一种储能飞轮阵列安全制动装置

1.本发明涉及一种领域储能飞轮领域，更具体的说是一种储能飞轮阵列安全制动装置。


背景技术：

2.储能飞轮自发明以来就被人们从结构、材料、安全等方面被人们不断改进，现如今它在航空航天(卫星储能电池，综合动力和姿态控制)、军事(大功率电磁炮)、电力(电力调峰)、通信(ups)、汽车工业(电动汽车)等领域均有广泛的应用，但是现有技术的飞轮结构都是固定的，在飞轮储能与释放能量使不能变换形态使储能效果能好，本发明解决了上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种储能飞轮阵列安全制动装置，可以在飞轮储能与释放能量使不能变换形态，可以对飞轮实施单体与群体的制动，可以使飞轮阵列冷却。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
5.一种储能飞轮阵列安全制动装置，包括储能飞轮阵列、安全制动模块和冷却模块，其特征在于：所述安全制动模块、冷却模块均与储能飞轮阵列相连接。
6.作为本技术方案的进一步优化，本发明一种储能飞轮阵列安全制动装置，所述储能飞轮阵列包括阵列支架、储能外壳、电动/发电机、轴承、动力输出端ⅰ、动力输出端ⅱ、飞轮、飞轮内槽、飞轮滑块、拉簧ⅰ、拉绳、滑筒ⅰ、滑筒ⅱ、磁铁、摩擦盘轴、摩擦盘、磁爪、弹簧固定板、拉簧ⅱ和磁爪中心轴，阵列支架与储能外壳相连接，电动/发电机位于储能外壳并与储能外壳固定连接，电动/发电机上设有动力输出端ⅰ、动力输出端ⅱ，动力输出端ⅰ、动力输出端ⅱ分别与两个轴承相连接，轴承与储能外壳相连接，动力输出端ⅱ与储能外壳转动连接，动力输出端ⅰ与飞轮相连接，飞轮内设有飞轮内槽，飞轮滑块与飞轮内槽滑动连接，拉簧ⅰ两端分别与飞轮滑块、飞轮内槽相连接，飞轮滑块与拉绳相连接，拉绳与磁铁相连接，磁铁与储能外壳滑动连接，磁铁与滑筒ⅱ相连接，飞轮与滑筒ⅰ相连接，滑筒ⅰ与滑筒ⅱ滑动连接，拉绳穿过滑筒ⅰ与滑筒ⅱ，摩擦盘轴与外接动力相连接，摩擦盘轴与摩擦盘相连接，摩擦盘与磁爪摩擦连接，磁爪与磁爪中心轴相连接，磁爪中心轴与阵列支架转动连接，磁爪与储能外壳底部相接触，弹簧固定板与储能外壳相连接，拉簧ⅱ两端分别与弹簧固定板、磁爪相连接。
7.作为本技术方案的进一步优化，本发明一种储能飞轮阵列安全制动装置，所述安全制动模块包括制动支架、扇叶支架、群体制动轮、单体制动轮、制动轮槽、电缸、伸缩杆、制动盘、摩擦片、制动夹爪ⅰ、制动夹爪ⅱ、夹爪轴、制动柄、弹片、滑框、拉绳和绳辊，制动支架与储能外壳相连接，制动支架与扇叶支架相连接，群体制动轮、单体制动轮均与动力输出端ⅱ相连接，单体制动轮上设有制动轮槽，电缸与制动支架相连接，电缸与伸缩杆滑动连接，伸缩杆与制动盘相连接，制动盘与摩擦片相连接，摩擦片与制动轮槽尺寸可以相扣合，制动
夹爪ⅰ、制动夹爪ⅱ均与夹爪轴转动连接，夹爪轴与储能外壳转动连接，制动夹爪ⅰ、制动夹爪ⅱ分别与两个制动柄相连接，弹片与两个制动柄相连接，滑框套接在两个制动柄上，滑框与拉绳相连接，拉绳与绳辊相连接，绳辊与外接动力相连接。
8.作为本技术方案的进一步优化，本发明一种储能飞轮阵列安全制动装置，所述冷却模块包括扇叶轴、扇叶、接风斗、通风管、冷却液箱、泵壳、齿轮轴、齿轮、集液管、出液管、分液盒、冷却管ⅰ、冷却管ⅱ、汇流盒和回流管，扇叶轴与扇叶相连接，扇叶轴与外接动力相连接，扇叶轴与扇叶支架转动连接，接风斗与通风管相连接，通风管与冷却液箱相连接并连通，冷却液箱与阵列支架相连接，泵壳与绳辊底部轴转动连接，泵壳与冷却液箱相连接，两个齿轮相互啮合位于泵壳内部，两个齿轮分别与两个齿轮轴相连接，两个齿轮轴均与泵壳转动连接，一个齿轮轴与外接动力相连接，泵壳两端分别与集液管、出液管相连接，集液管与冷却液箱相连接并连通，集液管插入冷却液箱底部，出液管与分液盒相连接，分液盒与冷却管ⅰ、冷却管ⅱ相连接并连通，冷却管ⅰ与储能外壳的电动/发电机部分相连接，冷却管ⅱ与储能外壳的飞轮相连接，冷却管ⅰ、冷却管ⅱ均与汇流盒相连接并连通，汇流盒与回流管相连接并连通，回流管与冷却液箱相连接并连通。
9.本发明一种储能飞轮阵列安全制动装置的有益效果为：当飞轮储能时，飞轮上的滑块向飞轮中心滑动，使飞轮的离心力最小，飞轮可以最快的达到最高转速进行储能，当飞轮释放能量时滑块向飞轮四周滑动，使飞轮的离心力最大，使飞轮更好的释放能量，安全制动模块可以对单个飞轮进行制动，也可以对所有飞轮群体制动，使意外情况发生时可以灵活应对，冷却模块通过冷却液的循环对储能飞轮阵列进行降温，扇叶可以将冷却管、冷却液箱、储能飞轮阵列的热量带走，更进一步的保证了运转安全。
附图说明
10.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
11.图1是本发明的整体结构示意图；
12.图2是本发明储能飞轮阵列1的结构示意图一；
13.图3是本发明储能飞轮阵列1的结构剖视图；
14.图4是本发明储能飞轮阵列1的局部放大示意图；
15.图5是本发明储能飞轮阵列1的结构示意图二；
16.图6是本发明储能飞轮阵列1的结构示意图三；
17.图7是本发明安全制动模块2的结构示意图一；
18.图8是本发明安全制动模块2的结构示意图二；
19.图9是本发明安全制动模块2的结构示意图三；
20.图10是本发明安全制动模块2的结构示意图四；
21.图11是本发明冷却模块3的结构示意图一；
22.图12是本发明冷却模块3的结构示意图二；
23.图13是本发明冷却模块3的结构示意图三；
24.图14是本发明冷却模块3的结构剖视图。
25.图中：1、储能飞轮阵列；101、阵列支架；102、储能外壳；103、电动/发电机；104、轴承；105、动力输出端ⅰ；106、动力输出端ⅱ；107、飞轮；108、飞轮内槽；109、飞轮滑块；110、拉
簧ⅰ；111、拉绳；112、滑筒ⅰ；113、滑筒ⅱ；114、磁铁；115、摩擦盘轴；116、摩擦盘；117、磁爪；118、弹簧固定板；119、拉簧ⅱ；120、磁爪中心轴；2、安全制动模块；201、制动支架；202、扇叶支架；203、群体制动轮；204、单体制动轮；205、制动轮槽；206、电缸；207、伸缩杆；208、制动盘；209、摩擦片；210、制动夹爪ⅰ；211、制动夹爪ⅱ；212、夹爪轴；213、制动柄；214、弹片；215、滑框；216、拉绳；217、绳辊；3、冷却模块；301、扇叶轴；302、扇叶；303、接风斗；304、通风管；305、冷却液箱；306、泵壳；307、齿轮轴；308、齿轮；309、集液管；310、出液管；311、分液盒；312、冷却管ⅰ；313、冷却管ⅱ；314、汇流盒；315、回流管。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
27.本装置中所述的固定连接是指通过焊接、螺纹固定等方式进行固定，结合不同的使用环境，使用不同的固定方式；所述的转动连接是指通过将轴承烘装在轴上，轴或轴孔上设置有弹簧挡圈槽，通过将弹性挡圈卡在挡圈槽内实现轴承的轴向固定，实现转动；所述的滑动连接是指通过滑块在滑槽或导轨内的滑动进行连接，滑槽或导轨一般为阶梯状，防止滑块在滑槽或导轨内发生脱落；所述的铰接是指通过在铰链、销轴和短轴等连接零件上进行活动的连接方式；所需密封处均是通过密封圈或o形圈实现密封。
28.具体实施方式一：
29.下面结合图1-14说明本实施方式，一种储能飞轮阵列安全制动装置，包括储能飞轮阵列1、安全制动模块2和冷却模块3，当飞轮储能时，飞轮上的滑块向飞轮中心滑动，使飞轮的离心力最小，飞轮可以最快的达到最高转速进行储能，当飞轮释放能量时滑块向飞轮四周滑动，使飞轮的离心力最大，使飞轮更好的释放能量，安全制动模块可以对单个飞轮进行制动，也可以对所有飞轮群体制动，使意外情况发生时可以灵活应对，冷却模块通过冷却液的循环对储能飞轮阵列进行降温，扇叶可以将冷却管、冷却液箱305、储能飞轮阵列的热量带走，更进一步的保证了运转安全。
30.具体实施方式二：
31.下面结合图1-14说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，开启电动/发电机103转动，使用电动功能，电动/发电机103与摩擦盘轴115的动力同步开启、关闭，电动/发电机103带动动力输出端ⅰ105、动力输出端ⅱ106转动，动力输出端ⅰ105带动飞轮107转动开始储能，摩擦盘轴115带动摩擦盘116转动，摩擦盘116与磁爪117摩擦连接，摩擦盘116通过摩擦力带动磁爪117转动，磁爪117带动磁爪中心轴120转动，当磁爪117与弹簧固定板118相接触，磁爪117被弹簧固定板118限位无法继续转动，摩擦盘116在磁爪117内空转给与磁爪117恒定的力使磁爪117始终与弹簧固定板118相接触，此时，拉簧ⅱ119拉伸，此时磁爪117位于储能外壳102下部，磁爪117产生磁力对磁铁114产生吸力，磁铁114沿储能外壳102向下滑动，磁铁114通过拉绳111拉动四个飞轮滑块109同时向飞轮内槽108内滑动，飞轮107的质量集中在最中心，所受到的离心力最小，达到储能要求的最大转速时间最短，可以更好的完成储能作业，当飞轮107释能时，电动/发电机103起发电作用，电动/发电机103与摩擦盘轴115的动力同时关闭，在拉簧ⅱ119的作用下，磁爪117复位，磁铁114沿储能外壳102向上滑动，在飞轮107离心力与拉簧ⅰ110拉力的作用下，四个飞轮滑块109快速的滑动至飞轮内槽108最外端，飞轮107此时的离心力最大，使飞轮107更好的释放能量，滑筒ⅰ112、滑
筒ⅱ113可以使拉绳111旋转时不会发生打结现象。
32.具体实施方式三：
33.下面结合图1-14说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，当飞轮107需要紧急单体制动时，控制电缸206内的伸缩杆207伸出，伸缩杆207带动制动盘208向下运动，制动盘208带动摩擦片209)与单体制动轮204上的制动轮槽205扣合并发生摩擦，通过这种摩擦来让动力输出端ⅱ106停止转动，进而实现电动/发电机103或飞轮107的制动，当飞轮阵列中所有飞轮107需要停止转动时，开启绳辊217的动力，绳辊217转动使所有拉绳216卷起，拉绳216收短带动滑框215在制动柄213上滑动，滑框215带动两个制动柄213合并，弹片214收缩，两个制动柄213带动制动夹爪ⅰ210、制动夹爪ⅱ211绕夹爪轴212闭合，制动夹爪ⅰ210、制动夹爪ⅱ211同时夹紧群体制动轮203，所有群体制动轮203均被夹紧发生摩擦，通过这种摩擦来让动力输出端ⅱ106停止转动，进而实现电动/发电机103或飞轮107的制动，完毕后关闭绳辊217的动力，在弹片214的回弹作用下，制动夹爪ⅰ210、制动夹爪ⅱ211复位，完成制动。
34.具体实施方式四：
35.下面结合图1-14说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，当储能飞轮阵列运转时，始终保持齿轮轴307、扇叶轴301连接的动力常开，齿轮轴307带动泵壳306内两个齿轮308相对反向运动，两个齿轮308脱开侧压力减小，冷却液箱305内冷却液经集液管309被吸入泵壳306，两个齿轮308啮合侧压力增大，冷却液经泵壳306挤入出液管310、分液盒311内，又经分液盒311分液分别流入冷却管ⅰ312、冷却管ⅱ313内，冷却管ⅰ312与储能外壳102的电动/发电机103部分相连接，冷却管ⅱ313与储能外壳102的飞轮107相连接，冷却管ⅰ312、冷却管ⅱ313分别为储能外壳102不同位置的发热部分降温冷却，冷却后又经汇流盒314汇流，经回流管315回流入冷却液箱305内完成冷却循环，冷却过程中，冷却液多次循环难免发热，扇叶轴301带动扇叶302转动，通过加快冷却管ⅰ312、冷却管ⅱ313外空气流动速度带走冷却管ⅰ312、冷却管ⅱ313内冷却液的热量，扇叶302鼓出的风经接风斗303、通风管304在冷却液箱305内循环，带走冷却液箱305内冷却液的热量，完成冷却循环。
36.当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种储能飞轮阵列安全制动装置，包括储能飞轮阵列(1)、安全制动模块(2)和冷却模块(3)，其特征在于：所述安全制动模块(2)、冷却模块(3)均与储能飞轮阵列(1)相连接。2.根据权利要求1所述的一种储能飞轮阵列安全制动装置，其特征在于：所述储能飞轮阵列(1)包括阵列支架(101)、储能外壳(102)、电动/发电机(103)、轴承(104)、动力输出端ⅰ(105)、动力输出端ⅱ(106)、飞轮(107)、飞轮内槽(108)、飞轮滑块(109)、拉簧ⅰ(110)、拉绳(111)、滑筒ⅰ(112)、滑筒ⅱ(113)、磁铁(114)、摩擦盘轴(115)、摩擦盘(116)、磁爪(117)、弹簧固定板(118)、拉簧ⅱ(119)和磁爪中心轴(120)，阵列支架(101)与储能外壳(102)相连接，电动/发电机(103)位于储能外壳(102)并与储能外壳(102)固定连接，电动/发电机(103)上设有动力输出端ⅰ(105)、动力输出端ⅱ(106)，动力输出端ⅰ(105)、动力输出端ⅱ(106)分别与两个轴承(104)相连接，轴承(104)与储能外壳(102)相连接，动力输出端ⅱ(106)与储能外壳(102)转动连接，动力输出端ⅰ(105)与飞轮(107)相连接，飞轮(107)内设有飞轮内槽(108)，飞轮滑块(109)与飞轮内槽(108)滑动连接，拉簧ⅰ(110)两端分别与飞轮滑块(109)、飞轮内槽(108)相连接，飞轮滑块(109)与拉绳(111)相连接，拉绳(111)与磁铁(114)相连接，磁铁(114)与储能外壳(102)滑动连接，磁铁(114)与滑筒ⅱ(113)相连接，飞轮(107)与滑筒ⅰ(112)相连接，滑筒ⅰ(112)与滑筒ⅱ(113)滑动连接，拉绳(111)穿过滑筒ⅰ(112)与滑筒ⅱ(113)，摩擦盘轴(115)与外接动力相连接，摩擦盘轴(115)与摩擦盘(116)相连接，摩擦盘(116)与磁爪(117)摩擦连接，磁爪(117)与磁爪中心轴(120)相连接，磁爪中心轴(120)与阵列支架(101)转动连接，磁爪(117)与储能外壳(102)底部相接触，弹簧固定板(118)与储能外壳(102)相连接，拉簧ⅱ(119)两端分别与弹簧固定板(118)、磁爪(117)相连接。3.根据权利要求1所述的一种储能飞轮阵列安全制动装置，其特征在于：所述安全制动模块(2)包括制动支架(201)、扇叶支架(202)、群体制动轮(203)、单体制动轮(204)、制动轮槽(205)、电缸(206)、伸缩杆(207)、制动盘(208)、摩擦片(209)、制动夹爪ⅰ(210)、制动夹爪ⅱ(211)、夹爪轴(212)、制动柄(213)、弹片(214)、滑框(215)、拉绳(216)和绳辊(217)，制动支架(201)与储能外壳(102)相连接，制动支架(201)与扇叶支架(202)相连接，群体制动轮(203)、单体制动轮(204)均与动力输出端ⅱ(106)相连接，单体制动轮(204)上设有制动轮槽(205)，电缸(206)与制动支架(201)相连接，电缸(206)与伸缩杆(207)滑动连接，伸缩杆(207)与制动盘(208)相连接，制动盘(208)与摩擦片(209)相连接，摩擦片(209)与制动轮槽(205)尺寸可以相扣合，制动夹爪ⅰ(210)、制动夹爪ⅱ(211)均与夹爪轴(212)转动连接，夹爪轴(212)与储能外壳(102)转动连接，制动夹爪ⅰ(210)、制动夹爪ⅱ(211)分别与两个制动柄(213)相连接，弹片(214)与两个制动柄(213)相连接，滑框(215)套接在两个制动柄(213)上，滑框(215)与拉绳(216)相连接，拉绳(216)与绳辊(217)相连接，绳辊(217)与外接动力相连接。4.根据权利要求1所述的一种储能飞轮阵列安全制动装置，其特征在于：所述冷却模块(3)包括扇叶轴(301)、扇叶(302)、接风斗(303)、通风管(304)、冷却液箱(305)、泵壳(306)、齿轮轴(307)、齿轮(308)、集液管(309)、出液管(310)、分液盒(311)、冷却管ⅰ(312)、冷却管ⅱ(313)、汇流盒(314)和回流管(315)，扇叶轴(301)与扇叶(302)相连接，扇叶轴(301)与外接动力相连接，扇叶轴(301)与扇叶支架(202)转动连接，接风斗(303)与通风管(304)相连接，通风管(304)与冷却液箱(305)相连接并连通，冷却液箱(305)与阵列支架(101)相连接，
泵壳(306)与绳辊(217)底部轴转动连接，泵壳(306)与冷却液箱(305)相连接，两个齿轮(308)相互啮合位于泵壳(306)内部，两个齿轮(308)分别与两个齿轮轴(307)相连接，两个齿轮轴(307)均与泵壳(306)转动连接，一个齿轮轴(307)与外接动力相连接，泵壳(306)两端分别与集液管(309)、出液管(310)相连接，集液管(309)与冷却液箱(305)相连接并连通，集液管(309)插入冷却液箱(305)底部，出液管(310)与分液盒(311)相连接，分液盒(311)与冷却管ⅰ(312)、冷却管ⅱ(313)相连接并连通，冷却管ⅰ(312)与储能外壳(102)的电动/发电机(103)部分相连接，冷却管ⅱ(313)与储能外壳(102)的飞轮(107)相连接，冷却管ⅰ(312)、冷却管ⅱ(313)均与汇流盒(314)相连接并连通，汇流盒(314)与回流管(315)相连接并连通，回流管(315)与冷却液箱(305)相连接并连通。

技术总结
本发明涉及一种领域储能飞轮领域，更具体的说是一种储能飞轮阵列安全制动装置，现有技术的飞轮结构都是固定的，在飞轮储能与释放能量使不能变换形态使储能效果能好，本发明解决了上述问题，当飞轮储能时，飞轮上的滑块向飞轮中心滑动，使飞轮的离心力最小，飞轮可以最快的达到最高转速进行储能，当飞轮释放能量时滑块向飞轮四周滑动，使飞轮的离心力最大，使飞轮更好的释放能量，安全制动模块可以对单个飞轮进行制动，也可以对所有飞轮群体制动，使意外情况发生时可以灵活应对，冷却模块通过冷却液的循环对储能飞轮阵列进行降温，扇叶可以将冷却管、冷却液箱、储能飞轮阵列的热量带走，更进一步的保证了运转安全。更进一步的保证了运转安全。更进一步的保证了运转安全。


技术研发人员：荆丽丽 郭晓霞 王志强 聂阳
受保护的技术使用者：集宁师范学院
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8