关于磁悬浮飞轮电池的讨论帖

前几天有位叫老顽童的网友留了言,提到了磁悬浮飞轮电池。一开始我还以为又是磁电机的支持者,后来才知道这位前辈说的是飞轮蓄能电池。这是个非常有意思的话题,我还没有深入研究过,若干年前在宿舍的夜聊会上曾经讨论过这个东西,在此记录一下,有空的时候研究研究 :)

飞轮电池简单的说就是用一个巨大的陀螺来储存能量,充电的时候用电磁感应让它的转速提高,放电的时候它带动发电机工作。

以下是老顽童同学的留言,该同学今年59岁,内功非常深厚,可能已经达到江湖传闻的“肉眼调板,意念编程”之境界:

点此查看原帖
老顽童 说:

你误会了.
飞轮蓄机械能,众所周知,不会有异义吧: )

所谓的“飞轮电池”就是把电机和飞轮合并(当然不只是简单的组合).
充电时电能通过电机转换成机械能给飞轮蓄起来.
放电时飞轮上的机械能通过电机再转成电能供负载使用……(需要真空,但不难).

十年前清华实验室的飞轮电池就达到了铅酸电池的比能量.样机工作了三年. (当时还没有真正用磁悬浮). 24小时总损耗好象是12%. 样机容量约600Wh左右,飞轮直径200mm.

就以上指标,其实己经很够实用了. 只是至今未见商业化.

当前的电池技术和电池应用技术,还无法满足电动车和电动汽车的要求.
飞轮电池是完全有希望争得一席之地的.

比如,再烂的飞轮技术(6小时歇搁的那种),用在公交车上,都比任何最先进的电容和电池要好! 用在电动自行车上,也至少可少用一半电池.
如果飞轮电池能做到24小时总损耗不大于20%,大多数的城区电动汽车和电动自行车都可以不用电池了.

飞轮电池用于UPS上,也是大有用武之地的.
智能电网,用大飞轮调峰填谷,也是现实的.

老美航母上投掷飞机,就是用飞轮电池,取其比功率大,比能量也比超级电容大得多.

磁悬浮是飞轮电池的最重要技术之一.

记得当时我们讨论的是飞轮式公交车,我的观点是比较消极的,原因如下:

1. 安全性:用动能的形式保持能量,势必需要高密度,高转速的转子,这种巨大能量的东西一旦飞出来,比小李飞刀还厉害(当然汽油也可能会燃烧爆炸,但是现在的油箱保护技术已经很少见到爆炸了)。

2. 自然损耗:汽油或者电动车,不开的时候放在那里,一星期也不会有什么损耗,而转子一星期早停了,就是说它不能稳定的储存能量。估计这个就是你最关注的“24小时总损耗”,对每天都运营的公交系统倒还算可行。

3. 能量输出:这个我没有研究过,直观上感觉给飞轮电池“充电”时比较方便,用电磁感应之类的方式让它转起来就好;但是放电怎么控制呢,应该还要考虑不同的输出功率吧?我想像的是不同档位的齿轮组带动发电机,感觉效率会很低,这个是我乱说的,不知道怎么样

4.实用性:巨大的转子如果采用固定轴的安装方式,那么会有很大的陀螺力矩,汽车转弯和上下坡都会比较费劲;如果用万向轴安装,那么充放电就会复杂很多。另外,如果用磁悬浮的方式减少摩擦阻力,公交车上带这么一大坨强磁铁,恐怕乘客们的银行卡都该报销了。

5. 体积:看到老顽童说飞轮直径200mm,我还是有点诧异的,当时感觉至少应该是一个巨大的铁坨子吧?不知道600Wh是个什么概念,等有空了查查汽车行驶100公里需要多少能量,估算下 :)

以上是针对汽车的,如果是针对智能电网或者UPS,貌似还有点意思。但是既然这个东西十多年都没有商业化,我觉得一定有它不能商业化的道理,请老顽童同学向这方面想想,如果有业内人士看到此贴,请帮忙解释一下!



对 “关于磁悬浮飞轮电池的讨论帖” 的 115 条 评论

  1. 老顽童 说:

    呵呵, 拐骗男孩计划,初步成功!

    对应回复如下:
    1 公交车上可以用四只飞轮.在底盘下组成阵列.每只2kWh就够了.力矩是可以互相抵消的. 防震措施不会太难. 比如在巴士上用本本,损坏硬盘的机会并不多见. 飞轮单体小了,万一意外的祸害也小点. 4只不放心就改8只.

    2 上海的电容公交车几乎站站充电. 这种模式,对飞轮的要求实在不高. 一车电容换几只这样的飞轮, 不会换不起. 乐观估计,还能一劳永逸.
    串联的电容比起电池来,好侍候不到哪里. 天热时单体超压损坏率高.

    电动汽车和汽车不同,发车前总是呈浮充状态.所以,差的飞轮也可以省半程电池. 由于“比功率大”的优势,还可以给电池作缓冲.
    还可以中途快速充电. 理论上可以比电池充电快很多倍. 实用上,受成本制约,快1–2倍也是好的.

    3 既然充电是感应的,放电当然也是感应啦. 大多情况下,可以用同一组线圈.

    4 a 见1,互相抵消. b 飞轮必须有真空容器,铁壳也可屏蔽外泄磁场. 磁体也都是尽量闭合工作的. 铁壳又是安全防护.

    5 600Wh的飞轮,配电动自行车差不多.
    一般电动自行车,3只铅电,12V10Ah·3,共360Wh.
    所谓的电摩,4只铅电,12V20Ah·4,共960Wh.

    市内站站停,几乎站站充电的电动公交车,电机实际功耗约20-30kW. 故8-10kWh的飞轮就足够用了.

    车辆的续驰里程与车速相关最大. 故电动车最忌高速.

    ···········
    看来还是UPS对飞轮的要求最低.能撑半小时的烂飞轮就足够用了.且静态工况.
    还是先掐软柿子好.

    全体都有,目标,UPS飞轮······

    • 老顽童:

      果壳网的编辑“天蓝提琴”给我留了言:http://afstrinity.com/ 传说中用过飞轮电池做出原型汽车的就是这家 afstrinity。不过他们貌似已经弃用这个方法了? 现在他们网站上的资料显示都是用超级电容实现的。
      老顽童同学,你对这家公司有了解吗?
      我在想,会不会是因为成本和寿命的原因,就是说非技术上的原因。

      另外,非接触式电机我大概知道怎么回事,用旋转磁场让转子转起来,但是怎么用转子发电我就不太清楚了,有相关的资料吗?

      • 老顽童 说:

        先转载一段不久前的报道:

        今年10月,在2010美国勒芒系列赛最后一轮中,保时捷911GT3混合动力赛车首次正式使用了该项技术(该车成绩在比赛中排名中游)。

        911 GT3是保时捷第一辆混合动力赛车,它是918 Spyder混合动力车的前身,而后者将于2012年推出。保时捷北美区执行总裁德特勒夫•冯普拉滕(Detlev Von Platen)表示,用于这两款车型的飞轮技术代表着保时捷的未来。
        “这辆车将明确保时捷未来60年的走向”,冯普拉滕说道。

      • 老顽童 说:

        国外先进的飞轮电池, 比能量己达到150Wh/kg,是超级电容的十倍!
        两者比功率可以相近.

        最最关键的问题,令人头痛的是电容单体电压过低,
        老式的才2.7V,新式的比能量是大了点,但电压却才1V多点.
        与电池犯了同一个毛病.就是串联了用就问题多多!
        串联中相对最落后的一只,不但成了最短的板,而且还承受最大的应力而恶性循环. 这个世界性的难题,至今没有解决. 纯电动汽车也由此而无法量产,一直只好玩概念,树形象,而落不到实处.

        飞轮电池的电压随意,根本就不存在这个问题.
        ······
        早年,春兰曾出过镍氢电动自行车,单体循环一千次的电池,30串后,只用了约一百次,用户们就告急了…….
        现在的铁锂动力电池,号称2000次寿命, 但串用后,也比单体寿命大大降低.据说约400次,也开始要进入维保. 4S店的人说,坏一只换一只.

      • 老顽童 说:

        飞轮电池是否车用,有待努力.
        不可以和汽油比,但能和电池比.

        飞轮电池固定场合用,绝无疑义.

        关于充电和放电:
        简单的说,直流电机本来就是机电可逆的.电动和发电两用. (细节需修正,才更适配.)

        要了解和实践无刷电机,最便宜最方便的方法是解剖电源盒中的不起眼的风扇.改装后, 加大2倍功率轻而易举,再换成强磁更可以达到原来十倍的功率. 模型飞轮就可以只用这种电机. 体验高速,感觉润滑,尝试真空,攻克悬浮……都可以靠这个,所以说不用花什么“经费”.

        • 今天简单查了下,应该是挺有前途的一个方向
          不过对家用DIY来说,做点东西真不容易
          哪怕是一点点的改装,没有工具,磨具,真是寸步难行

        • 纠正一下,现在电脑机箱里的风扇好多都不是直流电机了
          有块小板子生成电流脉冲,直接选择没法输出电流
          不过普通的直流电机应该也可以,带动一个大转子就可以了

          • 老顽童 说:

            就是要这种带板子的无刷电机! 新的也才几元钱.改四轴机都可以.
            ……阿莫那儿的都是老虎肉.

            (坚决抵制带碳刷的老式电机啦).

            找一个淘汰的良好电源盒,最多十五元.

            拆开,电源也有了,风扇也有了.

            板子上有霍尔,线性和开关二用的都有可能,
            这种电机的资源只开发了一半.

            工具一定要有,找你家领导申请,手钻和高速磨头极有用.至少要有一张工桌台.
            咱可是有二十平米的专用工作室,堆了半间的电子垃圾.
            台钻,沙轮,切割,电焊一应俱全,还有一台微车没有支起来……
            示波器,表具等就不提了.

  2. jlzhou 说:

    受启发了!!很好.

  3. jlzhou 说:

    突然想到会有一个问题:如果蓄了能的飞轮机构出现故障,比如轴承坏了,或者外力破坏,则会引发所蓄能量的突然释放,想必就是一个大爆炸。

    安全性不容忽视。

    • 老顽童 说:

      所以正常情况下要无接触的磁悬浮,
      偶然情况下,略有偏移时,靠常规轴承支撑.并有轴承温度监控. 一旦异常须快速释放能量……并且要有一定强度的外壳.(破壳而出也并不容易.)

  4. cooska 说:

    其实主要是使用概念的转换,用一般的电池,汽油发动等,都是以使用量为标准的,比如多少L的油,多少WH的电量。
    而用飞轮蓄能的话,是以时间为标准的,一天 一周 一年等。
    类似于上网用计流量和计时两种方式差不多。

    个人认为 呵呵

  5. 老顽童 说:

    补充飞轮发电的原理:
    大都的结构,飞轮上会有磁铁.而且是S,N相间,也可以认为是电机的转子.
    当磁铁被旋转时,定子上的线圈和磁铁呈相对运动. 线圈范围内有磁力线在变动. 这时,如果线圈两端接上负载,形成回路,变动的磁力线就会就会感应出电流. 这个电流一方面在对负载做功,另一方法是在阻碍着飞轮的旋转.也就是在消耗飞轮的动能.
    ···········
    控制能量输出有多种方法,一般是在电路上做文章,也有变动电机线圈的……但咱提供一个新思路,就是调整线圈与磁铁的矩离,可以更好的变更输出,更适合飞轮电池的特性. 宗旨就是没事别往飞轮跟前凑,省得碍手碍脚的多损耗,要提取能量时才靠上去! 这就是飞轮电池不等于飞轮加电机.

    或者,有更长蓄能要求的,连磁铁都别往飞轮上粘,只要有一片特殊形状的熟铁能让靠上来的线圈中改变磁力线就行(永磁可以在线圈附近).
    类磁阻电机了.磁力线有变动,但不改向.

    总之,一切要为飞轮转得更长服务. 固定式飞轮的按装该符合陀螺的一切原理,有必要时还得注意地磁的影响.

  6. xiao_3435 说:

    撸过~来接受前辈们的教育!

  7. juqkai 说:

    嘿嘿,动力老男孩,被老顽童拐了…好事呀

    要不 动力老男孩 先弄个简化版的看看效果? 嘿嘿嘿嘿

    有效果了,再进一步理论讨论?我这主意满好的,是不

    • 现在正在打击人贩子,呵呵
      我最近没时间,有空了要试试 :)

    • 老顽童 说:

      你说的对.
      一边打击人贩子.一边拐带孩子,双管齐下,两条腿走路,…..
      先把风扇电机先改成几万转的先.
      风叶要去掉,力矩不配,转不动的.

  8. iads 说:

    完全外行,提供点资料,或许有用
    F1 KERS(Kinetic Energy Recovery System),迈凯轮与法拉利是领头羊,是电池;威廉姆斯用飞轮,已经放弃。

    • iads 说:

      …用电池…

      • 老顽童 说:

        串联的电池应用是逆天的,是人力对抗天力.主观对抗客观,
        执迷不悟,就是不归路! 全世界的难题!!!

        比如,怎样用好电动自行车的4只共48V电池呢?
        把4只12V的换成4只同Wh的2V的电池,串联后共8V,
        象用手机锂电一样的对4只2V的单格各自监控和均衡,
        电池组的8V电压DC变换到24V,再用向上调速的变速方案实现全速,……

        由此,电池组一年的寿命可望三年. 当然去硫手段要用(才几元成本).

        这些你iads 闻所未闻吧!

        咱是电瓶车行业的,几十年了. 可算是电动汽车鼻祖了,那时还没有电动汽车,最大的个儿就是2吨电动叉车了.

    • 老顽童 说:

      一: 飞轮是否一定就要用在汽车上?
      这和飞轮电池是否值得研究,没有必然的关系吧?

      二: 现在的卫星上就一定是用了飞轮电池.老美就没害怕卫星被飞轮毁坏.

      三: 飞轮电池的单体做小一点,多用几只,未必就一定不能在汽车上用!关键是成本!

      四: 飞轮电池的比能量比电容大了十多倍,是不爭的事实. 少占空间和重量.
      只能用电容的,是因为他没飞轮用!

      五: 飞轮电池即使不做主能源,混动一只或几只小飞轮做缓冲也是极好的选择.

      六:咱们现在还远远玩不到轿车上去.
      闹一只几十Wh的给本本用着玩玩,不碍事吧?
      给小风车蓄能,可以吧?
      以后,也许轿车公司都退出了,男孩们在此领域独领风骚也不一定啊!

      七:熟悉电机驱动,掌握功率变换, 体验高速,领会润滑,尝试材料极限强度, 攻克磁悬浮,感受真空……这些都需要实际去体验. 呵呵,就算以后不玩飞轮了,也是经历和财富!

      八:智能电网上大型飞轮大有可为,即使只有30Wh/Kg的技术.也能解决大问题.内蒙的风电就有出路了.
      农村的风能,太阳聚热能,沼气能三合一的清洁能源就有蓄能中心了,除满足生活外还可以应付轻工业生产,农机能源和交通的需求.

    • 老顽童 说:

      本人最强项就是电池管理,也就是电池应用技术.

      咱都热衷于自我超越了,呵呵!

    • 老顽童 说:

      以现在电动自行车的电池平均使用一年多一点 计算,
      蓄一度电的电池折旧费约2元.再加电费,仅此两项就2元6角了.
      实用中,低速条件下,还是比用汽油要省不少,比乘公交也便宜和自由.
      即使再算上整车折旧费,也还是算得过来.

      也就是说,电能用于助力车,即使2.6元一个kWh,也是能接受.

      电动汽车的动力电池比铅电贵约5倍,约3.5元/Wh. 就算按厂方承诺计电池寿命,由于车速高,耗能大,电池折旧费用不低. 20KWh一组电池要7万.

      飞轮只要攻克磁悬浮,理论上就是无接触,就无润滑,无磨损,…..正常情况下无需维保.理论寿命长(20年),偶然性故障另计. 除一次性投入外,日常开支低. 才可能用于调蜂. 比如把夜间0.3元的分时制电费,移到白天来用. 三角的差价. 就算都给电池了,也绝对无法胜任.

      • iads 说:

        老顽童前辈,我说了我是完全的外行,只是提供一点(或许还不完全准确的)事实。希望您及楼主能给咱科普一下电池KERS与飞轮KERS。

        • 老顽童 说:

          咱就是想在兔年走近飞轮电池啊.
          眼下就是先想要具体攻克飞轮磁悬浮.
          下一步是要作飞轮材料的破坏性极限实验.获取第一手资料,稍带也体验下破坏威力究竟有多大.应急时用什么方法化解危害(最好转为热能).

          电机和驱动,变换等,不成问题,功率电子是咱强项了,
          动平衡等也自信有点诀巧……

          年初许个愿,到年终时,再来盘点,看看实现了多少.

          飞轮电池是高技术系统工程,咱只能尽人事知天命,做到哪算到哪了.

        • 老顽童 说:

          至于制动能量回收,当然飞轮比电池强多了. 因为比功率明显大.

          飞轮的比功率可以和电容持平, 由于没有串联,就不会过压而损坏. 串联的电容充电时很容易单体因超压而损坏的.

          飞轮比能量却比电容大十多倍.也就是重量和体积可以十分之一.
          所以航母投飞机用飞轮,而不用电容. 除体积小之外,还有可靠性高.

  9. 下班回家,好多评论!老顽童同学真是相当热情,也是相当专业!
    电子方面我也是完全外行
    这次为了做这个磁悬浮的小东西才临时学了点东西,焊了第一块板子
    关于磁悬浮,之前我查过一些资料
    基本上所有的磁悬浮都是非常不稳定的
    例如不用电的磁浮陀螺,稳定区域只有几毫米,重量必须精确在几克内
    通电的磁悬浮稍微容易稳定点,但是感觉胖子一口气也能吹下来
    从这点来说,我觉得魏乐汉同学的“改进版设计”可以参考
    虽然不能静态磁悬浮,但是可以用磁力抵消一部分重力,减少轴承的摩擦阻力
    如果转子上是NS交互的永磁,这个磁浮还真不好设计

    另外,不厚道的幻想下,如果常温超导体问世,飞轮应该完全没有优势了吧

    再另外,现在精力太不足了,几乎每天都加班,回家吃完饭就差不多该睡觉了
    IT民工啊,没办法!真希望凭空出现几百万,想折腾什么就折腾什么 :)

    • 老顽童 说:

      呵呵,如果······如果永动机成功了,一大批人要歇搁了.

      如果缺几百万买房子,一时是急不来的.
      如果是当经费,根本不需要.

      外行不要紧,悟性好就行,基础有就行,对吧?

      那个魏的改进你看出优点了,好! 对! 就是要博采众长.
      只是磁力卸载重力的构想,清华的飞轮上就是常规铜波斯,用了永磁卸载重力.
      http://www.tsinghua.edu.cn/docsn/sysbc/gongwu/wulifl/labs/cnfl/cnfl.htm
      这是国内最详细的飞轮介绍了.

      控制范围小不要紧,不用太大.
      刚度差也不要紧. 开放式磁路,损耗巨大. 闭合气隙中,效能就会出来.
      练手的,能初步见效就算成功.

      年轻真好! 明天有辉煌!

  10. rufi 说:

    使用真空容器减少损耗,电磁感应式充放电,再加上磁屏蔽,能做出来的话肯定比化学电池强。
    如果在汽车上用,肯定不能用固定轴,用陀螺仪的方式。

    • 老顽童 说:

      这个问题以前仔细考虑过. 初步认为省略万向架.
      因为会妨碍行车正常的,主要是负载变动时,飞轮产生的反力矩.可以用多只飞轮阵列互相抵消(比如4只,也使飞轮单体小点,而减少意外危害,比如破壳而出.)

      其他的力矩尽管也能在万向架上显示出来,但毕竟作用力很小了.不会妨碍正常行车. 虽然也会由此加大飞轮功耗. 眼下还是可以先放一放.
      因为车用飞轮对蓄能的时间要求,还不是第一位的.

      做个记号,实践中如果确实无法容忍,再走回头路.

  11. rufi 说:

    想到一个问题,飞轮是很重的,磁悬浮是耗电的,这个电量会不会大于使用固定轴承的损耗?

    • 老顽童 说:

      这个问题我近日才刚刚胸有成竹.

      前几天还在折腾几块“吸铁石”,妄图利用磁铁的斥力来达到平衡,实现无功耗悬浮,打破恩绍大定理呢! 实验中,证明斥力也不可能平衡.会向水平方向打滑……查了一下,不服斥力会失败的人多了去了,专利库中就有好几十个.都有过期了.

      现在有二条正道可走,先在理论上丫丫.
      一是外加动能调整的永磁悬浮,
      二是外加电能调整的永磁悬浮,
      理论上都是无邂可击的.

      为减少飞轮功耗,外加的能量应该,也可以,很小,很小!
      因为我们没必要大包大揽.各主力要尽量交给永磁去扛.
      我们只需要把力气用在刀刃上.只需要达到最小许可范围的动平衡.
      只需要在极小的闭合磁路的间隙中游刃有余就够了. 比如:0.3mm的气隙.

      那么,0.3mm以外呢?
      那儿会有后备常规轴承在傻傻的等着支撑呢.偶尔扛一下,费不了多少润滑油和造成不了太大的轴承磨损.
      当然,车用飞轮失衡的机会多点,电磁调整的力度应该要设计得大点.
      还有这个电磁调整的电路也是要设计成乙类,幅度大时耗电才多.

      据网上信息,老美的飞轮己做到24小时只损耗2%,这个是很恐怖的数字,折算成1小时才损耗0.083%! 起点不一样,咱不跟老美比!

      咱拿十年前的清华比照好了.
      条件也远不如.
      但是,有两处台阶己经可以抢到了. 歇歇,待续.

  12. rufi 说:

    可以先用结构简单的固定轴承把飞轮电池的充放电部分做出来,然后再考虑损耗的问题。磁悬浮的耗电量也需要边计算边实验测定来做出结论。

    • 老顽童 说:

      你说得很对!
      一件复杂的制作,就是要分解成尽可能多的独立的单项,各个击破,分别实验,采集数据.以后再以最小功能单元组合,正常运行后,再逐步添加新单元,才联合调试……要不然,n多未知混一起,哭都找不到门.

      关于磁浮功耗. 低速时不一定能比常规轴承更节能. 高速时应该节能.
      常规轴承也不可能稍长的承受高速.

      磁浮的意义主要还是应该在于无接触了就无需润滑,就更可靠. 节能一般还是次要的(长飞轮除外).

      电机提速后,肉眼可见轴承开始冒青烟……再不干涉就坏掉.

      • 大概总结一下老顽童同学的观点:
        飞轮电池是个很好的课题,优点说了很多,就不重复了
        目前你认为非常关键的一点是降低高速转子的能量损耗
        而根据你的判断,磁悬浮是一个很好的解决方案

        目前来说,我做这个东西精力上有困难,而且加班的情况还会持续很久
        如果可以的话,我觉得可以效仿ourdev,在论坛上开一个飞轮电机的专版
        大家可以把收集的资料和提供的建议发在上面
        如果有人做过分解实验,可以把攻略,图片和视频上传上去
        毕竟每个人的精力是有限的,互相参考可以节省很多时间

        我认识一些正在学校的学生朋友,也许他们愿意帮忙一起做些研究
        同感慨一下:年轻真好!

        • 老顽童 说:

          可能你觉得压力有点大.

          但是我认为,对于电调磁浮来说,拚的只是技术.完全能做到.
          区别只是指标的高低. 其成果是持续发展和进步的, 目前尚属保底项目.

          对于动量磁浮来说,拚的却是灵感,
          就可能会有跳跃式的成果.不一定靠谱,但也未必没可能.

  13. 老顽童同学看过来,我在论坛上开了一个新版块,在那里讨论会方便一点
    还可以贴图和转帖,地址是:
    http://www.diy-robots.com/bbs/forumdisplay.php?fid=21

    • 老顽童 说:

      冷清呀.

      不过,阿莫那儿的磁浮版,每天也不过只有一篇二篇的回复.

      • 阿莫那里磁悬浮是老版块了,火的时候是08年
        呵呵
        开个论坛的好处是,将来有新的人感兴趣,可以找到这里来
        前人种树,后人才可能乘凉

        • 老顽童 说:

          飞轮电池可能还有点远.还有待努力,结局还不敢保证.

          坚决拐骗男孩!来点看得见的眼前利益诱惑一下: 电机技术!

          直流电机无论是性能或效率都远远优于交流感应电机.
          比如,起动转矩可以是标称的5倍,
          而交流感应电机的起动转矩却只是标称的1/5,
          一进一出可以有25倍之巨!
          特别是在霍尔元件普及后,更是革除了直流电机炭刷易损的弊端.
          更在功率电子学和开关器件普及后,制造成本急剧下降.
          特斯拉创造的交流电时代,其实己经悄悄的“被”结束了.
          DC变换比铁芯变压器明显轻巧和便宜,高压直流输电更优异.
          就算我们正在用的的PC机,直接上直流电,照样正常工作,就连手机充电器也不例外……
          如此形势之下,为什么不花点力气去学习,研究,优化一下毫不起眼的风扇电机呢?
          比鼠笼电机更便宜的普及型直流无刷电机己经呼之欲出!

          不用天上掉下几百万,
          只要从筹划一个电机小作坊起.
          就有望脱离打工一族,过自己想过的人生.

          关键是电机驱动可以比想象中便宜得多得多! 咱一时还舍不得开源呢: )

          要是能找到一家恒磁材料厂合作. 启动就极微极微.

          电机关过了,离飞轮就更近点,对吧.

          • 呵呵,其实我很好奇你一直说拐骗老男孩,到底是要拐骗什么呢,要啥没啥啊

            看的出您现在非常兴奋,我必须要泼点凉水。事实上看到你说的“眼前利益”以后,我更加摸不着头脑了。 :)

            简单举个例子吧,我现在工作的行业是互联网,您知道facebook一个网站市值达到600亿美元吗?一个网站相当于十几个一汽大众汽车公司!我同样可以跟你兴奋的描述创业的美景:只需要买些服务器,拉几个程序员做个社区网站,就可以模仿一个出来。老顽童同学,不如你不要做电机了,一起做网站吧,也许明年就可以把整个海南岛买下来…怎么样,是不是觉得莫名其妙,而且觉得很不靠谱呢?

            没错,我现在的感觉大体就是这样,原因有二:
            1,你说的这些技术我没有了解过,对我来说放弃目前的事业改变方向,是非常不靠谱的,更别说做产品,开作坊,找工厂合作这么遥远的事情了;未知领域对一个人来说就意味着怀疑。
            2,我虽然年纪只有您的一半,但是也经历过创业的日子,唯技术论是行不通的。有些东西您有创意,能做出来样品,但是你会发现很多比你差的产品反而卖的更好。我遇到很多这样的事情了,有朋友说“我的产品比其他家的都好,而且价格更便宜”,但是你怎么把它卖出去呢?

            扯的有点远了,我现在有很多我自己的想法还没来得及做呢,不打算偏离自己的方向,不然就是三天打鱼两天晒网。这个方向很有意思,我会经常关注一下,如果您有事情想讨论,我一定会奉陪,其他事情就力不从心了。毕竟我只是一个非常业余的尚未入门的爱好者而已。

            下面转回正题:
            你说PC机接直流电源可以工作?这个不行吧,虽然我没有试过。
            另外,关于直流电机,你的术语太多,我不是很明白
            我猜想传统电机是固定电源电压,用电刷不断变化电流方向
            这种方式电流是跳动的,不平稳,而且有磨损和额外的损失
            而你的设计是固定连接,不用电刷,而是用电路控制和改变电流大小?
            我不了解的是,无刷的物理结构是怎么实现的呢,转子是永磁,然后在周边的线圈里用程序电路供电?

          • 老顽童 说:

            PC机电源盒是开关电源,号称从百多伏到250VAC都能适应. 紧接着就是桥整……那么相当于AC电压1.4倍的直流电压全部可以适应. 手机充电机大致也是如此. 劣质的范围未必有承诺的大.

            电机就靠霍尔换向. 转子上N和S在轮换经过霍尔时. 霍尔就指挥开关管轮流的通断前方将要到达的线圈,使线圈对磁极永远的前有吸力,后有斥力,就行. 力矩强劲的原理是:不达目的不换向,死扛也要扛过去,除非真正堵转才歇搁,就这么简单.

          • 老顽童 说:

            没有办法啦. 咱儿子也是只学经济学. 现在跟了个小年轻老板,一个公司才二十几号人,天天泡在网上设计提高广告效果,设计如何提高点击率,一个点击化多少钱(好象是越低越好),一个月怎样把帐户上的N多钱的指标化完,等等,…..咱到现在也没真正弄明白是在干啥.

  14. seer 说:

    话说又旋转又悬浮的东西还有maglev风扇,这种轴承技术因为专利问题是建准独占的。 我桌上摆了3个,真是不错,噪音确实小。这种风扇据说运转时在任何角度都可以悬浮。所以我猜想应该稍加改装就能造出磁浮飞轮样品

    • 老顽童 说:

      对! 这种风扇是有小小的增加了轴向磁浮功能.
      是因为在下面添了一块与风扇差不多大的磁浮片.

      其实一般的永磁电机都有一点轴向的磁浮定位.
      原因是电机里的磁铁把铁芯吸住在该吸住的范围内了.

      可能这种加了磁浮片的风扇更强化了这种效果.

      由于一般风扇轴向推力都不大,所以这类轴向磁浮,不管有意无意,大都都有效.

  15. 老顽童 说:

    关于电能调整和动能调整,为永磁悬浮寻找动态平衡的感悟.

    一根竹杆,如果直立在地面上,无人操纵,
    无论事先怎么精心找位置,放手后还是必然会倒下.

    如果下面有人顶着不断地移动,寻找新的平衡点,就一直不会倒下.
    但底盘其实一直是在微微作修正.

    利用动能或电能,帮永磁悬浮找动态平衡,也是这个原理.
    电调是电路的自动控制在起作用.
    动能调节是靠陀螺的复位效应在起作用.

  16. 节约能源的话,还是动能调节吧,电能调节还是需要费电

    • 老顽童 说:

      动能调节也是要消耗飞轮的能量啊.
      省了电路才是看得见的优点.
      但适配无法随心所欲,只能设法巧妙迎合,局限非常大.适用场合并不多.

      电调复杂,但灵活多变,几乎可以满足一切要求.

      • 哈哈,你儿子跟我算是一个行业圈子里的
        霍尔+电路控制果然是个电机的好方法,很有道理
        不过我还是有疑问
        霍尔和电流控制都是非常简单的技术
        没有技术壁垒的东西大家都能做
        这样的话,你现在开始行动,怎么能有市场呢?
        或者说,如果无刷直流电机优势这么大,那么为什么没有普及呢?
        价格?专利?寿命?原因是什么

  17. 老顽童 说:

    是非常简单的技术!
    但在现实中,往往就是人们真的都没有做好.
    不是没能力做到,而是没有去想到,好象集体跟风,统统色盲.
    包括满大街都是的电动自行车, 电机都还可以大大的优化.
    包括明显提高性能和明显简化结构,简化电路以及再明显降低成本.

    另外举例:
    就说这儿的磁浮电路和阿莫那儿的那些都算一类吧.
    这么多人前后忙了有2年了吧. 其中不乏有内行一点的同学.

    却主要还在用线性输出,
    线性输出还不算太傻,
    再用射极输出,几乎就是出错了.
    射极输出要想合理,前级电源电压必须高于后级电源…能用不等于不错啊.
    还有,不换向的输出,犯得着用半桥输出电路吗? 自己给自己添乱!

    一只霍尔,一只555,一只开关输出管,顶多再辅助个反压吸收······就可以构成PWM输出,可以最小脉冲维持常态.
    连散热片都无须.就可以搞定的,廉价又小巧,又省电的东东.
    人们怎么就要用一大堆另件呢? 还要用那么多的电.
    我见阿莫那儿有个图上,一个弧形散热板上,居然装了两边各4只功率管……
    ······
    再另外,就算市场上己经做烂的节能灯,都还大有潜力可挖.
    ······
    专利保护靠不住的,你无法阻碍别人变着法子的“创意”吧.

    正经是留点后手,慢慢多次升级,经常刷新,始终保持动态的领先半步才是硬道理.

    • 汗….
      这个只能说是大家出发点不同了,我们大多都是业余选手
      做磁悬浮本身就是当个娱乐而已
      之所以选单片机加各种控制板,是因为没学过电子电路,尽量回避电路
      而单片机编程则相对容易,插几根线就可以了
      给你发了个邮件,有空查收下 :)

      另外纠正一下,输出是要换向的,所以才选用了半桥电路

      • 老顽童 说:

        你可以不换向,也可以用其他便宜的方式换向.
        ······
        上面这句不是针对你的某个具体电路,而是针对连同阿莫一起的整个“那一类电路”.

        半桥换向要用对称双电源,射极输出更还要前级更高电压双电源,共4电源,晕!
        单电源要想换向输出,就得全桥,驱动又有成本问题. 又还要克服射极输出.
        ······
        简单的演示. 要求价格,效果,效率,难易程度等等综合考虑.

        那么,小功率电路就用线性输出,不需要换向,单管搞定. 缺点:损耗偏大.

        大功率输出电路用两管底边推动换向,
        也就是把线圈双线并绕.
        每管接一路线圈,(两线圈互为反向接法).
        输出正负脉冲方波.
        功率大,驱动易,另件少,高效省电不发热.便宜! 单电源.

        比全桥便宜方便多多. 效果却相近.

        • 多谢老顽童的建议
          虽然不太明白,留着以后研究参考

          • 老顽童 说:

            不是最好的.
            但比己经在用的要实惠些.

            那些电路一浪费了,二没发挥好.

            咱马上也要实际体验磁浮了.
            凭想象,觉得永磁偏置一定要用足.这是关键.
            电磁控制必须用脉冲,耗能少,爆发力大,输出管发热也少.

            设计目标应该是: 有范围要适度. 同等条件下,功耗越小越好(这个指标重要可以筹划比赛的).

  18. 麦豆 说:

    看两位讨论的热烈,也插一脚,找到一篇资料:

    飞轮电池及其混合磁悬浮控制系统的研究
    http://www.docin.com/p-49966170.html
    博士论文哦

  19. 麦豆 说:

    资料传到了网盘上,仅供参考:
    http://dl.dbank.com/c02hu5ltjp

    飞轮电池磁悬浮控制系统的仿真和实验研究.pdf
    飞轮电池及其混合磁悬浮控制系统的研究.pdf

    • 老顽童 说:

      谢谢! 前期准备己经差不多了. 春节以来,先是领行情,后是定方向.
      现在初步方案也拟好了.
      国内和国外有几处公开资料上有介绍到4个电磁铁4个传感器,平分 支撑径向的方案.
      咱给改了一下,应该更先进点.

      具体如下:
      1 由4只强磁承担相吸主力. 电磁改作辅助调节,最大电磁力取强磁力的+-50%以下.
      2 简化4路控制和输出为2路, 对面线圈可反相串联,不妨碍原功能.
      传感器也简化为2只, 各取消对面的一只.
      3 继续取消位置传感器,以线圈自身抽空兼任.

      目标:支撑强劲,功耗低,电路少,传感更可靠,简洁成本低.

    • 老顽童 说:

      谢谢! 前期准备己经差不多了. 春节以来,先是领行情,后是定方向.
      现在初步方案也拟好了.
      国内和国外有几处公开资料上有介绍到4个电磁铁4个传感器,平分 支撑径向的方案.
      咱给改了一下,应该更先进点.

      具体如下:
      1 由4只强磁承担相吸主力. 电磁改作辅助调节,最大电磁力取强磁力的+-50%以下.
      2 简化4路控制和输出为2路, 对面线圈可反相串联,不妨碍原功能.
      传感器也简化为2只, 各取消对面的一只.
      3 继续取消位置传感器,以线圈自身抽空兼任.

      目标:支撑强劲,功耗低,电路少,传感更可靠,简洁成本低.

      ·········
      你的资料我下载了再看,消化了再谈体会. 容迟复.

      • 同意把线圈对面反相的接法
        但是我觉得传感器放4个有4个的好处
        因为对称的传感器,比较容易判断转子处于中心
        单个传感器的话,可以判断远近,却不容易定位在某个位置(温飘,误差等)
        而且它很便宜又不太费电,能带来不少方便 :)

        • 老顽童 说:

          磁轴承上的位置传感器检测的是间隙变量,其实就是一小铁芯电感.
          所以我就主张自身检测自身,更准确.方便.省空间. 负面代价是分时制了,会减少最大输出时的占空比. 但还是值得.

          严格说, 两边气隙变量差分输入更好,但由于拟输出串联,就难直流共地采样.
          如果反向并联,就怕有出意外,……还得改回分路输出.
          具体做个记号,实践了再定.

    • 老顽童 说:

      刚刚下载了,看了再说.
      谢谢.

    • 老顽童 说:

      那两篇都看了,其实是一篇.

      只控制一个轴向自由度,有点不放心.
      实验结果是2.5kg的转子,每小时耗电就30W.
      还是低速的,估计1小时就得停下来. 2mm工作间隙取得实在太大了.

      不过,写得象教科书,学学常识还是蛮好的.

      谢谢!

  20. 老顽童 说:

    还有就是磁浮轴承完全可以和电机设计相融合.

    有望显著降低综合成本和更容易实现.

    还要好好做几天功课才动手.

    • 期待老顽童的作品! :)

      • 老顽童 说:

        PC风扇电机可以勉强模拟成流行的4分磁轴承,
        让外圈悬浮,磁圈或铁圈都可以.
        但磁圈是静悬浮,铁圈是电悬浮……
        真正的混合悬浮,还缺少条件.
        硬件基本现成,不会有太大的工作量.只要电路设计成功,按装调试完毕就行.
        所费不多,愿意研究的也可自行设计电路.
        具体内容和图片,咱会发在论坛上.

        电机和磁轴承通盘考虑的,
        现在凭空还想不出来,要查找有关电主轴之类的资料.

  21. 老顽童 说:

    开始在那个论坛上发帖了.

  22. 小罗 说:

    老顽童前辈,你说的直流电机比交流好,如果应用在日常风扇中,成本优势明显吗?因为我们那边就是家电重镇(美的就在我那边),生产风扇、电机的比较多。还有动力老男孩你在创业阶段制作的样品都有什么?

  23. 太阳能磁悬浮 说:

    http://v.youku.com/v_show/id_XMjQyMTAzMTIw.html
    这个很有趣,太阳能磁悬浮马达

    • 这个不错,全部轴承的支点都在一个顶针上,摩擦力非常小 :D

      • pizzabad 说:

        我知道这玩意原型,在看你的那个不用电的淘宝陀螺,就去淘宝看了一下,无意中看到了这玩意的原型http://item.taobao.com/item.htm?id=8471586250
        剩下的就是解决太阳轮电源驱动以电机绕成的磁场线形成自转。。。。

  24. DD仔 说:

    现在进行得怎么样了?

    • 老顽童调研了一阵子,被别的事情吸引跑题了,所以这件事就没下文了

      • DD仔 说:

        哈哈,挺可惜,这课题感觉很不错,威廉姆斯车队已经开发了一套效率达95%~99%的飞轮电池系统用在F1赛车上,作为能源回收和加速启动用,貌似很牛X

  25. 侠客 说:

    我想问问大师们,飞轮旋转时高达上万转,那发电机或电动机是直接和飞轮同步运动吗?这样的转速电动机或发电机能承受吗?

  26. 侠客 说:

    谢谢 学习了 赞

  27. 谭银朝 说:

    飞轮电池现在多少钱啊?

  28. 隐身 说:

    想说下为什么就是不出一个样机出来新闻不少。
    没有磁非接触轴承。一般的呢?损耗是多少?为什么这些个基本的数据没有人发表?

  29. 隐身 说:

    一个飞轮电池一天的损耗有没有超过10%的,没有就有实用价值。飞轮充电快可以有多快充多快,要用车时大可快速充电10分钟。个人觉得问题不是出在这里,倒是这个稳定壮太车子晃动对这个飞轮电池的影响会不会碰避这类事

  30. 隐身 说:

    一个物体旋转越快越稳定。这个大家应该都知道的吧!为什么这个没有一个实物出现,难道这个飞轮真的这么实现?

  31. zrb 说:

    如果用非接触轴承应没有润滑问题。在真空环境下对定子和轴承的散热应该是主要问题。再有就是成本问题,虽然有充放电寿命和高功率放电等优势,但一次性投资成本高。

    • 不管是什么轴承,应该都是有阻力的吧,这么高的转速,可能最大的问题在于损耗。
      比如汽油车,你放一个月回来还可以开。飞轮电机的话,几天不动也可能没电了

      • zrb 说:

        飞轮电池的应用领域与化学能电池不同。他主要应用在短时间大功率放电场合,可以理解为功率放大器,他的输出功率是输入功率的100倍甚至更高。主要应用在冲击负荷或电网的调频调压领域。

  32. 闫书成 说:

    “隐身”担心车子晃动对飞轮电池的稳定状态产生严重的影响,我这里完全可以解决,我正在制作一辆完全不会左右摇晃的电动车,将来如果有了飞轮电池,则平衡和动力两个问题就都不是问题了;问题是现在还没有飞轮电池,谁能帮我设计、制作一个电动陀螺解决平衡问题呢?我的电话13770396205

  33. 疯流 说:

    我认为在动力电池上可以设计成超大型的贮电设备。半径1-10米。主要提供电力波峰谷调节。可以埋在地下,这样就可能有效地避免炸飞危险了。
    同时,因为半径大了。离心力也大了很多。有使用高强材料的前提下,可以考虑利用磁原理在向心方向施加压力,以减小强大离心力对材料的要求……

  34. 隐身 说:

    什么损耗都不是问题!问题是为什么没有样机都只是实验????

  35. 隐身 说:

    百度百科上
    (6)低损耗、低维护:磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽略,系统维护周期长。

  36. 隐身 说:

    飞轮电池兼顾了化学电池、燃料电池和超导电池等储能装置的诸多优点,主要表如下几个方面: (1)能量密度高:储能密度可达100~200 wh/kg,功率密度可达5 000~l0 000 w/kg。
    (2)能量转换效率高:工作效率高达百分之90。
    (3)体积小、重量轻:飞轮直径约二十多厘米,总重在十几千克左右。
    (4)工作温度范围宽:对环境温度没有严格要求。
    (5)使用寿命长:不受重复深度放电影响,能够循环几百万次运行,预期寿命20年以上。
    (6)低损耗、低维护:磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽略,系统维护周期长。

  37. 隐身 说:

    可为什么没有人做出商品来呢????????难道都是说的比唱的好听???
    低损耗、低维护:磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽略
    还有什么问题呢?????问题就是没人做得出来!!!!!!!

    • 首先,并不是没有人做的出来,据我所知有好几家高校已经实现了飞轮电机。
      低损耗不等于无损耗,普通电池闲置几个月没问题,这个飞轮电池放几天就没电了。
      另外,飞轮有巨大的转动惯量,用于运动的物体,会造成极大的阻力,而且非常危险。
      所以目前飞轮电机一般用于类似UPS这样的应急电源,在停电的短时间内提供电力

  38. 隐身 说:

    看来还是化学电池才有出路

  39. 3D潜能 说:

    福建龙岩下线国内首批磁悬浮飞轮储能UPS移动电源车

    http://www.power-cn.cn/casus/5146.html

  40. 王向东 说:

    飞轮电池现在进展怎么样了?
    我有一方案,悬浮可以用永磁磁悬浮的,目前正在写专利,专利完成后,我们详细讨论。该结构打破了1842年英国学者的全永磁悬浮不稳定定律。结构简单,好实现。感兴趣的话,我们多联系。

  41. 王向东 说:

    可给我回邮件,谢谢!

发表评论

可以使用下列 XHTML 标签:<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>