2025 年 5月16-18日,以“智启中国知产新纪元,开创全球汽车新格局”为主题的2025中国汽车知识产权年会在湖北省武汉市成功举办。大会期间,中国长江三峡集团有限公司正高级工程师吴云翼在汽车生态创新成果对接会发表了精彩演讲。
以下为演讲实录:
各位领导、各位业内专家,下午好,我是来自三峡集团的吴云翼。我们这个团队主要是储能,包括电化学储能、氢能等等,这个路演项目是从科研项目和一系列专利中产生的。
首先做简要的介绍。我们路演的配套设备,整个技术应用的对象是飞轮储能系统,可以用在高速旋转的设备中,比如说电机。对于传统的飞轮储能来说,控制系统比较复杂,我们主要采取的是磁悬浮轴承设计。利用超导磁悬浮设计,可以提高飞轮系统高速旋转中的稳定性和可靠性,以及大功率输出的平稳性。但在这个基础上依然存在问题,高速旋转过程中飞轮主体存在偏心或者中心的重合,需要我们对飞轮结构进行设计和优化。
这是在工程项目中设计飞轮储能的装置。我们主要是对磁悬浮轴承做优化设计,采用超高磁悬浮轴承的设计。通过这个设计,高速旋转1万到2万转,保证性能的可靠以及性价比。这是高温超导磁悬浮飞轮装置,包括高温超磁悬浮轴承、飞轮、主轴和架构。这是我们形成的样机,主要有平面的涡流联轴器,同时利用了高温超导磁悬浮成轴,使得整个设备更稳定、结构更简单。这是平面涡流联轴器的设计,主要是无接触情况下对主轴和动力扭矩的传输。这是超导磁悬浮设计图,右边是轴承实物,用的是超导块材在低温下产生大磁场,能够比较好地形成磁悬浮,飞轮的悬浮状态。整个装置对高速旋转飞轮位置传感的动态感知,包括轴向的传感器,和动态飞轮在高速运转中位置。基于结构设计,使得飞轮整体结构更加紧凑,而且运行更加稳定。
下面是工程项目中形成的专利,做个简单的介绍。在工程项目中形成了一系列的专利,目前已受理的包括国家专利3项,还有美国专利,同时我们在挖掘高质量专利,形成比较系统的专利布局。
对于专利所涉及到的技术先进性做个简单介绍。首先是径向隔振,在轴承附近采取扇形电磁分离阻尼器,保证飞轮如果产生相应的振动能够实时感知,并且减弱径向运动。对于飞轮储能来说,它的磁悬浮轴承相对机械轴承来说可以减少摩擦,保证正常运行。同时结构设计中采用被动式磁悬浮轴承,与主动磁悬浮轴承相比,主动式是线圈方式,需要主动的电磁控制器,而我们用的是超导磁悬浮设计,就省去了电磁控制器,使整个结构更加简单、能耗也降低。另外我们还有轴向的检测和电磁阻尼器,对飞轮在高速运转轴向偏离进行消除。这是平面涡流联轴器的设计,可以提高飞轮装置系统的稳定性,同时达到最大扭矩的传输率。
对于整个项目所涉及到的这几个专利,三到四个技术点的技术优势。一是长寿命,通过超导磁悬浮的设计以及相应隔振的设计,使得飞轮在高速旋转中不会产生机械磨损以及疲劳,减少摩擦发热,使得飞轮装置寿命更长。二是高可靠性,主要是通过高温超导磁悬浮轴承提供比较好的悬浮力,保证整个飞轮长期稳定运行,提高运行的可靠性。三是高效性,主要是通过这几个结构设计,能够使得飞轮在完全无接触的情况下高速旋转,提高飞轮高速旋转中能量存储和示范。四是环保性,采取结构设计使得噪声更小、振动更小,整个环境更友好。这一系列专利的社会效应,主要是通过相应的结构设计,能够大幅度促进飞轮系统寿命和效率的提升,同时轴向技术还可以用在发电机和汽车行业中。发展前景,通过这几个结构设计,使得飞轮装置向更高效化、紧凑化的方向发展。通过高温超导磁悬浮技术,可以拓宽设备的通用化和民用化,特别是电力行业和交通能源行业。
探讨一下汽车行业中的应用,首先是电机主轴支撑系统。整个设备结合轴向和径向装置消除电机旋转中的作用,同时通过飞轮安装在汽车里面,汽车在制动过程中的能量回收,提高整个汽车的效率。同时对于加速,可以采取多个小型飞轮单元,可以提升汽车的加速感。对于公交汽车来说,也可以高效回收制动能量,有望提升公交的续航。
我们还有个小的产品应用,也就是高温超导充电桩。华为采取液冷的充电桩,功率达到800千瓦,如果采取高温超导,功率可以达到1兆瓦,同时结构更小,电缆也更细。这是我们做的结构设计,超导充电桩已经在大湾区充电站进行应用,示范效果良好。
总结,通过这些结构设计,能够提升飞轮系统能量的回收率,增强整个动力的响应。
谢谢各位。
(以上内容来源于嘉宾现场演讲速记)
来源:汽车知识产权