飛輪儲(chǔ)能裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及車輛能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】飛輪儲(chǔ)能裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及車輛能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)，本發(fā)明公開(kāi)了一種飛輪儲(chǔ)能裝置，包括徑向磁齒輪、盤式磁齒輪電機(jī)、真空殼和飛輪；其中，徑向磁齒輪包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子以及N1個(gè)第一調(diào)磁極片，第一調(diào)磁極片嵌在第一調(diào)磁極片座中；盤式磁齒輪電機(jī)包括第一定子盤、第一轉(zhuǎn)子盤、第二定子盤、第二轉(zhuǎn)子盤和第三轉(zhuǎn)子盤；其中第一定子盤相對(duì)于真空主殼體固定并與第一轉(zhuǎn)子盤組成第一盤式電機(jī)；第二定子盤相對(duì)于真空主殼體固定并與第二轉(zhuǎn)子盤組成第二盤式電機(jī)；第三轉(zhuǎn)子盤均勻布置有N2個(gè)第二調(diào)磁極片，第一、第二和第三轉(zhuǎn)子盤一起組成盤式磁齒輪；第一盤式電機(jī)、第二盤式電機(jī)及盤式磁齒輪相互耦合共同組成盤式磁齒輪電機(jī)。本發(fā)明公開(kāi)的飛輪儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)緊湊，具有靈活的能量流動(dòng)路徑。
【專利說(shuō)明】飛輪儲(chǔ)能裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及車輛能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種飛輪儲(chǔ)能裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及車輛能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]飛輪儲(chǔ)能技術(shù)是一種可以將電能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等非機(jī)械能轉(zhuǎn)化成飛輪動(dòng)能的高效機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)。近幾年來(lái)，飛輪儲(chǔ)能以其儲(chǔ)能密度高、功率密度大、能量轉(zhuǎn)換效率高、對(duì)溫度不敏感、對(duì)環(huán)境友好、使用壽命長(zhǎng)、充放電速度快以及易與其它裝置組合使用等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的研究及應(yīng)用，特別是在系統(tǒng)能量回饋及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)等領(lǐng)域有著良好的前景。
[0003]為了減小飛輪損耗，提高飛輪儲(chǔ)能效率，飛輪處于密閉的真空室中。因而，為了將飛輪儲(chǔ)存的能量傳到系統(tǒng)外，或者將系統(tǒng)外的機(jī)械能傳遞給飛輪儲(chǔ)存起來(lái)，耦合裝置是必需的，現(xiàn)有的耦合裝置是一根設(shè)置有旋轉(zhuǎn)密封圈的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸將外部能量轉(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能。然而，旋轉(zhuǎn)密封圈不可避免地會(huì)產(chǎn)生漏氣，而且隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速的提高及老化程度的加深，漏氣的可能性越大，因而在現(xiàn)有的飛輪儲(chǔ)能裝置中，需設(shè)置額外的真空環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)真空室的工作環(huán)境及保持真空系統(tǒng)等，從而保證飛輪工作在一定的真空環(huán)境中，這樣無(wú)形之中增大了飛輪儲(chǔ)能裝置的體積及制造使用成本。
[0004]為了解決上述旋轉(zhuǎn)密封圈存在物理接觸容易導(dǎo)致漏氣的缺陷，人們發(fā)明了一種磁連接器，磁連接器可以去掉旋轉(zhuǎn)密封圈并無(wú)物理接觸地將飛輪所儲(chǔ)能量傳給真空室外面的系統(tǒng)或者將外面的能量無(wú)物理接觸地轉(zhuǎn)換為飛輪的動(dòng)能存儲(chǔ)起來(lái)。磁連接器應(yīng)用到飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，去掉了旋轉(zhuǎn)密封圈，去掉了昂貴的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和真空保持系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)密封圈的缺陷。然而，上述飛輪儲(chǔ)能裝置的能量流通路徑非常的單一，即飛輪的動(dòng)能經(jīng)過(guò)高速側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，經(jīng)過(guò)調(diào)磁機(jī)構(gòu)，傳遞給低速側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件；或者低速側(cè)的機(jī)械能通過(guò)調(diào)磁機(jī)構(gòu)，無(wú)接觸傳遞給真空室中高速側(cè)轉(zhuǎn)子，帶動(dòng)飛輪加速，將能量?jī)?chǔ)存到飛輪中。該裝置能量只有往返兩條單一的流通路徑，其能量流通路徑單一不利于調(diào)節(jié)輸出輸入功率的大小和能源的靈活配置。而且上述的飛輪儲(chǔ)能裝置仍然存在占用體積較大的缺陷

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、能量流通路徑多向的飛輪儲(chǔ)能裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種飛輪儲(chǔ)能裝置，所述飛輪儲(chǔ)能裝置包括真空殼、飛輪、徑向磁齒輪、盤式磁齒輪電機(jī)和第二轉(zhuǎn)軸，其中，所述真空殼包括真空殼主體、第一調(diào)磁極片座和端蓋，所述真空殼包圍成一真空的容納腔，所述第一調(diào)磁極片座安裝于所述真空殼主體與所述端蓋之間；所述飛輪容納于所述容納腔內(nèi)，所述飛輪具有第一轉(zhuǎn)軸，所述第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述真空殼主體；所述徑向磁齒輪包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子以及N1個(gè)第一調(diào)磁極片，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于所述第一調(diào)磁極片座的內(nèi)側(cè)，所述外轉(zhuǎn)子位于所述第一調(diào)磁極片座的外側(cè)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述第一轉(zhuǎn)軸同軸固定，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子設(shè)置有第一永磁體，所述外轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述外轉(zhuǎn)子設(shè)置有第二永磁體，所述N1個(gè)第一調(diào)磁極片均嵌裝于所述第一調(diào)磁極片座；所述盤式磁齒輪電機(jī)安裝至所述徑向磁齒輪之外轉(zhuǎn)子的外圍，所述盤式磁齒輪電機(jī)包括均呈圓環(huán)盤狀且均與所述第一轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置的第一定子盤、第一轉(zhuǎn)子盤、第二定子盤、第二轉(zhuǎn)子盤和第三轉(zhuǎn)子盤，所述第一定子盤相對(duì)于所述真空殼主體固定，所述第一轉(zhuǎn)子盤、所述第三轉(zhuǎn)子盤、所述第二轉(zhuǎn)子盤和所述第二定子盤依次層疊間隔設(shè)置于所述第一定子盤之遠(yuǎn)離所述真空殼主體的一側(cè)，其中，所述第一定子盤設(shè)置有第一繞組；所述第一轉(zhuǎn)子盤固定于所述外轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子盤正對(duì)于所述第一定子盤，所述第一轉(zhuǎn)子盤設(shè)置有第三永磁體；所述第二定子盤相對(duì)于所述真空殼固定，所述第二定子盤設(shè)置有第二繞組，所述第二定子盤正對(duì)于所述第一定子盤；所述第二轉(zhuǎn)子盤正對(duì)于所述第二定子盤，所述第二轉(zhuǎn)子盤設(shè)置有第四永磁體；所述第三轉(zhuǎn)子盤正對(duì)于所述第一轉(zhuǎn)子盤和所述第二轉(zhuǎn)子盤，所述第三轉(zhuǎn)子盤中嵌裝有N2個(gè)第二調(diào)磁極片；所述第一定子盤和所述第一轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成第一盤式電機(jī)，所述第二定子盤和所述第二轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成第二盤式電機(jī)，所述第一轉(zhuǎn)子盤、所述第二轉(zhuǎn)子盤和所述第三轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成盤式磁齒輪，所述第一盤式電機(jī)、所述第二盤式電機(jī)和所述盤式磁齒輪相互耦合共同組成所述盤式磁齒輪電機(jī)；所述第二轉(zhuǎn)軸與所述第三轉(zhuǎn)子盤同軸固定。
[0007]其中，所述第一永磁體徑向或平行充磁，所述第二永磁體徑向或平行充磁，所述N1個(gè)第一調(diào)磁極片沿位于所述第一調(diào)磁極片座的第一圓周均勻排布，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直穿過(guò)所述第一圓周的圓心，所述N1個(gè)第一調(diào)磁極片相互之間絕緣，每一所述第一調(diào)磁極片與所述真空殼之間絕緣。
[0008]其中，所述第三永磁體和所述第四永磁體的充磁方向均平行于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，所述第三轉(zhuǎn)子盤設(shè)置有第二調(diào)磁極片座，所述N2個(gè)第二調(diào)磁極片嵌入第二調(diào)磁極片座中，所述N2個(gè)第二調(diào)磁極片沿位于所述第二調(diào)磁極片座的第二圓周均勻排布，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直穿過(guò)所述第二圓周的圓心。
[0009]其中，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括一固定于所述真空殼主體外壁的外殼，所述外殼與所述真空殼主體外壁包圍成一轉(zhuǎn)動(dòng)腔，所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述外殼且伸出所述外殼夕卜。
[0010]其中，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括呈圓環(huán)盤狀的第一固定座，所述第一固定座與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸，所述第一固定座固定于所述真空殼主體的外壁，所述第一調(diào)磁極片座的一端固定于第一固定座、另一端徑向延伸形成所述端蓋。
[0011]其中，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括均與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第一旋轉(zhuǎn)殼和第二旋轉(zhuǎn)殼，所述第一旋轉(zhuǎn)殼包括旋轉(zhuǎn)底座和旋轉(zhuǎn)筒體，所述旋轉(zhuǎn)底座固定于所述旋轉(zhuǎn)筒體的一端，所述旋轉(zhuǎn)底座轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述第一固定座，所述旋轉(zhuǎn)筒體遠(yuǎn)離所述真空殼主體的一端設(shè)置有與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第二軸孔，所述第二旋轉(zhuǎn)殼為與所述第二軸孔相適應(yīng)的圓盤狀結(jié)構(gòu)，所述第二旋轉(zhuǎn)殼轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第二軸孔中，所述外轉(zhuǎn)子固定于所述旋轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)壁，所述第一轉(zhuǎn)子盤則固定于所述旋轉(zhuǎn)筒體的外壁，所述第二轉(zhuǎn)軸靠近于所述真空殼主體的一端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述第二旋轉(zhuǎn)殼。
[0012]其中，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第三旋轉(zhuǎn)殼，所述第三旋轉(zhuǎn)殼為一回轉(zhuǎn)體空殼，所述第三旋轉(zhuǎn)殼的一端與所述第二轉(zhuǎn)軸一體化連接、另一端與所述第三轉(zhuǎn)子盤固定連接；所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第四旋轉(zhuǎn)殼，所述第四旋轉(zhuǎn)殼為一回轉(zhuǎn)體空殼，所述第四旋轉(zhuǎn)殼的一端與所述第二轉(zhuǎn)子盤固定連接、另一端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述第二轉(zhuǎn)軸。
[0013]其中，所述外殼的外壁設(shè)置有第一接線孔和第二接線孔，所述第一接線孔與所述第一定子盤的第一繞組電性連接，所述第二接線孔與所述第二定子盤的第二繞組電性連接。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)輪、第一電力變換器、第二電力變換器、電網(wǎng)和所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，所述風(fēng)輪同軸固定于所述第二轉(zhuǎn)軸，所述第一盤式電機(jī)的第一繞組經(jīng)所述第一電力變換器與所述電網(wǎng)電性連接，所述第二盤式電機(jī)的第二繞組經(jīng)所述第二電力變換器與所述電網(wǎng)電性連接。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種車輛能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)，包括車輛驅(qū)動(dòng)橋、第三電力變換器、第四電力變換器、直流母線和所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，所述車輛驅(qū)動(dòng)橋的輸出軸同軸固定于所述第二轉(zhuǎn)軸，所述第一盤式電機(jī)的第一繞組經(jīng)所述第三電力變換器與所述直流母線電性連接，所述第二盤式電機(jī)的第二繞組經(jīng)所述第四電力變換器與所述直流母線電性連接。
[0016]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例提供的飛輪儲(chǔ)能裝置，其有益效果在于，該飛輪儲(chǔ)能裝置的盤式磁齒輪電機(jī)同軸包繞整個(gè)徑向磁齒輪，第一盤式電機(jī)和第二盤式電機(jī)均為同軸的盤式結(jié)構(gòu)，這樣縮小了整個(gè)飛輪儲(chǔ)能裝置的軸向長(zhǎng)度，從而減小了整個(gè)飛輪儲(chǔ)能裝置的體積，使得該飛輪儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)緊湊。飛輪儲(chǔ)能裝置還具有靈活的能流路徑，可以實(shí)現(xiàn)能量在第二轉(zhuǎn)軸、第一繞組、第二繞組和飛輪之間的多路徑流通，滿足了能量多種方式的利用需求，并支持“機(jī)械能-機(jī)械能”的直接高效轉(zhuǎn)移，大大減輕了電氣部件在功率、容量方面的壓力。此外本發(fā)明實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能裝置的所有傳動(dòng)都有磁性無(wú)接觸機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)效率大大提高，系統(tǒng)魯棒性大大增強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1所示的飛輪儲(chǔ)能裝置中的徑向磁齒輪的橫切剖面圖；
[0020]圖3是圖1所示的飛輪儲(chǔ)能裝置中的盤式磁齒輪電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的飛輪儲(chǔ)能裝置的裝配示意圖；
[0022]圖5是圖4所示的飛輪儲(chǔ)能裝置中V處結(jié)構(gòu)的放大圖；
[0023]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理框圖；
[0024]圖7是本發(fā)明實(shí)施例的車輛能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0026]參照?qǐng)D1，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種飛輪儲(chǔ)能裝置1，包括真空殼100、飛輪200、徑向磁齒輪300、盤式磁齒輪電機(jī)400和第二轉(zhuǎn)軸500。
[0027]其中，真空殼100為由真空殼主體110、第一調(diào)磁極片座120和端蓋130包圍而成的真空封閉殼體，真空殼100包圍成一容納腔101，真空殼100開(kāi)設(shè)有第一軸孔102，第一調(diào)磁極片座120安裝于真空殼主體110和端蓋130之間，第一調(diào)磁極片座120由第一軸孔102邊緣沿軸向外延伸而成的筒狀結(jié)構(gòu)，第一調(diào)磁極片座120由既不導(dǎo)磁又不導(dǎo)電的高強(qiáng)度材料制成，包括但不限于增強(qiáng)型尼龍、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等，端蓋130安裝于第一調(diào)磁極片座120遠(yuǎn)離真空殼主體110的端部。飛輪200容納于容納腔101內(nèi)，飛輪200包括飛輪體210和由飛輪體210的中心軸向延伸形成的第一轉(zhuǎn)軸220，第一轉(zhuǎn)軸220轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于真空殼主體110的第一軸孔102中，第一轉(zhuǎn)軸220具有一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600，第一轉(zhuǎn)軸220由機(jī)械強(qiáng)度高的材料制成，第一轉(zhuǎn)軸220與飛輪體210剛性連接，飛輪200是飛輪儲(chǔ)能裝置I的主要儲(chǔ)能部件，飛輪200把外界的能量以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)。飛輪200置于容納腔101內(nèi)是為了消除風(fēng)阻損耗。徑向磁齒輪300、盤式磁齒輪電機(jī)400以及第二轉(zhuǎn)軸500均同軸安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600。
[0028]進(jìn)一步參照?qǐng)D2，徑向磁齒輪300包括內(nèi)轉(zhuǎn)子310、外轉(zhuǎn)子320以及N1個(gè)第一調(diào)磁極片330，內(nèi)轉(zhuǎn)子310位于第一調(diào)磁極片座120的內(nèi)側(cè)，外轉(zhuǎn)子320位于第一調(diào)磁極片座120的外側(cè)，內(nèi)轉(zhuǎn)子310與第一轉(zhuǎn)軸220同軸固定，外轉(zhuǎn)子320相對(duì)于內(nèi)轉(zhuǎn)子310可同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，外轉(zhuǎn)子320與內(nèi)轉(zhuǎn)子310同軸且間隔設(shè)置，第一調(diào)磁極片座120位于外轉(zhuǎn)子320與內(nèi)轉(zhuǎn)子310之間，N1個(gè)第一調(diào)磁極片330均嵌裝于第一調(diào)磁極片座120。
[0029]N1個(gè)第一調(diào)磁極片330沿位于第一調(diào)磁極片座120的第一圓周均勻排布，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600垂直穿過(guò)所述第一圓周的圓心，N1個(gè)第一調(diào)磁極片330相互之間絕緣，每一第一調(diào)磁極片330與真空殼100之間絕緣。第一調(diào)磁極片330有高導(dǎo)磁材料制成，例如硅鋼片。
[0030]具體而言，內(nèi)轉(zhuǎn)子310安裝有徑向或平行充磁的第一永磁體311，第一永磁體311設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子310的外壁，外轉(zhuǎn)子320安裝有徑向或平行充磁的第二永磁體321，第二永磁體設(shè)置于外轉(zhuǎn)子320的內(nèi)壁，第一永磁體311的極對(duì)數(shù)為P1,第二永磁體321的極對(duì)數(shù)P2,為了穩(wěn)定傳遞能量，徑向磁齒輪300滿足以下兩個(gè)條件:
[0031]I) N1=VP1，其中，P2SP1;
_ P, (0.—
[0032]2)。廠，其中，O1和ω2分別是內(nèi)轉(zhuǎn)子310和外轉(zhuǎn)子320的轉(zhuǎn)速，負(fù)號(hào)表示
內(nèi)轉(zhuǎn)子310和外轉(zhuǎn)子320的轉(zhuǎn)速相反。
[0033]徑向磁齒輪300通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)子310的第一永磁體311和外轉(zhuǎn)子320的第二永磁體321的磁場(chǎng)相互作用無(wú)物理接觸地變速傳動(dòng)。由于P2W1，外界給飛輪200補(bǔ)充能量時(shí)，經(jīng)徑向磁齒輪300的變比調(diào)速，轉(zhuǎn)速放大，故飛輪200的充電速度較快；當(dāng)飛輪200釋放能量時(shí)，經(jīng)徑向磁齒輪300的變比調(diào)速，轉(zhuǎn)速縮小，故飛輪200能夠向外界提供較大的轉(zhuǎn)矩。
[0034]盤式磁齒輪電機(jī)400安裝至徑向磁齒輪300之外轉(zhuǎn)子的外圍，盤式磁齒輪電機(jī)400包括均呈圓環(huán)盤狀且均與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600同軸設(shè)置的第一定子盤410、第一轉(zhuǎn)子盤420、第二定子盤430、第二轉(zhuǎn)子盤440和第三轉(zhuǎn)子盤450。第一定子盤410相對(duì)于真空殼主體110固定，第一轉(zhuǎn)子盤420、第三轉(zhuǎn)子盤450、第二轉(zhuǎn)子盤420和第二定子盤430依次層疊間隔設(shè)置于第一定子盤410之遠(yuǎn)離真空殼主體110的一側(cè)。
[0035]其中，第一定子盤410相對(duì)于真空殼主體110固定，環(huán)繞第一調(diào)磁極片座120設(shè)置，第一定子盤410與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600同軸,第一定子盤410設(shè)置有第一繞組411。
[0036]第一轉(zhuǎn)子盤420同軸固定于外轉(zhuǎn)子320，第一轉(zhuǎn)子盤420正對(duì)于第一定子盤410，且第一轉(zhuǎn)子盤420位于第一定子盤410遠(yuǎn)離真空殼主體110的一側(cè)，由圖1的視角來(lái)看，第一轉(zhuǎn)子盤420位于第一定子盤410的正上方，第一轉(zhuǎn)子盤420上下表面均設(shè)置有第三永磁體421。第三永磁體421沿平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600的方向充磁，第三永磁體421的極對(duì)數(shù)為P3，其中，第一繞組411的極對(duì)數(shù)與第三永磁體421的極對(duì)數(shù)相同。
[0037]第二定 子盤430相對(duì)于真空殼主體110固定，第二定子盤430與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600同軸，第二定子盤430設(shè)置有第二繞組431，第二定子盤430正對(duì)于第一定子盤410。
[0038]第二轉(zhuǎn)子盤440正對(duì)于第二定子盤430，且第二轉(zhuǎn)子盤440與第一轉(zhuǎn)子盤420間隔設(shè)置，第二轉(zhuǎn)子盤440位于第二定子盤430靠近真空殼主體110的一側(cè)，第二轉(zhuǎn)子盤440的上下表面均設(shè)置有第四永磁體441。第四永磁體441沿平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600的方向充磁，第四永磁體441的極對(duì)數(shù)為P4，其中第二繞組431的極對(duì)數(shù)與第四永磁體441的極對(duì)數(shù)相同。
[0039]第三轉(zhuǎn)子盤450位于第一轉(zhuǎn)子盤420和第二轉(zhuǎn)子盤440之間，第三轉(zhuǎn)子盤450正對(duì)于第一轉(zhuǎn)子盤420和第二轉(zhuǎn)子盤440,第三轉(zhuǎn)子盤450與第二轉(zhuǎn)軸500同軸固定,第三轉(zhuǎn)子盤450中設(shè)置有第二調(diào)磁極片座452，N2個(gè)第二調(diào)磁極片451嵌裝在所述第二調(diào)磁極片座452中，N2個(gè)第二調(diào)磁極片451沿位于第二調(diào)磁極片座452的第二圓周均勻排布，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線600垂直穿過(guò)所述第二圓周的圓心。第二調(diào)磁極片座452由既不導(dǎo)磁又不導(dǎo)電的高強(qiáng)度材料制成，材料包括但不限于增強(qiáng)型尼龍、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等。
[0040]第一定子盤和第一轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成第一盤式電機(jī)400a，第二定子盤和第二轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成第二盤式電機(jī)400b,第一轉(zhuǎn)子盤、第二轉(zhuǎn)子盤和第三轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成盤式磁齒輪400c,第一盤式電機(jī)400a、第二盤式電機(jī)400b和盤式磁齒輪400c相互耦合共同組成盤式磁齒輪電機(jī)400。
[0041]根據(jù)磁齒輪的工作原理，盤式磁齒輪400c滿足以下條件:
[0042]3 ) N2 = P3+P4，其中 P3>P4;
[0043]4)
【權(quán)利要求】
1.一種飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述飛輪儲(chǔ)能裝置包括真空殼、飛輪、徑向磁齒輪、盤式磁齒輪電機(jī)和第二轉(zhuǎn)軸，其中， 所述真空殼包括真空殼主體、第一調(diào)磁極片座和端蓋，所述真空殼包圍成一真空的容納腔，所述第一調(diào)磁極片座安裝于所述真空殼主體與所述端蓋之間； 所述飛輪容納于所述容納腔內(nèi)，所述飛輪具有第一轉(zhuǎn)軸，所述第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述真空殼主體； 所述徑向磁齒輪包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子以及N1個(gè)第一調(diào)磁極片，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于所述第一調(diào)磁極片座的內(nèi)側(cè)，所述外轉(zhuǎn)子位于所述第一調(diào)磁極片座的外側(cè)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述第一轉(zhuǎn)軸同軸固定，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子設(shè)置有第一永磁體，所述外轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述外轉(zhuǎn)子設(shè)置有第二永磁體，所述N1個(gè)第一調(diào)磁極片均嵌裝于所述第一調(diào)磁極片座； 所述盤式磁齒輪電機(jī)安裝至所述徑向磁齒輪之外轉(zhuǎn)子的外圍，所述盤式磁齒輪電機(jī)包括均呈圓環(huán)盤狀且均與所述第一轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置的第一定子盤、第一轉(zhuǎn)子盤、第二定子盤、第二轉(zhuǎn)子盤和第三轉(zhuǎn)子盤，所述第一定子盤相對(duì)于所述真空殼主體固定，所述第一轉(zhuǎn)子盤、所述第三轉(zhuǎn)子盤、所述第二轉(zhuǎn)子盤和所述第二定子盤依次層疊間隔設(shè)置于所述第一定子盤之遠(yuǎn)離所述真空殼主體的一側(cè)，其中， 所述第一定子盤設(shè)置有第一繞組； 所述第一轉(zhuǎn)子盤固定于所述外轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子盤正對(duì)于所述第一定子盤，所述第一轉(zhuǎn)子盤設(shè)置有第三永磁體； 所述第二定子盤相對(duì)于所述真空殼固定，所述第二定子盤設(shè)置有第二繞組，所述第二定子盤正對(duì)于所述第一定子盤； 所述第二轉(zhuǎn)子盤正對(duì)于所述第二定子盤，所述第二轉(zhuǎn)子盤設(shè)置有第四永磁體； 所述第三轉(zhuǎn)子盤正對(duì)于所述第一轉(zhuǎn)子盤和所述第二轉(zhuǎn)子盤，所述第三轉(zhuǎn)子盤中嵌裝有N2個(gè)第二調(diào)磁極片； 所述第一定子盤和所述第一轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成第一盤式電機(jī)，所述第二定子盤和所述第二轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成第二盤式電機(jī)，所述第一轉(zhuǎn)子盤、所述第二轉(zhuǎn)子盤和所述第三轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成盤式磁齒輪，所述第一盤式電機(jī)、所述第二盤式電機(jī)和所述盤式磁齒輪相互耦合共同組成所述盤式磁齒輪電機(jī)； 所述第二轉(zhuǎn)軸與所述第三轉(zhuǎn)子盤同軸固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第一永磁體徑向或平行充磁，所述第二永磁體徑向或平行充磁，所述N1個(gè)第一調(diào)磁極片沿位于所述第一調(diào)磁極片座的第一圓周均勻排布，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直穿過(guò)所述第一圓周的圓心，所述N1個(gè)第一調(diào)磁極片相互之間絕緣，每一所述第一調(diào)磁極片與所述真空殼之間絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述第三永磁體和所述第四永磁體的充磁方向均平行于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，所述第三轉(zhuǎn)子盤設(shè)置有第二調(diào)磁極片座，所述N2個(gè)第二調(diào)磁極片嵌入第二調(diào)磁極片座中，所述N2個(gè)第二調(diào)磁極片沿位于所述第二調(diào)磁極片座的第二圓周均勻排布，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直穿過(guò)所述第二圓周的圓心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括一固定于所述真空殼主體外壁的外殼，所述外殼與所述真空殼主體外壁包圍成一轉(zhuǎn)動(dòng)腔，所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述外殼且伸出所述外殼外。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括呈圓環(huán)盤狀的第一固定座，所述第一固定座與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸，所述第一固定座固定于所述真空殼主體的外壁，所述第一調(diào)磁極片座的一端固定于第一固定座、另一端徑向延伸形成所述端蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括均與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第一旋轉(zhuǎn)殼和第二旋轉(zhuǎn)殼，所述第一旋轉(zhuǎn)殼包括旋轉(zhuǎn)底座和旋轉(zhuǎn)筒體，所述旋轉(zhuǎn)底座固定于所述旋轉(zhuǎn)筒體的一端，所述旋轉(zhuǎn)底座轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述第一固定座，所述旋轉(zhuǎn)筒體遠(yuǎn)離所述真空殼主體的一端設(shè)置有與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第二軸孔，所述第二旋轉(zhuǎn)殼為與所述第二軸孔相適應(yīng)的圓盤狀結(jié)構(gòu)，所述第二旋轉(zhuǎn)殼轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于第二軸孔中，所述外轉(zhuǎn)子固定于所述旋轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)壁，所述第一轉(zhuǎn)子盤則固定于所述旋轉(zhuǎn)筒體的外壁，所述第二轉(zhuǎn)軸靠近于所述真空殼主體的一端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述第二旋轉(zhuǎn)殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第三旋轉(zhuǎn)殼，所述第三旋轉(zhuǎn)殼為一回轉(zhuǎn)體空殼，所述第三旋轉(zhuǎn)殼的一端與所述第二轉(zhuǎn)軸一體化連接、另一端與所述第三轉(zhuǎn)子盤固定連接； 所述飛輪儲(chǔ)能裝置還包括與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸的第四旋轉(zhuǎn)殼，所述第四旋轉(zhuǎn)殼為一回轉(zhuǎn)體空殼，所述第四旋轉(zhuǎn)殼的一端與所述第二轉(zhuǎn)子盤固定連接、另一端轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述第二轉(zhuǎn)軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼的外壁設(shè)置有第一接線孔和第二接線孔，所述第一接線孔與所述第一定子盤的第一繞組電性連接，所述第二接線孔與所述第二定子盤的第二繞組電性連接。
9.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)輪、第一電力變換器、第二電力變換器、電網(wǎng)和權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，所述風(fēng)輪同軸固定于所述第二轉(zhuǎn)軸，所述第一盤式電機(jī)的第一繞組經(jīng)所述第一電力變換器與所述電網(wǎng)電性連接，所述第二盤式電機(jī)的第二繞組經(jīng)所述第二電力變換器與所述電網(wǎng)電性連接。
10.一種車輛能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括車輛驅(qū)動(dòng)橋、第三電力變換器、第四電力變換器、直流母線和權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的飛輪儲(chǔ)能裝置，所述車輛驅(qū)動(dòng)橋的輸出軸同軸固定于所述第二轉(zhuǎn)軸，所述第一盤式電機(jī)的第一繞組經(jīng)所述第三電力變換器與所述直流母線電性連接，所述第二盤式電機(jī)的第二繞組經(jīng)所述第四電力變換器與所述直流母線電性連接。
【文檔編號(hào)】H02J3/30GK103904816SQ201410115305
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】蹇林旎, 尉進(jìn), 石玉君 申請(qǐng)人:南方科技大學(xué)