储能飞轮和飞轮储能系统的制作方法

本发明涉及储能设备，具体地，涉及一种储能飞轮和飞轮储能系统。

背景技术：

1、飞轮能量储存系统是一种高效节能惯性储能装置，它采用超高速旋转的飞轮储存能量,并通过机电能量转换装置实现机械能和电能的相互转换。

2、相关技术中，储能飞轮多利用磁轴承悬浮支撑飞轮转子，在正常运行时，磁轴承控制模块通过外部电网供电，当外部电网断电时，飞轮自身的能量可利用逆变器为磁轴承控制模块提供电能，以维持飞轮转子的平衡，但是，随着飞轮转子的转速不断下降，其自身能量不足以提供足够的电能，此时，只能通过保护保护轴承对飞轮转子进行保护，但是，由于磁轴承已经断电，飞轮转子的平衡难维持，进而会导致飞轮转子与保护轴承发生碰撞振动或直接导致飞轮转子损坏，存在安全隐患。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷及不足，提供一种储能飞轮，该储能飞轮在断电后，可将飞轮转子的动能转化成卷簧的弹性势能并储存起来，并在磁轴承控制模块无法从逆变器接收电能时，将卷簧的弹性势能释放并通过发电机转化为电能以向磁轴承控制模块供电，进而使飞轮转子在断电后的整个转停过程中不会出现失衡现象。

2、本发明的实施例还提出一种飞轮储能系统。

3、本发明实施例的储能飞轮包括：壳体；飞轮转子组件和储能充电组件，所述飞轮转子组件和所述储能充电组件均设于所述壳体内，所述飞轮转子组件包括飞轮转子和用于支撑所述飞轮转子的磁轴承，所述储能充电组件包括抱紧转动件、卷簧储能件和发电机，所述抱紧转动件可旋转地连接在所述壳体的内壁上并与所述飞轮转子相对并同轴布置，且所述抱紧转动件可与所述飞轮转子锁紧或分离，所述卷簧储能件包括传动件、主轴、滚筒和储能卷簧，所述滚筒和所述主轴均可旋转地连接在所述壳体的内壁上且所述滚筒套设在所述主轴的外侧，所述传动件连接在所述抱紧转动件和所述主轴之间，所述储能卷簧连接在所述主轴和所述滚筒之间，所述滚筒与所述发电机的转子连接，所述发电机用于向磁轴承控制模块供电，且所述壳体内设有可锁紧和释放所述滚筒的制动器，所述抱紧转动件通过所述传动件带动所述主轴转动；控制器，所述控制器与所述抱紧转动件和所述制动器均连接，且所述控制器可根据所述飞轮转子的运动状态控制所述抱紧转动件与所述飞轮转子锁紧或分离，以及所述控制器可根据所述飞轮转子的转动状态控制所述制动器锁紧或释放所述滚筒。

4、本发明实施例的储能飞轮，储能充电组件包括抱紧转动件、卷簧储能件和发电机，抱紧转动件可旋转地连接在壳体的内壁上并与飞轮转子相对并同轴布置，卷簧储能件包括传动件、主轴、滚筒和储能卷簧，滚筒和主轴均可旋转地连接在壳体的内壁上且滚筒套设在主轴的外侧，传动件连接在抱紧转动件和主轴之间，储能卷簧连接在主轴和滚筒之间，滚筒与发电机的转子连接，发电机用于向磁轴承控制模块供电，且壳体内设有可锁紧和释放滚筒的制动器，抱紧转动件通过传动件带动主轴转动，控制器可根据飞轮转子的运动状态控制抱紧转动件与飞轮转子锁紧或分离，以及控制器可根据飞轮转子的转动状态控制制动器锁紧或释放滚筒，由此，当储能飞轮断电后，随着飞轮转子转速的不断下降，控制器可控制抱紧转动件与飞轮转子锁紧以使抱紧转动件能够随飞轮转子转动，并通过传动件带动主轴转动，主轴转动可拉动储能卷簧收缩以储能，然后在飞轮转子转速过低而无法通过逆变器向磁轴承控制模块供电时，制动器释放滚动，储能卷簧释放能量并带动滚筒转动，进而带动发电机发电以为磁轴承控制模块提供电能，进而使飞轮转子在断电后的整个转停过程中不会因磁轴承控制模块电源缺失而出现失衡现象，保证储能飞轮断电状态下，飞轮转子不会失衡损坏，消除安全隐患。

5、在一些实施例中，所述抱紧转动件包括底座和相对所述底座可升降的支撑件，所述控制器可控制所述支撑件上升以与所述飞轮转子接触锁紧或控制所述支撑件下降以与所述飞轮转子分离。

6、在一些实施例中，所述支撑件为保护轴承，所述飞轮转子具有与所述抱紧转动件相对的凹槽，所述保护轴承配合在所述凹槽内。

7、在一些实施例中，所述传动件为皮带，所述皮带的一端套设在所述抱紧转动件上，另一端套设在所述主轴上。

8、在一些实施例中，所述抱紧转动件与所述主轴连接为一体，且所述抱紧转动件与所述主轴同轴设置。

9、在一些实施例中，所述抱紧转动件和所述主轴均设于所述壳体的内底壁上。

10、在一些实施例中，所述储能飞轮还包括升速齿轮箱，所述升速齿轮箱连接在所述滚筒和所述发电机之间。

11、在一些实施例中，所述滚筒具有筒体和与所述筒体连接的转盘，所述筒体套设在所述主轴的外周并与所述储能卷簧相连接，所述转盘连接在所述筒体的顶盖上并位于中心位置，所述转盘与所述升速齿轮箱连接。

12、本发明实施例的飞轮储能系统包括上述实施例所述的储能飞轮。

13、本发明实施例的飞轮储能系统，通过采用上述储能飞轮，储能充电组件包括抱紧转动件、卷簧储能件和发电机，抱紧转动件可旋转地连接在壳体的内壁上并与飞轮转子相对并同轴布置，卷簧储能件包括传动件、主轴、滚筒和储能卷簧，滚筒和主轴均可旋转地连接在壳体的内壁上且滚筒套设在主轴的外侧，传动件连接在抱紧转动件和主轴之间，储能卷簧连接在主轴和滚筒之间，滚筒与发电机的转子连接，发电机用于向磁轴承控制模块供电，且壳体内设有可锁紧和释放滚筒的制动器，抱紧转动件通过传动件带动主轴转动，控制器可根据飞轮转子的运动状态控制抱紧转动件与飞轮转子锁紧或分离，以及控制器可根据飞轮转子的转动状态控制制动器锁紧或释放滚筒，由此，当储能飞轮断电后，随着飞轮转子转速的不断下降，控制器可控制抱紧转动件与飞轮转子锁紧以使抱紧转动件能够随飞轮转子转动，并通过传动件带动主轴转动，主轴转动可拉动储能卷簧收缩以储能，然后在飞轮转子转速过低而无法通过逆变器向磁轴承供电时，制动器释放滚动，储能卷簧释放能量并带动滚筒转动，进而带动发电机发电以为磁轴承控制模块提供电能，进而使飞轮转子在断电后的整个转停过程中不会因磁轴承控制模块电源缺失而出现失衡现象，保证储能飞轮断电状态下，飞轮转子不会失衡损坏。

14、在一些实施例中，所述飞轮储能系统还包括电网供电单元和飞轮自转供电单元，所述电网供电单元用于在飞轮正常运行时对飞轮储能系统进行供电，所述飞轮自转供电单元用于在飞轮断电初期对飞轮储能系统进行供电。

技术特征：

1.一种储能飞轮，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的储能飞轮，其特征在于，所述抱紧转动件包括底座和相对所述底座可升降的支撑件，所述控制器可控制所述支撑件上升以与所述飞轮转子接触锁紧或控制所述支撑件下降以与所述飞轮转子分离。

3.根据权利要求2所述的储能飞轮，其特征在于，所述支撑件为保护轴承，所述飞轮转子具有与所述抱紧转动件相对的凹槽，所述保护轴承配合在所述凹槽内。

4.根据权利要求1所述的储能飞轮，其特征在于，所述传动件为皮带，所述皮带的一端套设在所述抱紧转动件上，另一端套设在所述主轴上。

5.根据权利要求1所述的储能飞轮，其特征在于，所述抱紧转动件与所述主轴连接为一体，且所述抱紧转动件与所述主轴同轴设置。

6.根据权利要求1所述的储能飞轮，其特征在于，所述抱紧转动件和所述主轴均设于所述壳体的内底壁上。

7.根据权利要求1所述的储能飞轮，其特征在于，还包括升速齿轮箱，所述升速齿轮箱连接在所述滚筒和所述发电机之间。

8.根据权利要求7所述的储能飞轮，其特征在于，所述滚筒具有筒体和与所述筒体连接的转盘，所述筒体套设在所述主轴的外周并与所述储能卷簧相连接，所述转盘连接在所述筒体的顶盖上并位于中心位置，所述转盘与所述升速齿轮箱连接。

9.一种飞轮储能系统，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的储能飞轮。

10.根据权利要求9所述的飞轮储能系统，其特征在于，还包括电网供电单元和飞轮自转供电单元，所述电网供电单元用于在飞轮正常运行时对飞轮储能系统进行供电，所述飞轮自转供电单元用于在飞轮断电初期对飞轮储能系统进行供电。

技术总结
本发明公开了一种储能飞轮和飞轮储能系统，所述储能飞轮包括飞轮转子组件、储能充电组件和控制器，储能充电组件包括抱紧转动件、卷簧储能件和发电机，抱紧转动件可旋转地连接在壳体的内壁上并与飞轮转子可锁紧和释放，卷簧储能件包括传动件、主轴、滚筒和储能卷簧，传动件连接在抱紧转动件和主轴之间，储能卷簧连接在主轴和滚筒之间，滚筒与发电机的转子连接，且壳体内设有可锁紧和释放滚筒的制动器，控制器可控制抱紧转动件和制动器的锁紧和释放，本发明的储能飞轮在断电后可利用卷簧储能件储能，并最终转化为电能以维持磁轴承正常运行，进而使飞轮转子在断电后的整个转停过程中不会出现失衡现象，避免飞轮损坏，消除安全隐患。

技术研发人员：孙波,徐连兵,姜堃华,刘华东,张雪军,马翔,张现奇,王程程
受保护的技术使用者：国家能源蓬莱发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17