磁懸浮儲能飛輪是指使用磁懸浮軸承支撐的儲能飛輪。傳統(tǒng)的機械軸承支承摩擦損耗比較大，采用機械軸承的飛輪儲能系統(tǒng)，儲能過程的能量損失會很大。采用磁懸浮軸承支承飛輪，軸承副不直接接觸，因此軸承的運行穩(wěn)定，運行過程基本上無磨損，軸承的工作壽命長。由于磁懸浮軸承沒有直接接觸面，因此也無需潤滑和潤滑介質(zhì)，避免了潤滑劑泄露環(huán)境污染，省略了傳統(tǒng)潤滑系統(tǒng)所需要的泵、管道、過濾器和密封件等，并能在高溫或極低溫等特殊環(huán)境下工作。
飛輪儲能系統(tǒng)采用磁懸浮軸承后，只要飛輪的材料有足夠的機械強度，飛輪的轉(zhuǎn)速就可以大大提高，儲能密度也因此得到提高。
一、磁懸浮軸承
飛輪蓄能發(fā)電設(shè)備的旋轉(zhuǎn)摩擦損耗較大，為了減少旋轉(zhuǎn)摩擦損耗，所以一般都采用磁懸浮軸承。磁懸浮軸承是飛輪儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。磁軸承根據(jù)磁場性質(zhì)的不同主要分為被動磁懸浮軸承和主動磁懸浮軸承兩種：
1、被動磁懸浮軸承：被動磁懸浮軸承有代表性的是高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承。無源磁懸浮軸承磁場通常是不可控的。傳統(tǒng)的超導(dǎo)體無法滿足磁軸承的要求，但是自從高溫超導(dǎo)體Y(釔)系發(fā)現(xiàn)以來，制造高溫超導(dǎo)磁軸承成為可能。永久磁鐵安裝在飛輪上，高溫超導(dǎo)體安裝在底座上并用液氮冷卻，利用超導(dǎo)體的特性之一的Meissier效應(yīng)(超導(dǎo)抗磁性)。永久磁鐵的磁通被超導(dǎo)體阻擋而產(chǎn)生排斥力，使飛輪處于懸浮狀態(tài)。
2、主動磁懸浮軸承：主動磁懸浮系統(tǒng)主要是電磁懸浮系統(tǒng)。電磁懸浮軸承系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)子、電磁鐵、傳感器、控制系統(tǒng)、功率放大器組合而成。轉(zhuǎn)子位移變化的信號由傳感器測出，傳到控制器中，控制器計算后，輸出信號，經(jīng)過功率放大器的放大，輸入到電磁鐵，產(chǎn)生電磁力，從而保證轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。
二、儲能原理
在儲能時，外界電能通過電力轉(zhuǎn)換器變換后驅(qū)動電機運行，電機帶動飛輪轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)，直至達到設(shè)定的某一轉(zhuǎn)速。在飛輪加速旋轉(zhuǎn)的過程中，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機械動能轉(zhuǎn)換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪體中。之后，飛輪以設(shè)定的那一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，直到接受到一個能量釋放的控制信號。釋能時，電機作為發(fā)電機使用，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動電機發(fā)電，經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負載的電流和電壓，完成機械動能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過程。在釋能的過程中，飛輪的轉(zhuǎn)速不斷的下降。整個飛輪儲能系統(tǒng)實現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出。
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