[发明专利]一种立式混合磁悬浮飞轮储能系统

摘要

本发明公开一种立式混合磁悬浮飞轮储能系统，高速永磁电机为充发一体式电机，输入/输出端连接矩阵变换器，配以可高速旋转的飞轮本体，使系统具有储能和放能双向功能。采用永磁偏置轴、径向混合磁轴承作为主支撑结构，机械滚动轴承提供系统失稳保护，降低了飞轮储能系统的待机损耗，提高了能量转换效率。系统的金属外壳较厚，形成真空腔，降低系统转子风磨损耗，同时具有支撑和保护作用。基座较大，降低系统重心，提高系统稳定性。因此，本系统具有大容量、高转速、高功率密度、低待机损耗等特点，可用于电网调峰、不间断电源、混合动力机车等场合。

主权项

一种立式混合磁悬浮飞轮储能系统，包括金属外壳（5）、基座（7），以及由上到下依次布置在金属外壳（5）内的上径向混合磁轴承（2）、高速永磁电机（3）、飞轮本体（4）、下径向混合磁轴承（6）和轴向混合磁轴承（1），且上径向混合磁轴承（2）和下径向混合磁轴承（6）结构相同；其特征在于，所述上径向混合磁轴承（2）包括径向磁轴承转轴（20）、两个径向磁轴承定子铁心（23）及设置在径向磁轴承定子铁心（23）对应位置的径向磁轴承转子铁心（21），每个径向磁轴承定子铁心（23）磁极极靴位置布置一导磁块（24），导磁块（24）之间嵌入有径向磁轴承永磁体（25），每个径向磁轴承定子铁心（23）的径向槽内分布有缠绕各个磁极的径向磁轴承绕组线圈（26），径向磁轴承转子铁心（21）轴向位置之间布置有导磁环（22），所述径向磁轴承定子铁心（23）与径向磁轴承转子铁心（21）之间留有径向磁轴承工作气隙（2.1）；所述轴向混合磁轴承（1）包括轴向磁轴承转轴（10）、套置在轴向磁轴承转轴（10）上的转子双推力盘（11）、上定子端板（12）、下定子端板（13）、设置在上定子端板（12）和下定子端板（13）中间的定子中心板（16）、位于定子中心板（16）与上定子端板（12）之间的上永磁体（14）及位于定子中心板（16）与下定子端板（13）之间的下永磁体（15），以及位于定子外壳（18）与上定子端板（12）、定子中心板（16）及下定子端板（13）围合形成空间内的定子励磁线圈（17）；所述上定子端板（12）和下定子端板（13）分别与转子双推力盘（11）的外端面构成外上气隙（1.1）和外下气隙（1.4），所述定子中心板（16）与转子双推力盘（11）的内端面构成内上气隙（1.2）和内下气隙（1.3）；所述上永磁体（14）和下永磁体（15）轴向充磁，且充磁方向相反；所述高速永磁电机（3）由内向外依次包括电机转轴（31）、表贴于电机转轴（31）外的电机永磁体（33）、电机定子铁心（34）、电机绕组线圈（35）及置于金属外壳（5）内的水冷套（32）；所述电机永磁体（33）与电机定子铁心（34）之间留有电机工作气隙（3.1）。