共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置和共振型態(tài)飛輪儲能及動力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種飛輪儲能裝置，特別是涉及一種共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置和共振型態(tài)飛輪儲能及動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]參見圖1所示，現(xiàn)有飛輪儲能裝置100主要包括同軸設(shè)置的一電機1 (既是電動機也是發(fā)電機)及一飛輪2，當需要儲能時，電機1被一外界電能驅(qū)動而以電動機形式運轉(zhuǎn)并帶動飛輪2旋轉(zhuǎn)，使飛輪2以動能的形式將能量儲存起來(電能轉(zhuǎn)機械能)。當需要輸出電能時，則改由高速旋轉(zhuǎn)的飛輪2帶動電機1以發(fā)電機形式運轉(zhuǎn)，使電機1產(chǎn)生電力并輸出(機械能轉(zhuǎn)電能)。但是現(xiàn)有的電機1不是高扭力低轉(zhuǎn)速馬達，就是高轉(zhuǎn)速低扭力馬達，使得飛輪儲能裝置100在運轉(zhuǎn)時無法提供兼具高扭力及高轉(zhuǎn)速的動力輸出。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種能產(chǎn)生高扭力及高轉(zhuǎn)速動力輸出的共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置，以及共振型態(tài)飛輪儲能及動力系統(tǒng)。
[0004]本實用新型共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置，主要包括一轉(zhuǎn)軸、一第一電機、一第二電機及一飛輪，該第一電機具有一內(nèi)轉(zhuǎn)子及一外定子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子與該轉(zhuǎn)軸軸接，該外定子的三相線圈采用分布繞線或集中繞線其中一種；該第二電機具有一外轉(zhuǎn)子及一內(nèi)定子，該外轉(zhuǎn)子與該轉(zhuǎn)軸軸接而與該內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸且同步旋轉(zhuǎn)，該內(nèi)定子的三相線圈采用分布繞線或集中繞線其中另一種，其中，該外定子的三相線圈與該內(nèi)定子的三相線圈對應(yīng)串聯(lián)，并形成具有一個中性點及三個接點的三相Y型繞線，且該第一電機的外徑與該第二電機的外徑的比例為1:2，該第一電機的長度與該第二電機的長度的比例為2:1，而且兩者的輸出功率相同；該飛輪與該轉(zhuǎn)軸軸接，以被該第一電機及該第二電機帶動旋轉(zhuǎn)而儲能，或者帶動該第一電機及該第二電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)電并輸出電能。
[0005]借此，當?shù)谝浑姍C與第二電機同步運轉(zhuǎn)時，同時借由電壓控制的第一電機以及借由電流控制的第二電機，使第一電機與第二電機產(chǎn)生共振而使得輸出至轉(zhuǎn)軸的動力同時具備高扭力及高轉(zhuǎn)速。
[0006]且在本實用新型的一實施例中，該第一電機是一采用分布繞線且能被電壓控制其轉(zhuǎn)速的高轉(zhuǎn)速低扭力直流無刷馬達，該第二電機是一采用集中繞線且能被電流控制其輸出扭力的高扭力低轉(zhuǎn)速直流無刷馬達。
[0007]且在本實用新型的一實施例中，該共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置還包括一與該三個接點電耦接的控制器，其用以控制該第一電機與該第二電機運轉(zhuǎn)與否。
[0008]且在本實用新型的一實施例中，上述該控制器是一個具有阻尼功能的驅(qū)動電路，其接受一直流電源供電，并包括:三個與該直流電源并聯(lián)的橋臂，每一橋臂具有串接于一第一接點的一上開關(guān)及一下開關(guān)，以及兩個分別與該上開關(guān)及該下開關(guān)對應(yīng)且反向并聯(lián)的飛輪二極管，該上開關(guān)的一端與該直流電源的一正端電耦接，該下開關(guān)的一端與該直流電源的一負端電耦接，且每一相線圈的該接點與每一橋臂的該第一接點對應(yīng)電耦接；三個與該直流電源并聯(lián)的飛輪二極管組，每一飛輪二極管組具有串接于一第二接點的一第一飛輪二極管及一第二飛輪二極管，且該三相Y型繞線的該三個接點與該三個飛輪二極管組的該第二接點對應(yīng)電耦接；兩個第一直流支撐電容，與該直流電源并聯(lián)；及兩個第二直流支撐電容，其一端串接于一第三接點，另一端分別與該直流電源的兩端對應(yīng)電耦接，且該第三接點與該三相Y型繞線的該中性點電耦接。
[0009]且在本實用新型的一實施例中，上述的第一直流支撐電容是一有極性電容，上述的第二直流支撐電容是一無極性高頻電容，且兩者共同構(gòu)成一阻尼電容。
[0010]且在本實用新型的一實施例中，上述該驅(qū)動電路還包括一與該直流電源并聯(lián)且能被重復(fù)充放電的阻尼電池，且上述第二直流支撐電容會對該阻尼電池放電，而將電能儲存于該阻尼電池。
[0011]且在本實用新型的一實施例中，該共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置還包括一與該轉(zhuǎn)軸連接的變速器，用以轉(zhuǎn)換該轉(zhuǎn)軸輸出動力的轉(zhuǎn)速和扭矩。
[0012]且在本實用新型的一實施例中，上述共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置還包括一個具有阻尼功能的動力傳輸裝置，其與該變速器連接，并包括:一汽缸、一第一曲柄軸及一第二曲柄軸，其中該汽缸包含:一缸體，其具有一直線通道以及位于該直線通道兩端，并與該直線通道連通的兩個擴大端部；一活塞，其設(shè)于該缸體的該直線通道內(nèi)，并能于該直線通道內(nèi)直線往復(fù)運動；一第一連桿，其一端與該活塞的一端樞接，另一端伸入該兩個擴大端部其中之一；及一第二連桿，其一端與該活塞的另一端樞接，另一端伸入該兩個擴大端部其中另一；且該第一曲柄軸具有一軸桿及一由該軸桿徑向凸出且容置于該缸體的該兩個擴大端部其中之一的曲軸臂，且該曲軸臂與該第一連桿的另一端樞接；該第二曲柄軸具有一軸桿及一由該軸桿徑向凸出且容置于該缸體的該兩個擴大端部其中另一的曲軸臂，該曲軸臂與該第二連桿的另一端樞接，且該軸桿與該變速箱連接，以被該變速箱輸出的動力帶動而旋轉(zhuǎn)，使該曲軸臂經(jīng)由該第二連桿帶動該汽缸的該活塞往復(fù)運動，而使與該活塞樞接的該第一連桿帶動該第一曲柄軸旋轉(zhuǎn)并輸出動力。
[0013]此外，本實用新型一種共振型態(tài)飛輪儲能及動力系統(tǒng)，包括:一第一飛輪儲能及動力裝置，其為上述的共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置；一變速箱，與該第一飛輪儲能及動力裝置連接，用以轉(zhuǎn)換該第一飛輪儲能及動力裝置輸出的動力的轉(zhuǎn)速和扭矩；及一第二飛輪儲能及動力裝置，與該變速箱連接，以被該變速箱輸出的動力帶動而運轉(zhuǎn)，其具有與該第一飛輪儲能及動力裝置相同的構(gòu)件，且其尺寸為該第一飛輪儲能及動力裝置的N倍，其中N 3 2。
[0014]本實用新型的有益效果在于:借由第一電機與第二電機其中之一采分布繞線，其中另一采集中繞線，使采用分布繞線的電機能被電壓控制轉(zhuǎn)速，而采用集中繞線的電機能被電流控制扭力，使得當?shù)谝浑姍C與第二電機同步運轉(zhuǎn)時，對應(yīng)以電壓及電流同時控制第一電機和第二電機，會使第一電機與第二電機產(chǎn)生共振，并輸出具備高扭力及高轉(zhuǎn)速的動力，而更有力地帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1顯示現(xiàn)有飛輪儲能裝置的構(gòu)造示意圖。
[0016]圖2顯示本實用新型共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置的一實施例的構(gòu)造示意圖。
[0017]圖3顯示本實施例的第一電機與第二電機的三相線圈對應(yīng)串聯(lián)并形成Y型繞線的示意圖。
[0018]圖4顯示本實施例用以驅(qū)動第一電機及第二電機的驅(qū)動電路的詳細電路圖。
[0019]圖5顯示本實施例的三相線圈其中兩相線圈R、S被通電以激磁的示意圖。
[0020]圖6顯示圖5的兩相線圈R、S上產(chǎn)生的反電動勢的放電路徑。
[0021]圖7顯示本實施例的兩個線圈R、S上產(chǎn)生的反電動勢的放電路徑及其等效電路圖。
[0022]圖8顯示本實施例還包括一與轉(zhuǎn)軸連接的變速箱。
[0023]圖9顯示本實施例還包括一個與變速箱連接的具有阻尼功能的動力傳輸裝置及其連接關(guān)系不意圖。
[0024]圖10至圖13顯示本實施例的動力傳輸裝置的構(gòu)造及其運作過程。
[0025]圖14顯示本實用新型共振型態(tài)飛輪儲能及動力系統(tǒng)的一實施例所包含的裝置及其連接關(guān)系不意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0027]參見圖2與圖3所示，本實用新型共振型態(tài)飛輪儲能及動力裝置5的一實施例主要包括一轉(zhuǎn)軸51、一第一電機52、一第二電機53及一飛輪54。
[0028]第一電機52具有馬達的構(gòu)造，且能作為電動機或發(fā)電機，其具有一內(nèi)轉(zhuǎn)子521及一外定子522，內(nèi)轉(zhuǎn)子521與轉(zhuǎn)軸51軸接，而外定子522上繞設(shè)有三相線圈rl、tl、sl，且該三相線圈rl、tl、sl是以分布繞線或集中繞線其中一種，例如分布繞線繞設(shè)在外定子522上。
[0029]第二電機53亦具有馬達的構(gòu)造，且能做為電動機或發(fā)電機，其具有一外轉(zhuǎn)子531及一內(nèi)定子532，外轉(zhuǎn)子531與轉(zhuǎn)軸51軸接而與第一電機52的內(nèi)轉(zhuǎn)子521同軸并同步旋轉(zhuǎn)，且內(nèi)定子532上繞設(shè)有三相線圈r2、s2、t2，該三相線圈r2、s2、t2是以分布繞線或集中繞線其中另一種，例如集中繞線繞設(shè)在內(nèi)定子532上。且由于分布繞線和集中繞線是現(xiàn)有馬達繞線方式，且并非本實用新型重點，故在此不予詳述。
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