一种涡轮直驱飞轮储能装置，包括：飞轮储能机构，包括：飞轮转子，以及与所述飞轮转子传动相连的发电机；所述飞轮储能机构通过飞轮转子驱动发电机发电；涡轮，所述涡轮与所述飞轮转子直驱相连，以带动所述飞轮转子转动。通过将涡轮与飞轮转子直驱相连，可以有效地解决现有技术中的飞轮储能装置，具有在偏远地点受供电条件限制难以实现，以及体积大、重量沉、难以实现轻量化的问题。实现轻量化的问题。实现轻量化的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种涡轮直驱飞轮储能装置
[0001]本专利技术涉及飞轮储能
，具体涉及一种涡轮直驱飞轮储能装置。
技术介绍
[0002]电磁弹射系统中的脉冲功率电源具有高功率、短时间、脉冲制的独特品质，通常以较长的时间用相对较小的功率将电能储存起来。再根据需要实现瞬态释放，实现能量在时间尺度上的压缩和功率的倍增，支撑电磁弹射的高功率需求。在上述脉冲功率电源中，储能单元是核心部件，常见类型包括电容、电感和惯性飞轮储能电机。惯性飞轮储能电机融合了飞轮转子储能和脉冲发电机技术。该飞轮的储能密度远高于电容储能，小型轻量化发展前景广阔。因此，飞轮储能也具有广泛应用到新能源电网装备技术的前景，使得飞轮储能成为新能源电网中重要的长寿命、高效率、大功率物理储能技术。
[0003]现有技术中通常采用传统的电力方式，比如通过电动机来为飞轮储能。但是，电动机等传统电力方式在偏远地点会受供电条件限制，所以难以实现用电动机为飞轮储能。而且，传统的电力驱动方式还存在装置的体积和质量较大的问题。因此，本领域技术人员需要一种体积小、重量轻，并且在受供电条件限制环境下容易实现的飞轮储能装置。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在提供一种涡轮直驱飞轮储能装置，以解决现有技术中的飞轮储能装置，具有在偏远地点受供电条件限制难以实现，以及体积大、重量沉、难以实现轻量化的问题。本专利技术从而提供一种涡轮直驱飞轮储能装置，包括：
[0005]飞轮储能机构，包括：飞轮转子，以及与所述飞轮转子传动相连的发电机；所述飞轮储能机构通过飞轮转子驱动发电机发电；
[0006]涡轮，所述涡轮与所述飞轮转子直驱相连，以带动所述飞轮转子转动。
[0007]可选的，所述飞轮储能机构的飞轮转子为立式结构；
[0008]所述飞轮储能机构还包括：分别设置在所述飞轮转子轴向方向两端位置的上部径向轴承和下部径向轴承，以及与所述飞轮转子配合相连的轴向轴承；
[0009]所述发电机设置在所述上部径向轴承和所述下部径向轴承之间。
[0010]可选的，所述轴向轴承设置在所述飞轮转子靠近所述涡轮的一侧。
[0011]可选的，所述上部径向轴承和/或所述下部径向轴承为磁悬浮轴承；和/或，
[0012]所述轴向轴承为磁悬浮轴承。
[0013]可选的，所述飞轮储能机构还包括：分别设置在所述飞轮转子轴向两端位置的上部机械轴承和下部机械轴承；
[0014]所述上部机械轴承设置在所述上部径向轴承靠近所述涡轮的一侧；
[0015]所述下部机械轴承设置在所述下部径向轴承远离所述发电机的一侧。
[0016]可选的，所述发电机的外侧还设置有供冷却介质通过的导流通道；
[0017]所述导流通道与所述涡轮相连通，所述涡轮转动产生的气流通入所述导流通道
内。
[0018]可选的，所述发电机的外部设置有套置在该发电机上的套筒，所述套筒的内腔壁与所述发电机的外周壁围成所述导流通道。
[0019]可选的，所述飞轮储能机构还包括：外壳体，所述外壳体内为真空结构。
[0020]可选的，所述飞轮转子上还设置与磁性结构的所述上部径向轴承磁性相同的环形限位件；与所述上部径向轴承相适配的所述环形限位件为两个、且分别设置在所述上部径向轴承长度方向的两侧，以限制所述飞轮转子轴向窜动；和/或，
[0021]所述飞轮转子上还设置与磁性结构的所述下部径向轴承磁性相同的环形限位件；与所述下部径向轴承相适配的所述环形限位件为两个、且分别设置在所述下部径向轴承长度方向的两侧，以限制所述飞轮转子轴向窜动。
[0022]可选的，所述环形限位件可拆卸地嵌装在所述飞轮转子上的环形凹槽内。
[0023]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0024]1.本专利技术提供的涡轮直驱飞轮储能装置，包括：飞轮储能机构，包括：飞轮转子，以及与所述飞轮转子传动相连的发电机；所述飞轮储能机构通过飞轮转子驱动发电机发电；涡轮，所述涡轮与所述飞轮转子直驱相连，以带动所述飞轮转子转动。
[0025]在本专利技术中，通过将飞轮储能机构与作为动力源的涡轮直驱相连，可以有效地避免现有技术中采用电动机等传统动力源驱动飞轮储能机构时，传统动力源在偏远地点会受供电条件限制的问题，以及传统动力源的体积和质量较大的问题。在本专利技术中的涡轮与飞轮转子直驱相连。涡轮可以被风力、水力驱动，进而简单有效地带动飞轮储能机构的飞轮转子转动，进而通过发电机发电储能，具有在偏远地点受限小，以及体积小、重量轻、结构简单可靠的优点。而且，采用涡轮驱动飞轮储能机构，在通常相同体积、质量下涡轮可以拥有更高的功率，从而提高飞轮储能速度，有利于一定能量存储速度需求条件下的轻量化。
[0026]2.本专利技术提供的涡轮直驱飞轮储能装置，所述飞轮储能机构的飞轮转子为立式结构；所述飞轮储能机构还包括：分别设置在所述飞轮转子轴向方向两端位置的上部径向轴承和下部径向轴承，以及与所述飞轮转子配合相连的轴向轴承；所述发电机设置在所述上部径向轴承和所述下部径向轴承之间。
[0027]在本专利技术中，飞轮转子轴向方向的两端位置设置有上部径向轴承和下部径向轴承，以及与所述飞轮转子配合相连的轴向轴承。上述径向轴承可以有效地对飞轮转子进行径向限位，轴向轴承可以有效地对飞轮转子进行轴向限位。另外，由于飞轮储能机构的飞轮转子为立式结构，无需再设置一根新的转轴，即可使得涡轮可以与飞轮储能机构共用一套轴系、径向轴承和轴向轴承，进一步简化了涡轮直驱飞轮储能装置的结构。
[0028]3.本专利技术提供的涡轮直驱飞轮储能装置，所述上部径向轴承和/或所述下部径向轴承为磁悬浮轴承；和/或，所述轴向轴承为磁悬浮轴承。
[0029]在本专利技术中的上部径向轴承、下部径向轴承和轴向轴承均采用磁悬浮轴承。磁悬浮轴承可以有效地降低飞轮转子的摩擦阻力，而且还可以有效地对该飞轮转子进行位置限位。
[0030]4.本专利技术提供的涡轮直驱飞轮储能装置，所述飞轮储能机构还包括：分别设置在所述飞轮转子轴向两端位置的上部机械轴承和下部机械轴承；所述上部机械轴承设置在所述上部径向轴承靠近所述涡轮的一侧；所述下部机械轴承设置在所述下部径向轴承远离所
述发电机的一侧。
[0031]本专利技术中的飞轮储能机构还具有与磁悬浮轴承共同作用，以保护飞轮转子在特定情况下仍旧可以正常工作的上部径向轴承和下部机械轴承，该机械轴承有效地提高了飞轮储能装置的产品可靠性。
[0032]5.本专利技术提供的涡轮直驱飞轮储能装置，所述发电机的外侧还设置有供冷却介质通过的导流通道；所述导流通道与所述涡轮相连通，所述涡轮转动产生的气流通入所述导流通道内。
[0033]在本专利技术中，当涡轮驱动的介质为压缩空气等常温或低温气体介质时，还可以在发电机的外侧设置供冷却介质通过的导流通道，该导流通道与涡轮的出风口相连通，从而可以进一步利用涡轮产生的能量为发电机降温。
[0034]6.本专利技术提供的涡轮直驱飞轮储能装置，所述飞轮储能机构还包括：外壳体，所述外壳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种涡轮直驱飞轮储能装置，其特征在于，包括：飞轮储能机构，包括：飞轮转子(1)，以及与所述飞轮转子(1)传动相连的发电机(2)；所述飞轮储能机构通过飞轮转子(1)驱动发电机(2)发电；涡轮(3)，所述涡轮(3)与所述飞轮转子(1)直驱相连，以带动所述飞轮转子(1)转动。2.根据权利要求1所述的涡轮直驱飞轮储能装置，其特征在于，所述飞轮储能机构的飞轮转子(1)为立式结构；所述飞轮储能机构还包括：分别设置在所述飞轮转子(1)轴向方向两端位置的上部径向轴承(4)和下部径向轴承(5)，以及与所述飞轮转子(1)配合相连的轴向轴承(6)；所述发电机(2)设置在所述上部径向轴承(4)和所述下部径向轴承(5)之间。3.根据权利要求2所述的涡轮直驱飞轮储能装置，其特征在于，所述轴向轴承(6)设置在所述飞轮转子(1)靠近所述涡轮(3)的一侧。4.根据权利要求2或3所述的涡轮直驱飞轮储能装置，其特征在于，所述上部径向轴承(4)和/或所述下部径向轴承(5)为磁悬浮轴承；和/或，所述轴向轴承(6)为磁悬浮轴承。5.根据权利要求4所述的涡轮直驱飞轮储能装置，其特征在于，所述飞轮储能机构还包括：分别设置在所述飞轮转子(1)轴向两端位置的上部机械轴承(7)和下部机械轴承(8)；所述上部机械轴承(7)设置在所述上部径向轴承(4)靠近所述涡轮(3)的一侧；所述下部机械轴承(8)设置在所述下部径向轴承(5)远离所述发电机(2)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡东旭，卫炳坤，魏路，王艺斐，李文，朱阳历，陈海生，徐玉杰，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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