专利名称：一种移动式高温超导飞轮储能系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种飞轮储能系统，尤其涉及一种移动式超导飞轮储能系统。
背景技术：
飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术，它与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟，但是，化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作温度要求高等问题。因此飞轮储能技术，已经开始越来越广泛地受到重视。它不仅为缓解当前日益严峻的能源问题提供了新的途径，而且在军民两用上都具有巨大的应用前景。在卫星和航天器的能源供给和姿态控制、电磁发射系统的超大功率电源、战车的能量储备以及电力调峰、通信系统、交通系统等领域都具有应用价值。通常飞轮储能系统主要包括3个核心部分飞轮、电机和电力电子装置。电机为发电机和电动机兼用的同步电机。电机轴承直接和飞轮连接在一起，电机带动飞轮转动，将电能转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候，又通过电机发电将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载。显然，为提高储能的效率，当飞轮储能系统不带负载空闲运转时，要求其损耗小。现有飞轮储能系统通常使用磁悬浮轴承实现飞轮与同步电机转轴之间的连接，由于磁悬浮轴承自稳定性差、结构复杂、转速不够高，因此现有的飞轮储能系统工作稳定性差，不便于移动，结构复杂，储能效率低。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种移动式高温超导飞轮储能系统，该储能系统储存的能量多且自损耗功率很小，储能效率高；该系统的减振性能好，使用寿命长；当其用于运输载体时，可靠性和稳定性好。本实用新型解决其技术问题所采用的第一种技术方案是一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为真空罩内设置有转轴，转轴的两端分别固定有永磁转子，与永磁转子对应的高温超导定子固定在真空罩内，形成两对高温超导磁悬浮轴承；转轴的中间部位固定有同步电机转子，对应的同步电机定子固定在真空罩内，储能的飞轮固定在转轴中部；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架的相对的两边中部设置有内部轴承，内部轴承上固定的内部转轴的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩固定连接；支架相对的另两边中部设置有外部轴承，外部轴承上固定的外部转轴的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴相连的上支撑板，上支撑板通过钢丝圈与下支撑板相连。本实用新型解决其技术问题所采用的第二种技术方案是一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；[0010]所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为真空罩内设置有转轴，转轴的端固定有一永磁转子，该永磁转子与固定在真空罩内对应的高温超导定子形成高温超导磁悬浮轴承；转轴的另一端也固定有另一永磁转子，该另一永磁转子与固定在真空罩内对应的永磁定子形成永磁轴承；转轴的中间部位固定有同步电机转子，对应的同步电机定子固定在真空罩内，储能的飞轮固定在转轴中部；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架的相对的两边中部设置有内部轴承，内部轴承上固定的内部转轴的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩固定连接；支架相对的另两边中部设置有外部轴承，外部轴承上固定的外部转轴的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴相连的上支撑板，上支撑板通过钢丝圈与下支撑板相连。本实用新型解决其技术问题所采用的第三种技术方案是一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为中轴固定在真空罩内，环绕中轴设有旋转腔，中轴的两端分别固定有高温超导定子，高温超导定子与对应固定在旋转腔内的永磁转子形成两对高温超导轴承；中轴上固定有同步电机转子，同步电机定子对应固定在旋转腔上；储能飞轮也固定于旋转腔上；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架的相对的两边中部设置有内部轴承，内部轴承上固定的内部转轴的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩固定连接；支架相对的另两边中部设置有外部轴承，外部轴承上固定的外部转轴的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴相连的上支撑板，上支撑板通过钢丝圈与下支撑板相连。本实用新型解决其技术问题所采用的第四种技术方案是一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为中轴固定在真空罩内，环绕中轴设有旋转腔，中轴的一端固定有高温超导定子，该高温超导定子与对应固定在旋转腔内的永磁转子形成高温超导轴承；中轴的另一端也固定有永磁定子，该永磁定子与固定在旋转腔内对应的永磁转子形成永磁轴承；中轴上固定有同步电机转子，同步电机定子对应固定在旋转腔上；储能飞轮也固定于旋转腔上；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架的相对的两边中部设置有内部轴承，内部轴承上固定的内部转轴的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩固定连接；支架相对的另两边中部设置有外部轴承，外部轴承上固定的外部转轴的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴相连的上支撑板，上支撑板通过钢丝圈与下支撑板相连。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是一、同步电机转子与飞轮由两个高温超导磁悬浮轴承或者由一个高温超导磁悬浮轴承加上一个永磁轴承来悬浮于真空罩内，从而实现转动部件在真空中的无摩擦、无空气阻力的旋转。由于高温超导磁悬浮轴承具有无机械接触、自稳定性好、转速高等优点。因此，本实用新型的储能系统储存的能量多且自损耗功率很小，储能效率高。高温超导磁悬浮轴承工作稳定性好、使用寿命长，从而提高了整个系统的使用寿命。[0023]二、本实用新型的高温超导飞轮储能装置固定在减振装置上，对环境及飞轮储能装置的振动能起到减振与阻尼作用。尤其适合于运输载体使用，能很好地将使运输载体的振动与高温超导飞轮储能系统隔开，减轻了运输载体振动对飞轮储能系统的影响。三、本实用新型的高温超导飞轮储能装置通过防陀螺效应装置安装在减振装置上，由于防陀螺效应装置可以沿外转轴自由旋转，也能沿内转轴在减振装置充许的范围内旋转。因此，当转动部件产生陀螺效应出现大的扭动和摆动撞击真空罩时，真空罩可产生相应的扭动和摆动，较之固定的真空罩，大大减轻撞击力度，提高系统的稳定性和可靠性。尤其是当其用于运输载体(如汽车)，运输载体发生沿水平前进方向转动时，真空罩沿外转轴发生相对自由转动，与转动部件一样以惯性保持原来的状态，而不随载体发生强制转动；而真空罩沿内转轴发生相对转动，则可避免真空罩随载体发生侧向摆动。可避免转动部件与真空罩的相互撞击，大大提高了本实用新型用于运输载体时的可靠性和稳定性。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例一的高温超导储能装置的剖视结构示意图。图2是本实用新型实施例二的高温超导储能装置的剖视结构示意图。图3是本实用新型实施例三的高温超导储能装置的剖视结构示意图。图4是本实用新型实施例四的高温超导储能装置的剖视结构示意图。图5是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
实施例一图1、5示出，本实用新型的一种具体实施方式
为一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为真空罩100内设置有转轴101，转轴101的两端分别固定有永磁转子103A、103B，与永磁转子103A、10!3B对应的高温超导定子104AU04B固定在真空罩100内，形成两对高温超导磁悬浮轴承；转轴101的中间部位固定有同步电机转子105，对应的同步电机定子106固定在真空罩100内，储能的飞轮102固定在转轴101中部；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架200的相对的两边中部设置有内部轴承201，内部轴承201上固定的内部转轴202的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩100固定连接；支架200相对的另两边中部设置有外部轴承203，外部轴承203上固定的外部转轴204的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴204相连的上支撑板301，上支撑板301通过钢丝圈303与下支撑板302相连。实施例二图2、5示出，本实用新型的一种具体实施方式
为一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为真空罩100内设置有转轴101，转轴101的端固定有一永磁转子103A，该永磁转子103A与固定在真空罩100内对应的高温超导定子104A形成高温超导磁悬浮轴承；转轴101的另一端也固定有另一永磁转子1(X3B’，该另一永磁转子103B’与固定在真空罩100内对应的永磁定子104B’形成永磁轴承；转轴101的中间部位固定有同步电机转子105，对应的同步电机定子106固定在真空罩100内，储能的飞轮102固定在转轴101中部；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架200的相对的两边中部设置有内部轴承201，内部轴承201上固定的内部转轴202的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩100固定连接；支架200相对的另两边中部设置有外部轴承203，外部轴承203上固定的外部转轴204的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴204相连的上支撑板301，上支撑板301通过钢丝圈303与下支撑板302相连。实施例三图3、5示出，本实用新型的一种具体实施方式
为一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为中轴101’固定在真空罩100内，环绕中轴101，设有旋转腔110，中轴101，的两端分别固定有高温超导定子104A、104B，高温超导定子104A、104B与对应固定在旋转腔110内的永磁转子103A、10;3B形成两对高温超导轴承；中轴101’上固定有同步电机转子106，同步电机定子105对应固定在旋转腔110上；储能飞轮102也固定于旋转腔110上；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架200的相对的两边中部设置有内部轴承201，内部轴承201上固定的内部转轴202的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩100固定连接；支架200相对的另两边中部设置有外部轴承203，外部轴承203上固定的外部转轴204的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴204相连的上支撑板301，上支撑板301通过钢丝圈303与下支撑板302相连。实施例四图4、5示出，本实用新型的一种具体实施方式
为一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为中轴101’固定在真空罩100内，环绕中轴101，设有旋转腔110，中轴101，的一端固定有高温超导定子104A，该高温超导定子104A与对应固定在旋转腔110内的永磁转子103A形成高温超导轴承；中轴101’的另一端也固定有永磁定子104B’，该永磁定子104B’与固定在旋转腔110内对应的永磁转子103B’形成永磁轴承；中轴101’上固定有同步电机转子106，同步电机定子105对应固定在旋转腔110上；储能飞轮102也固定于旋转腔110上；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架200的相对的两边中部设置有内部轴承201，内部轴承201上固定的内部转轴202的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩100固定连接；支架200相对的另两边中部设置有外部轴承203，外部轴承203上固定的外部转轴204的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴204相连的上支撑板301，上支撑板301通过钢丝圈303与下支撑板302相连。 本实用新型的高温超导飞轮储能系统由三个组成部分高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置组成，其中防陀螺装置和减振装置在每个实施例中均是相同的，使用时通过减振装置的下支撑板固定在需要储能及输出能量的机器设备上。在具体实施时，本实用新型的高温超导飞轮储能装置还可以有更多的变化方案。如在真空罩内，以储能飞轮为界分为上下两部分，飞轮及其飞轮以上的结构采用实施例一的结构，而飞轮以下的结构采用实施例三或实施例四的结构；或者飞轮及其飞轮以上的结构采用实施例三的结构，而飞轮以下的结构采用实施例一或实施例二的结构。显然这种变化属于本实用新型的等同变换，属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为真空罩(100)内设置有转轴(101)，转轴(101)的两端分别固定有永磁转子(103A、I(XBB)，与永磁转子(103A、103B)对应的高温超导定子(104A、104B)固定在真空罩(100)内，形成两对高温超导磁悬浮轴承；转轴(101)的中间部位固定有同步电机转子(105)，对应的同步电机定子(106)固定在真空罩(100)内，储能的飞轮(102)固定在转轴(101)中部；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架O00)的相对的两边中部设置有内部轴承001)，内部轴承(201)上固定的内部转轴(202)的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩(100)固定连接；支架(200)相对的另两边中部设置有外部轴承003)，外部轴承(203)上固定的外部转轴O04)的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴(204)相连的上支撑板(301)，上支撑板(301)通过钢丝圈(30 与下支撑板(30 相连。
2.一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为真空罩(100)内设置有转轴(101)，转轴(101)的端固定有一永磁转子(103A)，该永磁转子(103A)与固定在真空罩(100)内对应的高温超导定子(104A)形成高温超导磁悬浮轴承；转轴(101)的另一端也固定有另一永磁转子(103B’)，该另一永磁转子(103B’ )与固定在真空罩(100)内对应的永磁定子(104B’ )形成永磁轴承；转轴(101)的中间部位固定有同步电机转子(105)，对应的同步电机定子(106)固定在真空罩(100)内，储能的飞轮(102)固定在转轴(101)中部；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架O00)的相对的两边中部设置有内部轴承001)，内部轴承(201)上固定的内部转轴(202)的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩(100)固定连接；支架(200)相对的另两边中部设置有外部轴承003)，外部轴承(203)上固定的外部转轴O04)的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴(204)相连的上支撑板(301)，上支撑板(301)通过钢丝圈(30 与下支撑板(30 相连。
3.一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为中轴(101’)固定在真空罩(100)内，环绕中轴(101，)设有旋转腔(110)，中轴(101，)的两端分别固定有高温超导定子(104A、104B)，高温超导定子(104A、104B)与对应固定在旋转腔(110)内的永磁转子(103A、103B)形成两对高温超导轴承；中轴(101’ )上固定有同步电机转子(106)，同步电机定子(105)对应固定在旋转腔(110)上；储能飞轮(102)也固定于旋转腔(110)上；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架O00)的相对的两边中部设置有内部轴承001)，内部轴承(201)上固定的内部转轴(202)的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩(100)固定连接；支架(200)相对的另两边中部设置有外部轴承003)，外部轴承(203)上固定的外部转轴(204)的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴(204)相连的上支撑板(301)，上支撑板(301)通过钢丝圈(30 与下支撑板(30 相连。
4. 一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是包括高温超导飞轮储能装置、防陀螺装置和减振装置；所述的高温超导飞轮储能装置的具体结构为中轴(101’ )固定在真空罩(100)内，环绕中轴(101，)设有旋转腔(110)，中轴(101，)的一端固定有高温超导定子(104A)，该高温超导定子(104A)与对应固定在旋转腔(110)内的永磁转子(103A)形成高温超导轴承；中轴(101’)的另一端也固定有永磁定子(104B’)，该永磁定子(104B’)与固定在旋转腔(110)内对应的永磁转子(103B’ )形成永磁轴承；中轴(101’ )上固定有同步电机转子(106)，同步电机定子(105)对应固定在旋转腔(110)上；储能飞轮(102)也固定于旋转腔(110)上；所述的防陀螺装置的具体结构为方形支架O00)的相对的两边中部设置有内部轴承001)，内部轴承(201)上固定的内部转轴(202)的内端与高温超导飞轮储能装置的真空罩(100)固定连接；支架(200)相对的另两边中部设置有外部轴承003)，外部轴承(203)上固定的外部转轴O04)的外端与减振装置相连；所述的减振装置的组成为与外部转轴(204)相连的上支撑板(301)，上支撑板(301)通过钢丝圈(30 与下支撑板(30 相连。
专利摘要一种移动式高温超导飞轮储能系统，其组成是转轴通过至少一个高温超导磁悬浮轴承固定在真空罩内；转轴的中间部位固定有电机转子，对应的电机定子也固定在真空罩内，储能的飞轮固定在转轴上。方形支架相对的两边中部设置有内部轴承，其上固定的内部转轴的内端与真空罩固定连接；支架相对的另两边中部设置有外部轴承，其上固定的外部转轴的外端与上支撑板相连，上支撑板通过弧形的钢丝与下支撑板相连。该储能系统储存的能量多且自损耗功率很小，储能效率高；该系统的减振性能好，使用寿命长；当其用于运输载体时，可靠性和稳定性好。
文档编号H02K7/02GK202172330SQ20112030056
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者林群煦, 王家素, 王素玉, 蒋冬辉, 邓自刚, 郑珺, 马光同 申请人:西南交通大学