磁懸浮飛輪電池的基本概念、發展狀況和結構原理

隨著人們環保意識的增強，全世界人們都在尋找一種無污染或污染小的能量供給方式。飛輪技術由于是電能和機械能的相互轉化，不會造成污染，飛輪儲能電池的概念起源于上世紀70年代早期，最初只是想將其應用在電動汽車上，但限于當時的技術水平，并沒有得到發展。直到上世紀90年代由于電路拓撲思想的發展，碳纖維材料的廣泛應用，以及全世界范圍對污染的重視，這種新型電池又得到了高速發展，在飛輪儲能裝置中，決定輸入輸出能量的是外接的電力電子裝置，而與外部的負載沒有關系，還可以很方便地通過控制飛輪的旋轉速度來控制飛輪的充電，這種特點在化學電池中實現起來要困難得多。并且伴隨著磁軸承技術的發展，這種電池顯示出更加廣闊的應用前景，現正迅速地從實驗室走向社會。飛輪技術的發展速度很快，再加上飛輪儲能系統的充電速度可以非常快，飛輪儲能裝置的儲能密度越來越大，效率和壽命也在不斷提高。在放電的時候，是機械能和電能的相互轉化，所以飛輪的壽命和放電的深度沒有關系，這樣飛輪可以應用的放電深度范圍非常寬，特別適用于放電深度不規則的場合，由于飛輪的快速充放電和獨立而且穩定的能量輸出，當設備需要能量突然增加或者在能量轉換時需要平穩過渡的時候，經常考慮到使用飛輪技術，雖然我國在這方面的研究才剛剛起步，但是歐美國家已出現實用化產品。并且飛輪電池的發展相當迅速，并已經出現了利用超導磁懸浮的高新技術讓飛輪和包裹容納它的真空容器沒有物理接觸減小摩擦損耗，這樣飛輪就能轉的非常快，而且損耗極小，存幾年轉速也不會降低很多，這就是磁懸浮飛輪電池。

發展狀況

縱觀歐美國家的現狀，在汽車行業中，美國飛輪系統公司（AFS）就生產出了以克萊斯勒LHS轎車為原形的飛輪電池轎車AFS20；在火車方面，德國西門子公司已研制出長1.5m，寬0.75m的飛輪電池，可提供3MW的功率，同時，可儲存30%的剎車能；在特種設備上，美國已經開始嘗試使用飛輪裝置，尤其是大型混能牽引機車上，美國特種部預測未來的戰斗車輛在通信、武器和防護系統等方面都廣泛需要電能，飛輪電池由于其快速的充放電，獨立而穩定的能量輸出，重量輕，能使車輛工作處于最優狀態，減少車輛的噪聲（戰斗中非常重要），提高車輛的加速性能等優點，已成為美國軍方首要考慮的儲能裝置；在太空方面，由于飛輪儲能裝置的儲能密度很大，并且隨著材料學和磁懸浮軸承技術的不斷發展，在衛星上使用的飛輪儲能裝置甚至小到可以裝進衛星壁中，而且飛輪儲能裝置運行的時候損耗很小，基本上不用維護，這就使得飛輪技術不斷應用于衛星裝置和太空空間站的太陽能儲能電池中作為它們的能量供應中心來使用，同時飛輪還可以用于衛星的姿態控制中。

結構原理

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點擊詳情

磁懸浮飛輪電池的主體是個真空容器里的不停旋轉的飛輪和與飛輪連接在一起的兩個電機（一個發電機和一個電動機）。飛輪里有磁鋼片，外面裹著碳纖維材料防止飛輪解體。起初的飛輪電池的飛輪是通過轉軸依靠軸承連接在容器里，轉速不能很高，損耗也大。我們要研究的是利用新技術即超導磁懸浮，將普通軸承改為非接觸式磁軸承，其目的在于讓飛輪和容器沒有物理接觸，這樣飛輪就能轉的非常快，而且損耗極小，即使存放幾年轉速也不會降低很多。飛輪存儲的能量用這個公式E=1/2jω2（2是平方）計算。j是轉動慣量，ω是角速度。j=k*M*R2（2是平方）k是慣性常數。飛輪是個圈是1，圓柱是1/2，M是質量，R是半徑。飛輪一般都能做到四五萬轉，儲存的能量極其大。真空容器內有電動機，充電時電動機線圈通電，電動機旋轉帶動飛輪轉速提高，從而飛輪存儲一定的能量，轉速越高、飛輪轉動慣量越大，所存儲能量越大。放電時利用真空容器里的發電機，飛輪的高速旋轉帶動發電機轉動使得磁力線切割線圈產生電流，電流通過真空容器外部的電子電力裝置變壓。這樣飛輪電池的性能就非常好，只要電子電力裝置撐得住，充放電速度要多快有多快。

美國飛輪系統公司已用最新研制的飛輪池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動轎車，一次充電可行駛600km，由到96km/h加速時間為6.5秒降到3秒左右。