CN113972782A - 储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统。该储能飞轮包括位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承；储能飞轮主动轮连接在主轴上，磁力耦合器主动盘固定在储能飞轮主动轮上；磁力耦合器从动盘固定在储能飞轮从动轮上，且磁力耦合器从动盘与磁力耦合器主动盘相对设置，至少两对永磁轴承分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上。本发明通过至少两对永磁轴承使储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内，能够降低高温超导磁悬浮系统的负载压力，进而有利于降低高温超导飞轮储能系统的运行成本及损耗。

Description

储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，尤其涉及一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统。

背景技术

飞轮储能技术是20世纪90年代才提出的新概念储能技术，它突破了化学电池的局限，通过将能量转化为储能飞轮旋转时的动能进行存储，实现了物理方式的储能。飞轮储能技术具有能量密度高、能量转化率高，充电快、体积小质量轻、工作温度范围宽(飞轮电池对环境温度没有严格的限制)、使用寿命长的特点，飞轮储能技术的使用寿命不受重复深度放电影响，循环充放电次数可达数百万次，预期寿命可达20年以上。

目前飞轮储能系统主要分为机械轴承飞轮储能，电磁轴承飞轮储能以及高温超导飞轮储能。其中，机械轴承传动时会产生损耗，因此不适合长时间的储能；电磁轴承需要复杂的控制系统来实现系统的稳定运行，而复杂的控制系统意味着成本的增加以及运行时的功耗；相比而言，高温超导磁悬浮系统具有无源自稳定性，因此其在稳定运行时不需要复杂的控制系统也不会产生较大的功耗。

而高温超导飞轮储能系统主要由高储能密度的飞轮、高温超导轴承系统、实现充能与放能的电机系统、为超导块提供超导环境的冷却系统以及真空系统构成。其工作原理为高温超导轴承使主轴以及储能飞轮悬浮在真空腔中，然后将外界能量转变为储能飞轮在真空腔中做无摩擦旋转时的动能。但在高温超导飞轮储能系统运行时，由于旋转轴以及轴上的储能飞轮等一系列设备的悬浮都基本由高温超导磁悬浮系统的来实现，提高了高温超导磁悬浮系统的负载压力。而高温超导磁悬浮系统的高温超导块必须工作在特定的温度(需要液氮冷却)，因而负载压力较大的高温超导磁悬浮系统需要更大的超导块以及更严格的冷却系统，这样则会整个增加高温超导飞轮储能系统的成本以及运行损耗。

发明内容

本发明实施例提供了一种储能飞轮及其所应用的高温超导飞轮储能系统，以解决现有技术中的高温超导飞轮储能系统运行成本及运行损耗较大的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种储能飞轮，包括：位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承；

所述储能飞轮主动轮连接在所述主轴上，所述磁力耦合器主动盘固定在所述储能飞轮主动轮上，所述储能飞轮从动轮设置在所述储能飞轮主动轮的外环，所述磁力耦合器从动盘固定在所述储能飞轮从动轮上，且所述磁力耦合器从动盘与所述磁力耦合器主动盘相对设置，所述至少两对永磁轴承分别固定在所述储能飞轮从动轮上和所述第二真空仓内壁上，使所述储能飞轮从动轮悬浮在所述第二真空仓内；

储能时，电机模块通电，所述主轴转动，并带动所述储能飞轮主动轮转动，所述磁力耦合器主动盘跟随所述储能飞轮主动轮转动，并通过所述磁力耦合器主动盘产生的磁场与所述磁力耦合器从动盘产生的磁场相互耦合，带动所述磁力耦合器从动盘转动，所述储能飞轮从动轮随所述磁力耦合器从动盘而转动，完成将所述电机模块的电能转换为动能并在所述储能飞轮从动轮中进行储能的过程；

释能时，所述电机模块连接负载，所述储能飞轮从动轮中的储能供所述储能飞轮从动轮转动，所述磁力耦合器从动盘跟随所述储能飞轮从动轮而转动，并通过所述磁力耦合器从动盘产生的磁场与所述磁力耦合器主动盘产生的磁场相互耦合，带动所述磁力耦合器主动盘转动，所述磁力耦合器主动盘带动所述储能飞轮主动轮转动，所述主轴随所述储能飞轮主动轮而转动，使所述电机模块完成将动能转换为电能进行释能的过程。

在一种可能的实现方式中，所述至少两对永磁轴承中包括径向永磁轴承，所述径向永磁轴承沿所述主轴的轴向分别固定在所述储能飞轮从动轮上和所述第二真空仓内壁上，且以所述储能飞轮从动轮为中心相对设置，用于为所述储能飞轮从动轮提供垂直方向的悬浮力。

在一种可能的实现方式中，所述至少两对永磁轴承中还包括轴向永磁轴承，所述轴向永磁轴承与所述径向永磁轴承垂直设置，且设置在所述储能飞轮从动轮和所述第二真空仓内壁上远离所述主轴的方向，用于为所述储能飞轮从动轮提供水平方向的悬浮力。

在一种可能的实现方式中，储能飞轮还包括磁力屏蔽器；

所述磁力屏蔽器安装在所述第二真空仓外壁上所述磁力耦合器主动盘和对应的磁力耦合器从动盘之间的位置，用于阻止所述磁力耦合器主动盘产生的磁场与对应的磁力耦合器从动盘产生的磁场相互耦合。

在一种可能的实现方式中，所述磁力耦合器主动盘和所述磁力耦合器从动盘的数量根据所述储能飞轮从动轮与所述储能飞轮主动轮的形状、重量确定。

在一种可能的实现方式中，每个磁力屏蔽器包括出液阀和进液阀；所述磁力屏蔽器为两个及两个以上时，当前磁力屏蔽器的进液阀与上一个磁力屏蔽器的出液阀连接，当前磁力屏蔽器的出液阀与下一个磁力屏蔽器的进液阀连接。

在一种可能的实现方式中，所述储能飞轮主动轮、所述磁力耦合器主动盘、所述储能飞轮从动轮、所述磁力耦合器从动盘、所述至少两对永磁轴承和所述磁力屏蔽器均关于所述主轴呈轴对称。

第二方面，本发明实施例提供了一种高温超导飞轮储能系统，包括如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的储能飞轮。

本发明实施例提供一种储能飞轮及高温超导飞轮储能系统，储能飞轮包括位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承。通过储能飞轮主动轮连接在高温超导飞轮储能系统的主轴上，磁力耦合器主动盘固定在储能飞轮主动轮上，储能飞轮从动轮设置在储能飞轮主动轮的外环，磁力耦合器从动盘固定在储能飞轮从动轮上，且磁力耦合器从动盘与磁力耦合器主动盘相对设置，至少两对永磁轴承分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上，使储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内。可以使分别位于两个真空仓内的储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮通过磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘同步转动实现储能和释能的功能，且位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮可以通过至少两对永磁轴承实现悬浮，而不必依靠高温超导磁悬浮系统来实现悬浮，降低了高温超导磁悬浮系统的负载压力，进而有利于降低储能飞轮构成的高温超导飞轮储能系统的运行成本及运行损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的储能飞轮的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的储能飞轮的结构示意图；

图3是本发明另一实施例提供的储能飞轮的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的储能飞轮的结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的储能飞轮的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

参见图1，其示出了本发明实施例提供的储能飞轮的结构示意图，本发明实施例的储能飞轮，包括：位于第一真空仓1内的储能飞轮主动轮2、高温超导飞轮储能系统的主轴3和磁力耦合器主动盘4，以及位于第二真空仓5内的储能飞轮从动轮6、磁力耦合器从动盘7和至少两对永磁轴承。

其中，储能飞轮主动轮2连接在主轴3上，磁力耦合器主动盘4固定在储能飞轮主动轮2上，储能飞轮从动轮6设置在储能飞轮主动轮2的外环，磁力耦合器从动盘7固定在储能飞轮从动轮6上，且磁力耦合器从动盘7与磁力耦合器主动盘4相对设置，至少两对永磁轴承分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上，使储能飞轮从动轮6悬浮在第二真空仓5内。

储能时，电机模块通电，主轴3转动，并带动储能飞轮主动轮2转动，磁力耦合器主动盘4跟随储能飞轮主动轮2转动，并通过磁力耦合器主动盘4产生的磁场与磁力耦合器从动盘7产生的磁场相互耦合，带动磁力耦合器从动盘7转动，储能飞轮从动轮6随磁力耦合器从动盘7而转动，完成将电机模块的电能转换为动能并在储能飞轮从动轮6中进行储能的过程。

释能时，电机模块连接负载，储能飞轮从动轮6中的储能供储能飞轮从动轮6转动，磁力耦合器从动盘7跟随储能飞轮从动轮6而转动，并通过磁力耦合器从动盘7产生的磁场与磁力耦合器主动盘4产生的磁场相互耦合，带动磁力耦合器主动盘4转动，磁力耦合器主动盘4带动储能飞轮主动轮2转动，主轴3随储能飞轮主动轮2而转动，使电机模块完成将动能转换为电能进行释能的过程。

本实施例中，储能飞轮主动轮与储能飞轮从动轮构成整体的储能飞轮，储能飞轮主动轮与储能飞轮从动轮之间通过磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘进行能量的传递。当储能飞轮主动轮旋转时，固定在储能飞轮主动轮中的磁力耦合器主动盘带动固定在储能飞轮从动轮中的磁力耦合器从动盘，从而最终带动储能飞轮从动轮。本实施例主要通过磁力耦合器主动盘产生的磁场与磁力耦合器从动盘产生的磁场相互耦合来使储能飞轮主动轮与储能飞轮从动轮实现同步转动，进行能量的传递。

通过固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上的至少两对永磁轴承，使储能飞轮从动轮稳定的悬浮在第二真空仓内。储能飞轮主动轮与高温超导飞轮储能系统的主轴连接，储能飞轮主动轮、主轴以及主轴上连接的其他设备(图中未画出)通过高温超导磁悬浮系统稳定悬浮在一定的工作高度。其中，第二真空仓可以固定在高温超导飞轮储能系统的主体支架16的特定位置，从而确保储能飞轮主动轮与储能飞轮从动轮之间合适的工作间隙。

本发明实施例提供了一种具有隔离连接的储能飞轮，将以往一体的储能飞轮分为储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮，储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮可以通过磁力耦合器主动盘产生的磁场和磁力耦合器从动盘产生的磁场的相互耦合实现同步转动，完成能量的传递。分为储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮后的储能飞轮分别位于两个真空仓内(即第一真空仓和第二真空仓)，高温超导磁悬浮系统只需要为位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴、磁力耦合器主动盘及主轴上连接的其他设备提供悬浮即可，占据储能飞轮总质量的大部分、用于储存能量的储能飞轮从动轮则可以通过位于第二真空仓内的至少两对永磁轴承实现悬浮。因此，本发明实施例提高的储能飞轮可以降低高温超导磁悬浮系统的负载压力，进而降低储能飞轮构成的高温超导飞轮储能系统中超导块材的使用，降低设备制造成本。

本发明实施例通过储能飞轮主动轮连接在高温超导飞轮储能系统的主轴上，磁力耦合器主动盘固定在储能飞轮主动轮上，储能飞轮从动轮设置在储能飞轮主动轮的外环，磁力耦合器从动盘固定在储能飞轮从动轮上，且磁力耦合器从动盘与磁力耦合器主动盘相对设置，至少两对永磁轴承分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上，使储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内。可以使分别位于两个真空仓内的储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮通过磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘同步转动实现储能和释能的功能，且位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮可以通过至少两对永磁轴承实现悬浮，而不必依靠高温超导磁悬浮系统来实现悬浮，降低了高温超导磁悬浮系统的负载压力，进而有利于降低储能飞轮构成的高温超导飞轮储能系统的运行成本及运行损耗。

可选的，如图1所示，每对永磁轴承中均包括第一永磁体(如图1中的10、11和13)和第二永磁体(如图1中的9、12和14)，第一永磁体固定在储能飞轮从动轮上，第二永磁体固定在第二真空仓内壁上，第一永磁体和第二永磁体相对设置。

本实施例中，每对永磁轴承中的第一永磁体固定在储能飞轮从动轮上，第二永磁体固定在第二真空仓内壁上，第一永磁体和第二永磁体相对设置，可以发挥第一永磁体和第二永磁体之间最大的相互作用力，从而有利于储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内。

可选的，参照图1-图3，至少两对永磁轴承中可以包括径向永磁轴承，径向永磁轴承沿主轴的轴向分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上，且以储能飞轮从动轮为中心相对设置，用于为储能飞轮从动轮提供垂直方向的悬浮力。

示例性的，图1中的第一永磁体10和第二永磁体9构成的第一对永磁轴承以及第一永磁体11和第二永磁体12构成的第二对永磁轴承，或者图2中的第一永磁体10-1和第二永磁体9-1构成的永磁轴承对A，第一永磁体10-2和第二永磁体9-2构成的永磁轴承对B，第一永磁体11-1和第二永磁体12-1构成的永磁轴承对C，第一永磁体11-2和第二永磁体12-2构成的永磁轴承对D，或者图3中的第一永磁体10-3和第二永磁体9-3构成的永磁轴承对E，第一永磁体10-31和第二永磁体9-31构成的永磁轴承对E1，第一永磁体11-3和第二永磁体12-3构成的永磁轴承对F，第一永磁体11-31和第二永磁体12-31构成的永磁轴承对F1，第一永磁体11-4和第二永磁体12-4构成的永磁轴承对G均为径向永磁轴承。

其中，如图1和图2所示，径向永磁轴承可以为偶数对永磁轴承。当径向永磁轴承为偶数对永磁轴承时，该偶数对永磁轴承可以以储能飞轮从动轮为中心对称设置(即该偶数对永磁轴承中设置在储能飞轮从动轮两侧的两对永磁轴承相对设置，且尺寸相同)。例如图1中的第一对永磁轴承和第二对永磁轴承相对设置且尺寸相同，或者图2中永磁轴承对A和永磁轴承对C相对设置且尺寸相同，永磁轴承对B和永磁轴承对D相对设置且尺寸相同。

如图3所示，径向永磁轴承也可以为奇数对永磁轴承。当径向永磁轴承为奇数对永磁轴承时，该奇数对永磁轴承可以存在一部分永磁轴承(例如偶数对永磁轴承)以储能飞轮从动轮为中心对称设置，除此之外的另一部分永磁轴承(例如奇数对永磁轴承)以储能飞轮从动轮为中心相对设置，且另一部分永磁轴承的尺寸不同。例如图3中永磁轴承对E1和永磁轴承对F1两对永磁轴承以储能飞轮从动轮为中心对称设置，永磁轴承对F和永磁轴承对G均与永磁轴承对E相对设置，且永磁轴承对F和永磁轴承对G的尺寸与永磁轴承对E的尺寸不同。其中，永磁轴承对F和永磁轴承对G的尺寸可以相同，永磁轴承对E的尺寸可以为永磁轴承对F或永磁轴承对G的尺寸的二倍，以便构成的径向永磁轴承为储能飞轮从动轮在垂直方向中向上的方向和向下的方向提供相同的悬浮力。

可选的，径向永磁轴承中每对永磁轴承包括的第一永磁体和第二永磁体，以及关于储能飞轮从动轮相对设置的两对永磁轴承的尺寸也可以不同，只要构成的径向永磁轴承能为储能飞轮从动轮提供垂直方向的悬浮力，使储能飞轮从动轮悬浮在第二真空仓内即可。

本实施例中，径向永磁轴承可以为两对永磁轴承、三对永磁轴承、四对永磁轴承……，径向永磁轴承的总对数可以根据储能飞轮从动轮的质量、固定在储能飞轮从动轮上的磁力耦合器的质量以及固定在储能飞轮从动轮上的每对永磁轴承中的第一永磁体的质量确定。无论径向永磁轴承的总对数具体为多少，所有的径向永磁轴承均可以沿主轴的轴向分别固定在储能飞轮从动轮上和第二真空仓内壁上，且以储能飞轮从动轮为中心相对设置，以便于为储能飞轮从动轮提供垂直方向的悬浮力，以实现储能飞轮从动轮及其上结构的悬浮。

可选的，参见图1、图4和图5，至少两对永磁轴承中还可以包括轴向永磁轴承，轴向永磁轴承与径向永磁轴承垂直设置，且设置在储能飞轮从动轮和第二真空仓内壁上远离主轴的方向，用于为储能飞轮从动轮提供水平方向的悬浮力。

同样的，参照径向永磁轴承的设置，轴向永磁轴承的总对数也可以为偶数或奇数。

示例性的，图1中的第一永磁体13和第二永磁体14构成的第三对永磁轴承，以及图4中的第一永磁体13-1和第二永磁体14-1构成的第四对永磁轴承，图5中的第一永磁体13-2和第二永磁体14-2构成的第五对永磁轴承均为轴向永磁轴承。第三对永磁轴承分别与第一对永磁轴承和第二对永磁轴承垂直设置，第四对永磁轴承分别与第一永磁体10-4和第二永磁体9-4构成的一对永磁轴承以及第一永磁体11-5和第二永磁体12-5构成的一对永磁轴承垂直设置，第五对永磁轴承分别与第一永磁体10-5和第二永磁体9-5构成的一对永磁轴承以及第一永磁体11-6和第二永磁体12-6构成的一对永磁轴承垂直设置，且第三对永磁轴承、第四对永磁轴承和第五对永磁轴承均设置在储能飞轮从动轮和第二真空仓内壁上远离主轴的方向。

本实施例中的轴向永磁轴承与径向永磁轴承垂直设置，且设置在储能飞轮从动轮和第二真空仓内壁上远离主轴的方向，可以减少储能飞轮从动轮旋转时可能产生的横向的震动，降低其影响。

可选的，参见图1-图3，本实施例提供的储能飞轮还可以包括磁力屏蔽器15。

其中，磁力屏蔽器15安装在第二真空仓5外壁上磁力耦合器主动盘4和对应的磁力耦合器从动盘7之间的位置，用于阻止磁力耦合器主动盘产生的磁场与对应的磁力耦合器从动盘产生的磁场相互耦合，即使磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘失效。

高温超导飞轮储能系统进行能量存储(储能时)以及将所存储的能量向外界释放(释能时)统称为能量变换即换能。本发明实施例通过在第二真空仓外壁上磁力耦合器主动盘和对应的磁力耦合器从动盘之间的位置设置磁力屏蔽器，当高温超导飞轮储能系统需要与外界进行能量交换时，磁力屏蔽器处于非工作状态。此时磁力耦合器主动盘与磁力耦合器从动盘所产生的磁场进行耦合，储能飞轮从动轮与储能飞轮主动轮同步旋转，由此实现高温超导飞轮储能系统与外界的能量交换。当高温超导飞轮储能系统长时间不需要进行能量的变换时，磁力屏蔽器开始工作。此时磁力耦合器主动盘与磁力耦合器从动盘之间没有耦合作用，相互之间的转动不会发生影响。

由于储能飞轮主动轮、其所连接的主轴以及主轴上的其他设备在工作时需要高温超导磁悬浮系统提供稳定的悬浮力，而高温超导磁悬浮系统的稳定工作需要液氮的冷却。因此当高温超导飞轮储能系统长时间不需要进行能量的变换时，使磁力屏蔽器工作，则可以使储能飞轮主动轮、其所连接的主轴以及主轴上的其他设备停止工作。这样可以减少系统运行时由于冷却系统所产生的成本及功耗。

可选的，本实施例提供的储能飞轮中，磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘的数量可以根据储能飞轮从动轮与储能飞轮主动轮的形状、重量确定。

示例性的，如图4所示，在主轴3的一侧，储能飞轮主动轮2的截面可以为长方形，储能飞轮从动轮6的截面可以为倒向主轴3的“L”形。

其中，储能飞轮主动轮2可以通过长方形的短边与主轴3连接，磁力耦合器主动盘4固定在长方形的长边上，长方形与倒向主轴的“L”形相嵌设置，磁力耦合器从动盘7固定在倒向主轴3的“L”形中与主轴3垂直的一边上，且磁力耦合器从动盘7与磁力耦合器主动盘4相对设置。

示例性的，如图5所示，在主轴3的一侧，储能飞轮主动轮2的截面可以为“凹”字形，储能飞轮从动轮的截面可以为“凸”字形。

其中，储能飞轮主动轮2通过“凹”字形上远离内凹口的一边与主轴2连接，磁力耦合器主动盘4-1固定在“凹”字形的内凹口的第一条边上，磁力耦合器主动盘4-2固定在“凹”字形的内凹口的第二条边上，磁力耦合器主动盘4-3固定在“凹”字形的内凹口的第三条边上，“凸”字形的外凸口与“凹”字形的内凹口相嵌设置，磁力耦合器从动盘7-1固定在“凸”字形的外凸口的第一条边上，磁力耦合器从动盘7-2固定在“凸”字形的外凸口的第二条边上，磁力耦合器从动盘7-3固定在“凸”字形的外凸口的第三条边上。

其中，图5所示的示例相对于图4所示的示例，通过改变储能飞轮从动轮与储能飞轮主动轮的形状，使储能飞轮主动轮与储能飞轮从动轮之间的磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘的数量均达到三个，从而可以在磁力屏蔽器停止工作的时候，使储能飞轮从动轮与储能飞轮主动轮能够更加快速的达到旋转状态的一致。

也就是说，本实施例中，储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮的重量、面积、形状均可以根据需要进行设计。相应地，磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘可以根据储能飞轮从动轮与储能飞轮主动轮的形状、重量确定。如图1-图5所示，储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮可以相互平行设置，也可以相嵌设置。相应地，磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘可以设置的储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮相对的每个面上，也可以储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮相对的所有面中部分面上。只要可以通过磁力耦合器主动盘和磁力耦合器从动盘带动储能飞轮主动轮和储能飞轮从动轮转动即可。

可选的，每个磁力屏蔽器包括出液阀和进液阀，当磁力屏蔽器为两个及两个以上时，当前磁力屏蔽器的进液阀与上一个磁力屏蔽器的出液阀连接，当前磁力屏蔽器的出液阀与下一个磁力屏蔽器的进液阀连接。

示例性的，如图5所示的储能飞轮设置了3个磁力耦合器主动盘以及3个磁力耦合器从动盘，因此，可以设置3个磁力屏蔽器(即磁力屏蔽器15-1、15-2和15-3)，其中，磁力屏蔽器15-3的出液阀18-3与磁力屏蔽器15-2的进液阀17-2连接，磁力屏蔽器15-2的出液阀18-2与磁力屏蔽器15-1的进液阀17-1连接，即将三个单独的磁力屏蔽器连接起来，共同组成整个系统的磁力屏蔽系统，使其运行的工作状态同步。

可选的，参见图1-图5，本实施例提供的储能飞轮中，储能飞轮主动轮、磁力耦合器主动盘、储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘、至少两对永磁轴承和磁力屏蔽器均关于主轴的中心轴线19呈轴对称，以便于储能飞轮及其构成的高温超导飞轮储能系统稳定运行。

作为本发明的另一实施例，本发明还提供一种高温超导飞轮储能系统，包括上述任一实施例所述的储能飞轮，且与上述任一实施例所述的储能飞轮具有相同的有益效果。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种储能飞轮，其特征在于，包括：位于第一真空仓内的储能飞轮主动轮、高温超导飞轮储能系统的主轴和磁力耦合器主动盘，以及位于第二真空仓内的储能飞轮从动轮、磁力耦合器从动盘和至少两对永磁轴承；

所述储能飞轮主动轮连接在所述主轴上，所述磁力耦合器主动盘固定在所述储能飞轮主动轮上，所述储能飞轮从动轮设置在所述储能飞轮主动轮的外环，所述磁力耦合器从动盘固定在所述储能飞轮从动轮上，且所述磁力耦合器从动盘与所述磁力耦合器主动盘相对设置，所述至少两对永磁轴承分别固定在所述储能飞轮从动轮上和所述第二真空仓内壁上，使所述储能飞轮从动轮悬浮在所述第二真空仓内；

储能时，电机模块通电，所述主轴转动，并带动所述储能飞轮主动轮转动，所述磁力耦合器主动盘跟随所述储能飞轮主动轮转动，并通过所述磁力耦合器主动盘产生的磁场与所述磁力耦合器从动盘产生的磁场相互耦合，带动所述磁力耦合器从动盘转动，所述储能飞轮从动轮随所述磁力耦合器从动盘而转动，完成将所述电机模块的电能转换为动能并在所述储能飞轮从动轮中进行储能的过程；

释能时，所述电机模块连接负载，所述储能飞轮从动轮中的储能供所述储能飞轮从动轮转动，所述磁力耦合器从动盘跟随所述储能飞轮从动轮而转动，并通过所述磁力耦合器从动盘产生的磁场与所述磁力耦合器主动盘产生的磁场相互耦合，带动所述磁力耦合器主动盘转动，所述磁力耦合器主动盘带动所述储能飞轮主动轮转动，所述主轴随所述储能飞轮主动轮而转动，使所述电机模块完成将动能转换为电能进行释能的过程。

2.根据权利要求1所述的储能飞轮，其特征在于，每对永磁轴承中均包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体固定在所述储能飞轮从动轮上，所述第二永磁体固定在所述第二真空仓内壁上，所述第一永磁体和所述第二永磁体相对设置。

3.根据权利要求2所述的储能飞轮，其特征在于，所述至少两对永磁轴承中包括径向永磁轴承，所述径向永磁轴承沿所述主轴的轴向分别固定在所述储能飞轮从动轮上和所述第二真空仓内壁上，且以所述储能飞轮从动轮为中心相对设置，用于为所述储能飞轮从动轮提供垂直方向的悬浮力。

4.根据权利要求3所述的储能飞轮，其特征在于，所述至少两对永磁轴承中还包括轴向永磁轴承，所述轴向永磁轴承与所述径向永磁轴承垂直设置，且设置在所述储能飞轮从动轮和所述第二真空仓内壁上远离所述主轴的方向，用于为所述储能飞轮从动轮提供水平方向的悬浮力。

5.根据权利要求1-4任一项所述的储能飞轮，其特征在于，还包括磁力屏蔽器；

所述磁力屏蔽器安装在所述第二真空仓外壁上所述磁力耦合器主动盘和对应的磁力耦合器从动盘之间的位置，用于阻止所述磁力耦合器主动盘产生的磁场与对应的磁力耦合器从动盘产生的磁场相互耦合。

6.根据权利要求1-4任一项所述的储能飞轮，其特征在于，所述磁力耦合器主动盘和所述磁力耦合器从动盘的数量根据所述储能飞轮从动轮与所述储能飞轮主动轮的形状、重量确定。

7.根据权利要求5所述的储能飞轮，其特征在于，每个磁力屏蔽器包括出液阀和进液阀；所述磁力屏蔽器为两个及两个以上时，当前磁力屏蔽器的进液阀与上一个磁力屏蔽器的出液阀连接，当前磁力屏蔽器的出液阀与下一个磁力屏蔽器的进液阀连接。

8.根据权利要求5所述的储能飞轮，其特征在于，所述储能飞轮主动轮、所述磁力耦合器主动盘、所述储能飞轮从动轮、所述磁力耦合器从动盘、所述至少两对永磁轴承和所述磁力屏蔽器均关于所述主轴呈轴对称。

9.一种高温超导飞轮储能系统，其特征在于，包括如上权利要求1至8中任一项所述的储能飞轮。

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