[实用新型]多层盘式飞轮储能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及飞轮储能领域，尤其是一种多层盘式飞轮储能器。 

背景技术

作为化学电池和超级电容器的一种替代产品，飞轮储能系统储存电能，具有寿命长、维护量小、高效率和高功率等优点。飞轮储能的原理是依靠电机来实现充放电，依靠旋转的飞轮把电能转换为动能储存起来，充电时电机推动飞轮转动，把电能转换为动能储存起来；放电时飞轮驱动电机，把动能转换为电能释放出去。电机有多种设计方法，不同方法有各自的优缺点，适合于不同的使用要求。永磁电机是其中的一种，这种电机在飞轮充电时充当电动机，由外界电源通过变频器来驱动；放电时充当发电机，所发的电能的电压和频率随着飞轮的转速变化而变化，必须通过电力电子器件把这种电压和频率变化的电能转变为电压和频率相对稳定的电能，释放出去。在飞轮储能器待机时，既不充电也不放电，飞轮储能器会消耗自身一定的能量。为了减小这种能量的消耗，整个系统放置在一个真空的壳体中，由空气阻力引起的能量消耗得到有效的降低。另外，飞轮系统使用磁悬浮轴承或者磁悬浮与机械轴承相结合的混合轴承来降低飞轮的能量损耗。 

现有的飞轮储能器的飞轮由上下两个飞轮盘堆叠构成，飞轮盘在径向中间部位连接在一起，其它部分是分离的并构成空隙。电机由定子和转子组成：转子是飞轮盘，构成空隙的上下飞轮盘上吸附着环形轴向磁极交替变化的磁钢；定子为夹在上下飞轮盘之间的空隙中的一个圆环，又称电枢盘，外周固定在壳体上，电枢盘上布置着线圈绕组，线圈绕组与外部电力电子连接。上下飞轮盘在轴向上相对应的磁钢的极性相反，磁极驱动磁力线来回穿过气隙和电枢盘，构成回路。飞轮储能器的充电和放电由同一个电机完成：充电时电力电子（变频器）驱动电机，带动飞轮加速转动，直到飞轮加速到最高额定转速，此时飞轮储能器充满电，此后飞轮一直保持这个速度；放电时飞轮依靠惯性转动，驱动电机释放出电能，电能通过电力电子（变换器）变换为符合外界要求的电能。 

这种飞轮储能器结构存在一些缺点。首先，飞轮储能器使用同一个电机进行充电和放电，不利于其功率大小的灵活布置；在一些场合，飞轮储能器的充 电时间可以灵活要求，不必配备大功率的电机和变频器进行充电，但是如果飞轮储能器的放电功率要求大，则必须配备大功率的电机进行放电。使用同一个电机进行充电和放电，大功率的电机就会造成充电系统的浪费，小功率的电机又会造成放电系统功率的不足。其次，大功率的飞轮储能器如果只使用一个电机，电机的体积过大，限制了飞轮转速的提高。还有，使用单个大功率电机工作在飞轮储能器的真空中，散热比较困难。 

实用新型内容

本申请人针对上述现有飞轮储能器仅设置有单个电机，灵活性差，散热困难，成本高等缺点，提供一种结构合理的多层盘式飞轮储能器，从而可以灵活配置电机功率，适应多种规格电源输出的需要。 

本实用新型所采用的技术方案如下： 

一种多层盘式飞轮储能器，定子电枢盘固定在壳体内壁，定子电枢盘上排布有电枢绕组，定子电枢盘的两侧设置有作为飞轮盘的转子，环形轴向交替磁极的磁钢吸附在转子上；所述定子电枢盘至少设置两个，所述定子电枢盘至少包括一个多相绕组定子或一个单相绕组定子。 

作为上述技术方案的进一步改进：多个所述的单相绕组定子上的电枢布置相互相差一定角度。 

所述多相绕组定子通过变频器连接至输入电源，所述单相绕组定子通过变换器连接至外部输出电路。 

定子电枢盘数目优选为4个，其中多相绕组定子设置一个，单相绕组定子设置三个。 

所述转子的中央设置有通孔，多个转子在轴向上叠加在中轴上。 

所述转子的盘面中央开设有圆形凹槽，并采用环形连接件通过过盈配合连接相邻的上下盘面。 

所述磁钢采用永磁材料。 

飞轮盘由外部电动机进行充电驱动。 

本实用新型的有益效果如下： 

本实用新型通过设置两个或两个以上的多相或单相绕组定子，组成两个或两个以上的多相或单相电机，通过其间任意的搭配，形成多组单相、两相、三相甚至多相的电源输出，增加输出功率的大小，提高了电源配置的灵活性，适应于多种适用场合的领域。本实用新型的单相绕组定子大大降低了制造难度， 定子电枢盘厚度减小很多，电机气隙可以更小，电机功率可以更大；同时定子电枢盘厚度的减小有效地提高了电机的散热性能。多个电机的集成可以保证飞轮储能器的充电和放电功率的倍增，在不增加飞轮直径的前提下使飞轮高速旋转，有效的提高了能源的转化与输出。 

附图说明

图1为本实用新型实施例一的中剖图。