转子无轴承电机实现五自由度平衡，且采用卧式真空泵自抽真空的飞轮储能装置。背景技术[0002]随着全球经济的飞速发展，自然资源的消耗日益加剧，人类面临自然资源即将消耗殆尽和环境污染的重大难题，因此，人们在寻求环保、清洁的新能源的同时，也更加注重如何更加有效地利用现有能源和积极开发先进的能源存储技术。传统的化学蓄电池储能密度大、价格低廉,被广泛采用,但是它需要定期维护、寿命短、能量损耗大、充电时间长,还会给环境带来污染。由于飞轮储能系统具有高比能量、长寿命、高效率、无污染等优点,因此，采用飞轮储能系统储能成为绿色可持续发展的重要手段。[0003]传统的飞轮储能系统采用五自由度磁轴承来支承飞轮转子，一个轴向