一种磁悬浮飞轮储能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种磁悬浮飞轮储能电池，其结构包括电池外壳、蓄电池、加速飞轮、外接转动轴、磁悬浮飞轮以及磁悬浮发电装置，采用纵向磁悬浮轴承以及横向限制磁悬浮轴承，避免了飞轮储能电池系统振动和陀螺效应。增加的加速飞轮结构，使得磁悬浮飞轮能得到最大程度的加速，使其始终可以受到外界的加速效益，避免外界的减速效益，采用电磁传动与接触传动相结合的方式，先通过电磁柔性传动，慢慢提高发电装置转动速度，再采用接触式传动，使发电装置由静止至高速转动可以得到良好的过渡，同时又不损失传动效率，避免发电装置强行提速、刚性碰撞导致转动轴损坏，发电装置也采用磁悬浮设计，避免摩擦损耗，提高传动效率，提高动能利用率。

A magnetic suspension flywheel energy storage battery

The invention discloses a magnetic suspension flywheel energy storage battery, the structure of which includes a battery shell, a battery, an acceleration flywheel, an external rotating shaft, a magnetic suspension flywheel and a magnetic suspension power generation device. The longitudinal magnetic suspension bearing and the transverse limit magnetic suspension bearing are adopted to avoid the vibration and gyroscopic effect of the flywheel energy storage battery system. The increased acceleration flywheel structure enables the magnetic suspension flywheel to get the maximum acceleration, so that it can always be subject to the acceleration benefits of the outside world and avoid the deceleration benefits of the outside world. The combination of electromagnetic drive and contact drive is adopted. Firstly, the rotating speed of the generator is slowly increased through electromagnetic flexible drive, and then the contact drive is adopted to make the generator turn from static to high speed It can get a good transition without losing the transmission efficiency. It can avoid the damage of the rotating shaft caused by the forced acceleration and rigid collision of the power generation device. The power generation device also adopts the magnetic suspension design to avoid the friction loss, improve the transmission efficiency and improve the utilization rate of kinetic energy.

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮飞轮储能电池
本专利技术属于飞轮应用
，具体地，涉及一种磁悬浮飞轮储能电池。
技术介绍
在各种储能技术中，化学储能的发展速度一直领先于物理储能，随着能源体系对储能技术需求的提升，一直以环境污染小，运行稳定性高著称的物理储能技术正在迅速升温，其中飞轮储能具有充放快捷、能量密度最大等特点。飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机、发电机、功率变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。谷值负荷时，飞轮储能系统由工频电网提供电能，带动飞轮高速旋转，以动能的形式储存能量，完成电能到机械能的转换；出现峰值负荷时，高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机发电，经功率变换器输出电流和电压，完成机械能到电能的转换。与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、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。飞轮储能功率密度大于5kW/kg，能量密度超过20Wh/kg，效率在90％以上，循环使用寿命长达20年，工作温区为40℃～50℃，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作，积木式组合后可以实现兆瓦级，输出持续时间较长，主要用于不间断电源(UPS)、应急电源(EPS)、电网调峰和频率控制。全球储能技术主要有化学储能(如铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池等)、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导电磁储能等)三大类。目前技术进步最快的是化学储能，其中锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破。物理储能中最成熟也是世界应用最普遍的是抽水蓄能，主要用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。其能量转换效率在70％-75％左右。现在，使用最多最广的储能电池无疑是化学电池，它将电能转变为化学能储存，再转化为电能输出，它价格低廉，技术成熟，但污染严重，效率低下，充电时间长，用电时间短。
技术实现思路
基于上述
技术介绍
，本专利技术提供一种磁悬浮飞轮储能电池。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种磁悬浮飞轮储能电池，包括电池外壳、蓄电池、加速飞轮、外接转动轴、磁悬浮飞轮以及磁悬浮发电装置，所述外接转动轴一部分设于电池外壳外侧，另一部分穿透电池外壳设于电池外壳内部且与加速飞轮一侧连接，所述加速飞轮另一侧连接有磁悬浮飞轮，所述磁悬浮飞轮后端连接有转接装置，所述转接装置末端连接有磁悬浮发电装置，所述转接装置内设有转接电刷以及电路板，所述转接电刷通过导线与电路板连接，所述电路板与蓄电池电性连接，所述磁悬浮发电装置内设有发电电刷，所述发电电刷通过导线与蓄电池电性连接，所述蓄电池设于转接装置以及磁悬浮发电装置下侧，所述加速飞轮、磁悬浮飞轮、转接装置、磁悬浮发电装置以及蓄电池皆设于电池外壳内，所述磁悬浮发电装置固定于电池外壳内侧壁上，所述蓄电池固定于电池外壳内侧下端面上，所述电池外壳下端还设有电池底板，所述电池底板上固定有电池接线柱，所述电池接线柱设于电池外壳外侧边缘，所述电池接线柱通过电线与电池外壳内侧的蓄电池连接；所述外接转动轴与电池外壳通过磁悬浮轴承连接；所述电路板上安装有定时装置、处理器、放大器以及转换器，所述定时装置与转换器双向连接，所述转换器与处理器双向连接，所述转换器单向连接有放大器以及转接电刷，所述放大器连接液压装置；所述定时装置用于通过定时控制电路，当设定时间到达时，定时装置会向转换器发送特定电流信号,所述定时装置采用伊莱科公司的KG316T-1AC220V型电子定时装置；所述处理器用于接收和处理信息并将信息传输至转换器，所述信息包括由转换器转换发送的数字信号和处理器处理后的数字信号，所述处理器采用酷睿i5-8400；所述转换器用于将数字信号与电信号相互转换，所述转换器为A/D转换器以及D/A转换器组合而成，其A/D转换器采用ROHM公司的BU1S12S1AG-LB，D/A转换器采用ROHM公司的BH2219FVM-TR；所述放大器用于放大转换器发送的电信号，并将其传送给液压伸缩装置，进而通过电信号控制液压泵转动，使液压伸缩装置完成收缩，所述放大器采用艾帛利公司的JF-12C电路放大器；所述加速飞轮为两个圆盘型的装置，两者采用法兰连接，圆盘侧面设有两个对称的用于连接的凸耳。进一步地，所述加速飞轮包括前盖凸耳、前盖、密封盖、后盖凸耳、千斤，飞轮转动轴，飞芯、后盖、千斤簧以及挡板，所述挡板设于飞芯内部，所述飞芯与飞轮转动轴连接，所述千斤通过转动轴安装于飞芯上，所述千斤簧一端设于挡板上，另一端连接千斤，所述飞轮转动轴安装有飞芯的一端外侧套有后盖，所述密封盖设于飞芯上，所述前盖与外接转动轴连接，所述前盖两侧设有前盖凸耳，所述后盖两侧设有后盖凸耳，所述前盖与后盖通过法兰方式连接，所述前盖凸耳与后盖凸耳通过螺栓螺母连接后而将前盖与后盖固定；所述飞芯大体上为无顶空心圆柱型，侧壁均匀的设有四个凹槽，所述凹槽壁上皆设有一个活动口；所述后盖为圆环形，其内侧壁设有一圈棘齿；所述千斤为勾玉型小部件和千斤挡板的组合，所述千斤一侧为顺滑的圆弧型，一侧为支撑板型，其尾端连接千斤挡板，所述千斤通过转动轴设于飞芯的凹槽内，所述千斤挡板由凹槽壁上的活动口伸入飞芯内部，所述千斤挡板连接千斤簧一端，千斤簧另一端连接挡板。进一步地，所述磁悬浮飞轮包括飞轮轴、扇形磁铁、悬浮飞轮外壳、悬浮飞轮、磁悬浮轴承、横向限制轴承、圆盘磁铁、矩形磁铁以及飞轮轴限制圆盘，所述悬浮飞轮外壳为圆盘和圆柱构成的组合体，所述圆盘设于圆柱正中间位置，所述飞轮轴沿着悬浮飞轮外壳旋转中心贯穿悬浮飞轮外壳，所述飞轮轴一端连接飞轮转动轴，另一端安装有圆盘磁铁，所述飞轮轴上安装有悬浮飞轮以及飞轮轴限制圆盘，所述悬浮飞轮设于飞轮轴中间位置，所述飞轮轴限制圆盘分别设于飞轮轴两端，所述横向限制轴承设于飞轮轴两端，所述飞轮轴限制圆盘设于横向限制轴承内侧，所述磁悬浮轴承设于悬浮飞轮外壳内部，所述磁悬浮轴承设于悬浮飞轮两侧，所述飞轮轴与磁悬浮轴承接触处设有凹槽，所述凹槽内设有矩形磁铁，所述飞轮轴限制圆盘上均匀设有三个扇形凹槽，所述扇形磁铁设于飞轮轴限制圆盘三个扇形凹槽内；所述飞轮轴采用铝合金材料；所述磁悬浮轴承为环形磁铁；所述横向限制轴承为两个环形磁铁组合而成。进一步地，所述转接装置包括液压伸缩装置、转接外壳、转接电刷、转动轴承、转动框、转动头、电磁铁以及夹头，所述转动轴承一端安装有转动头，所述转动框套于转动轴承安装转动头的一端上，所述转动框内侧设有液压伸缩装置一端，所述液压伸缩装置另一端连接有夹头，所述转动框外侧套有转接外壳，所述转动头端面安装有电磁铁，所述电磁铁与圆盘磁铁对向安装，所述电磁铁连接线通过转动轴承连接位于转接外壳外侧的转接电刷，所述转接电刷与转换器连接；所述夹头为扇形小块，该小块组合在一起可形成一个圆环，所述夹头与圆盘磁铁侧面相配合；所述夹头内侧壁设有防滑纹，所述圆盘磁铁外侧壁与夹头接触配合处也设有防滑纹。进一步地，所述磁悬浮发电装置包括发电装置外壳、环形磁铁、发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮飞轮储能电池，包括电池外壳(6)、蓄电池(8)、加速飞轮(2)、外接转动轴(3)、磁悬浮飞轮(4)以及磁悬浮发电装置(7)，其特征在于，所述外接转动轴(3)一部分设于电池外壳(6)外侧，另一部分穿透电池外壳(6)并设于电池外壳(6)内部，所述设于电池外壳(6)内部的外接转动轴(3)与加速飞轮(2)一侧连接，所述加速飞轮(2)另一侧连接有磁悬浮飞轮(4)，所述磁悬浮飞轮(4)后端连接有转接装置(5)，所述转接装置(5)末端连接有磁悬浮发电装置(7)，所述转接装置(5)内设有转接电刷(53)以及电路板，所述转接电刷(53)通过导线与电路板连接，所述电路板与蓄电池(8)电性连接，所述磁悬浮发电装置(7)内设有发电电刷，所述发电电刷通过导线与蓄电池(8)电性连接，所述蓄电池(8)设于转接装置(5)以及磁悬浮发电装置(7)下侧，所述加速飞轮(2)、磁悬浮飞轮(4)、转接装置(5)、磁悬浮发电装置(7)以及蓄电池(8)皆设于电池外壳(6)内，所述磁悬浮发电装置(7)固定于电池外壳(6)内侧壁上，所述蓄电池(8)固定于电池外壳(6)内侧下端面上，所述电池外壳(6)下端还设有电池底板(1)，所述电池底板(1)上固定有电池接线柱(9)，所述电池接线柱(9)设于电池外壳(6)外侧边缘，所述电池接线柱(9)通过电线与电池外壳(6)内侧的蓄电池(8)连接；/n所述外接转动轴(3)与电池外壳(6)通过磁悬浮轴承连接；/n所述电路板上安装有定时装置、处理器、放大器以及转换器，所述定时装置与转换器双向连接，所述转换器与处理器双向连接，所述转换器单向连接有放大器以及转接电刷(53)，所述放大器连接液压装置；/n所述定时装置用于通过定时控制电路；/n所述处理器用于接收转换器转换发送的数字信号，将转换器转换发送的数字信号处理后得到处理后的数字信号，并将处理后的数字信号发送至转换器；/n所述转换器用于将数字信号与电信号相互转换；/n所述放大器用于放大转换器发送的电信号，并将其传送给液压伸缩装置(51)；/n所述加速飞轮(2)为两个圆盘型的装置，两个圆盘采用法兰连接，圆盘侧面设有两个对称的用于连接的凸耳。/n...

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮飞轮储能电池，包括电池外壳(6)、蓄电池(8)、加速飞轮(2)、外接转动轴(3)、磁悬浮飞轮(4)以及磁悬浮发电装置(7)，其特征在于，所述外接转动轴(3)一部分设于电池外壳(6)外侧，另一部分穿透电池外壳(6)并设于电池外壳(6)内部，所述设于电池外壳(6)内部的外接转动轴(3)与加速飞轮(2)一侧连接，所述加速飞轮(2)另一侧连接有磁悬浮飞轮(4)，所述磁悬浮飞轮(4)后端连接有转接装置(5)，所述转接装置(5)末端连接有磁悬浮发电装置(7)，所述转接装置(5)内设有转接电刷(53)以及电路板，所述转接电刷(53)通过导线与电路板连接，所述电路板与蓄电池(8)电性连接，所述磁悬浮发电装置(7)内设有发电电刷，所述发电电刷通过导线与蓄电池(8)电性连接，所述蓄电池(8)设于转接装置(5)以及磁悬浮发电装置(7)下侧，所述加速飞轮(2)、磁悬浮飞轮(4)、转接装置(5)、磁悬浮发电装置(7)以及蓄电池(8)皆设于电池外壳(6)内，所述磁悬浮发电装置(7)固定于电池外壳(6)内侧壁上，所述蓄电池(8)固定于电池外壳(6)内侧下端面上，所述电池外壳(6)下端还设有电池底板(1)，所述电池底板(1)上固定有电池接线柱(9)，所述电池接线柱(9)设于电池外壳(6)外侧边缘，所述电池接线柱(9)通过电线与电池外壳(6)内侧的蓄电池(8)连接；
所述外接转动轴(3)与电池外壳(6)通过磁悬浮轴承连接；
所述电路板上安装有定时装置、处理器、放大器以及转换器，所述定时装置与转换器双向连接，所述转换器与处理器双向连接，所述转换器单向连接有放大器以及转接电刷(53)，所述放大器连接液压装置；
所述定时装置用于通过定时控制电路；
所述处理器用于接收转换器转换发送的数字信号，将转换器转换发送的数字信号处理后得到处理后的数字信号，并将处理后的数字信号发送至转换器；
所述转换器用于将数字信号与电信号相互转换；
所述放大器用于放大转换器发送的电信号，并将其传送给液压伸缩装置(51)；
所述加速飞轮(2)为两个圆盘型的装置，两个圆盘采用法兰连接，圆盘侧面设有两个对称的用于连接的凸耳。


2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮储能电池，其特征在于，所述加速飞轮(2)包括前盖凸耳(21)、前盖(22)、密封盖(23)、后盖凸耳(24)、千斤(25)，飞轮转动轴(26)，飞芯(27)、后盖(28)、千斤簧(29)以及挡板(210)，所述挡板(210)设于飞芯(27)内部，所述飞芯(27)与飞轮转动轴(26)连接，所述千斤(25)通过转动轴安装于飞芯(27)上，所述千斤簧(29)一端设于挡板(210)上，另一端连接千斤(25)，所述飞轮转动轴(26)安装有飞芯(27)的一端外侧套有后盖(28)，所述密封盖(23)设于飞芯(27)上，所述前盖(22)与外接转动轴(3)连接，所述前盖(22)两侧设有前盖凸耳(21)，所述后盖(28)两侧设有后盖凸耳(24)，所述前盖(22)与后盖(28)通过法兰方式连接，所述前盖凸耳(21)与后盖凸耳(24)通过螺栓螺母连接后而将前盖(22)与后盖(28)固定；
所述飞芯(27)大体上为无顶空心圆柱型，侧壁均匀的设有四个凹槽，所述凹槽壁上皆设有一个活动口；
所述后盖(28)为圆环形，其内侧壁设有一圈棘齿；
所述千斤(25)由勾玉型小部件和千斤挡板组成，所述千斤(25)一侧为顺滑的圆弧型，一侧为支撑板型，其尾端连接千斤挡板，所述千斤(25)通过转动轴设于飞芯(27...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明军，丁勇军，陆永峰，寇恒权，刘镍，
申请(专利权)人：苏州腾冉电气设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32