專利名稱：共軸式飛輪電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種飛輪電池。
背景技術：
如何高效地將電能儲存起來，一直是人類社會關注的重大課題。目前商業(yè)化的儲電裝置幾乎都是各種化學蓄電池，但是它們一直無法擺脫化學電池固有的弊病能量密度 小、污染大、壽命短等缺陷。因此，近年來物理儲電裝置受到了科技界的廣泛重視，其中飛輪 電池(也有稱飛輪儲能裝置)已經(jīng)顯現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢比能量高、比功率大、體積小、充電快 (以分鐘計，而化學電池以小時計)、壽命長、無任何廢氣廢料污染等特點。近十年來，國外研究機構和公司已開發(fā)出了實用化水平的飛輪電池產(chǎn)品，主要用 于軍事、宇航、通訊、能源、交通等部門行業(yè)，其中在航天衛(wèi)星、風力發(fā)電、電動汽車、大功率 設備等諸多領域投入了實際運營，取得了一定的成效。我國的研究工作起步較晚，研究單位 也較少，整體處于跟蹤國外技術發(fā)展的層次。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有儲能電池的結構復雜、使用壽命短、可靠性差、造價高、運行維護成 本高、存在污染的不足，本發(fā)明提供一種結構緊湊、使用壽命長、可靠性高、造價不高、運行 維護成本低、無污染的共軸式飛輪電池。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種共軸式飛輪電池，包括飛輪裝置、電動機和發(fā)電機，所述的飛輪裝置包括飛 輪、轉軸和飛輪機殼，所述的電動機包括電動機轉子、電動機定子和電動機機殼，所述的電 動機定子固接在電動機機殼內(nèi)側，所述的發(fā)電機包括發(fā)電機轉子、發(fā)電機定子和發(fā)電機機 殼，所述的發(fā)電機定子固接在發(fā)電機機殼內(nèi)側，所述的飛輪固接在轉軸上，所述的轉軸通過 軸承被支承在飛輪機殼上，所述的轉軸兩端分別伸出飛輪機殼外，所述的電動機轉子和發(fā) 電機轉子分別固接在轉軸伸出飛輪機殼外的軸段上，所述的電動機機殼固接在飛輪機殼 上，所述的發(fā)電機機殼固接在飛輪機殼上。進一步，所述的飛輪電池還包括電動機驅動器，所述的電動機與電動機驅動器連 接，電動機驅動器與電網(wǎng)連接。所述的電動機為同步電動機。所述的電動機為雙轉子電動機或雙定子電動機。當然，也可以采用其他變結構電 動機。所述的飛輪電池還包括變換器，所述的發(fā)電機與變換器連接，變換器與負載連接。所述的發(fā)電機為直流發(fā)電機，所述的變換器為DC/DC變換器。所述的發(fā)電機為交流發(fā)電機，所述的變換器為AC/AC變換器。所述的飛輪電池還包括發(fā)電機控制器，發(fā)電機控制器與發(fā)電機連接。所述的飛輪電池還包括電池控制器，所述的電池控制器與電動機驅動器、發(fā)電機控制器連接。所述的飛輪電池還包括電池控制器，所述的電池控制器與電動機驅動器連接。所述的飛輪電池還包括電池控制器，所述的電池控制器與變換器連接。所述電動機上安裝位置傳感器，所述的位置傳感器與電動機驅動器、電池控制器 連接。本發(fā)明的技術構思為將飛輪裝置、電動機和發(fā)電機等成熟技術與裝置，通過特定 的連接方式集成為一個整體裝置，并與相關驅動器和控制器等一起，組成一種實用化的飛 輪電池，可實現(xiàn)特定的工程應用。本發(fā)明主要是針對一些特定的應用用途，例如電動汽車充電站、蓄能電站等，提出 了一種共軸式飛輪電池及其控制系統(tǒng)，包括飛輪裝置、電動機、發(fā)電機、驅動與控制單元等， 它可方便的組合成各種儲電容量需求的蓄電系統(tǒng)，并具有結構緊湊、使用壽命長、可靠性 高、造價不高、運行維護成本低、無污染等優(yōu)點。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在本發(fā)明的飛輪電池，采用成熟技術與裝置，具有 便于組建各種容量的蓄電系統(tǒng)、結構緊湊、使用壽命長、可靠性高、造價不高、運行維護成本 低、無污染等優(yōu)點。
圖1是一種共軸式飛輪電池機械結構實施例的結構示意圖。圖2是一種共軸式飛輪電池實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1、圖2，一種共軸式飛輪電池機械結構實施例，包括飛輪裝置1、電動機2和 發(fā)電機3，所述的飛輪裝置1包括飛輪11、轉軸12和飛輪機殼13，所述的電動機2包括電動 機轉子21、電動機定子22和電動機機殼23，所述的電動機定子22固結在其機殼23內(nèi)側， 所述的發(fā)電機3包括發(fā)電機轉子31、發(fā)電機定子32和發(fā)電機機殼33，所述的發(fā)電機定子32 固結在發(fā)電機機殼33內(nèi)側，所述的飛輪11固結在轉軸12上，所述的轉軸12通過軸承4被 支承在飛輪機殼13上，所述的轉軸12兩端分別伸出飛輪機殼13外，所述的電動機轉子21 和發(fā)電機轉子3 1分別固結在轉軸12伸出飛輪機殼13外的軸段上，所述的電動機機殼23 固結在飛輪機殼13上并與電動機轉子21配合，所述的發(fā)電機機殼33固結在飛輪機殼13 上并與發(fā)電機轉子31配合。參考圖2，所述的飛輪電池還包括電動機驅動器6，所述的電動機2與電動機驅動 器6通過導線51連接，電動機驅動器6與電網(wǎng)通過導線51連接，所述的導線51不限于1條.所述的飛輪電池還包括變換器7，所述的發(fā)電機3與變換器7通過導線51連接，變 換器7與負載通過導線51連接，所述的導線51不限于1條。所述的飛輪電池還包括發(fā)電機控制器8，發(fā)電機控制器8與發(fā)電機3通過導線52 連接，所述的導線52不限于1條。所述的飛輪電池還包括電池控制器9，所述的電池控制器9與電動機驅動器6、變換器7、發(fā)電機控制器8通過導線52連接，所述的導線52不限于1條。所述的發(fā)電機為直 流發(fā)電機，所述的變換器為DC/DC變換器，直流發(fā)電機與DC/DC變換器連接，DC/DC變換器與 負載連接。所述的發(fā)電機為交流發(fā)電機，所述的變換器為AC/AC變換器，交流發(fā)電機與AC/ AC變換器連接，AC/AC變換器與負載連接。所述電動機2上安裝位置傳感器a，所述的位置傳感器a與電動機驅動器6、電池 控制器9通過導線52連接，所述的導線52不限于1條。所述的位置傳感器a將電動機轉子21的轉角位置信號發(fā)送給電動機驅動器6，以 便電動機驅動器6對電動機2實施控制。所述的位置傳感器a將電動機轉子21的轉角位置信號發(fā)送給電池控制器9，電池 控制器9通過計算可實時掌握飛輪11的轉速，從而對整個飛輪電池實施充放電控制。共軸式飛輪電池的工作原理充電過程當飛輪電池需要充電時，電池控制器9向電動機驅動器6發(fā)出指令，電 動機驅動器6立即根據(jù)指令運行電動機2，電動機轉子21被驅動后轉速升高，此時飛輪11 也隨之轉速升高，因此飛輪11儲存的機械能升高。當飛輪11達到允許的上限轉速或指令 要求的轉速后停止充電，飛輪11繼續(xù)轉動，其儲存的機械能得以儲存，此時發(fā)電機轉子31 也隨之轉動。放電過程當飛輪電池需要放電時，電池控制器9向發(fā)電機控制器8發(fā)出指令，發(fā) 電機控制器8立即根據(jù)指令運行發(fā)電機3，發(fā)電機轉子31在飛輪裝置儲存的機械能帶動下 使發(fā)電機3按照發(fā)電機控制器8要求的發(fā)電參數(shù)發(fā)電，發(fā)電機3發(fā)出的電經(jīng)過變換器7變 換成負載所需的電參數(shù)要求。當發(fā)電機3達到指令要求后停止發(fā)電，由于飛輪11儲存的機 械能被消耗，此后飛輪11將以較低的轉速繼續(xù)轉動。當飛輪11降低到允許的下限轉速時， 電池控制器9將隨時發(fā)出指令停止放電過程，之后電池控制器9將根據(jù)控制程序擇機運行 充電過程。上述充電過程和發(fā)電過程可根據(jù)需要在電池控制器9的控制下分別運行或同時 運行。
權利要求
一種共軸式飛輪電池，其特征在于所述的飛輪電池包括飛輪裝置、電動機和發(fā)電機，所述的飛輪裝置包括飛輪、轉軸和飛輪機殼，所述的電動機包括電動機轉子、電動機定子和電動機機殼，所述的電動機定子固接在電動機機殼內(nèi)側，所述的發(fā)電機包括發(fā)電機轉子、發(fā)電機定子和發(fā)電機機殼，所述的發(fā)電機定子固接在發(fā)電機機殼內(nèi)側，所述的飛輪固接在轉軸上，所述的轉軸通過軸承被支承在飛輪機殼上，所述的轉軸兩端分別伸出飛輪機殼外，所述的電動機轉子和發(fā)電機轉子分別固接在轉軸伸出飛輪機殼外的軸段上，所述的電動機機殼固接在飛輪機殼上，所述的發(fā)電機機殼固接在飛輪機殼上。
2.如權利要求1所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的飛輪電池還包括電動機 驅動器，所述的電動機與電動機驅動器連接，電動機驅動器與電網(wǎng)連接。
3.如權利要求2所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的電動機為同步電動機。
4.如權利要求2所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的電動機為雙轉子電動機 或雙定子電動機。
5.如權利要求1 4之一所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的飛輪電池還包 括變換器，所述的發(fā)電機與變換器連接，變換器與負載連接。
6.如權利要求5所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的發(fā)電機為直流發(fā)電機，所 述的變換器為DC/DC變換器。
7.如權利要求5所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的發(fā)電機為交流發(fā)電機，所 述的變換器為AC/AC變換器。
8.如權利要求2 4之一所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的飛輪電池還包 括發(fā)電機控制器，發(fā)電機控制器與發(fā)電機連接。
9.如權利要求8所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的飛輪電池還包括電池控 制器，所述的電池控制器與電動機驅動器、發(fā)電機控制器連接。
10.如權利要求2 4之一所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的飛輪電池還包 括電池控制器，所述的電池控制器與電動機驅動器連接。
11.如權利要求5所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述的飛輪電池還包括電池控 制器，所述的電池控制器與變換器連接。
12.如權利要求1 4之一所述的共軸式飛輪電池，其特征在于所述電動機上安裝位 置傳感器，所述的位置傳感器與電動機驅動器、電池控制器連接。
全文摘要
一種共軸式飛輪電池，包括飛輪裝置、電動機和發(fā)電機，所述的飛輪裝置包括飛輪、轉軸和飛輪機殼，所述的電動機包括電動機轉子、電動機定子和電動機機殼，所述的電動機定子固接在電動機機殼內(nèi)側，所述的發(fā)電機包括發(fā)電機轉子、發(fā)電機定子和發(fā)電機機殼，所述的發(fā)電機定子固接在發(fā)電機機殼內(nèi)側，所述的飛輪固接在轉軸上，所述的轉軸通過軸承被支承在飛輪機殼上，所述的轉軸兩端分別伸出飛輪機殼外，所述的電動機轉子和發(fā)電機轉子分別固接在轉軸伸出飛輪機殼外的軸段上，所述的電動機機殼固接在飛輪機殼上，所述的發(fā)電機機殼固接在飛輪機殼上。本發(fā)明結構緊湊、使用壽命長、可靠性高、造價不高、運行維護成本低、無污染。
文檔編號H02K7/02GK101841201SQ20101017437
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權日2010年5月18日
發(fā)明者謝偉東 申請人:浙江工業(yè)大學