[发明专利]双定子盘式电机飞轮储能器转子磁悬浮结构

说明书

技术领域

本发明属于飞轮蓄能器，特别是涉及一种双定子盘式电机飞轮储能器转子磁悬浮结构。

背景技术

公告号CN201928127U的实用新型《双定子交流电机飞轮储能器》，其公开的技术方案中包括了一种转子(飞轮)的支撑结构，即飞轮上下端轴设有第一高速轴承，各第一高速轴承分别支撑有上下中间轴，各上下中间轴分别设有第二高速轴承，各第二高速轴承分别支撑于壳体内侧上下端面。

上述实用新型是双定子铁心及其定子绕组与相应的转子分别构成交流盘式电机，相应的转子即飞轮，它有效地克服了双定子盘式单极直流电机转子线圈需要电刷滑动接触的弊病。上述实用新型还采用双高速轴承串连结构，使飞轮能以两倍于高速轴承最高限速的转速运转。

上述实用新型的双高速轴承串连结构虽然相对延长了高速轴承的使用寿命，但仍不能彻底解决现有高速轴承不能适应飞轮高速旋转技术要求的根本问题。

发明内容

本发明是为了解决现有高速轴承不能满足飞轮高速旋转需要的技术问题，而公开一种双定子盘式电机飞轮储能器转子磁悬浮结构。

本发明为实现上述目的采取以下技术方案：本转子磁悬浮结构包括由腔体和两端端盖构成的密封壳体、盘式转子的转子轴和转子盘、支撑转子轴两端的高速轴承，特征是，转子轴套装有与转子盘相对应的永磁套筒，转子盘的轴心孔设有永磁镶环，永磁套筒与永磁镶环之间设有间隔，其相对面的磁极极性相同，所述转子盘外圆面的居中位置设有环形凸台，所述密封壳体的腔体设有分别与环形凸台上下表面相对应的环形凸起，所述转子盘环形凸台上下表面与所对应的环形凸起分别设有间距相等且相对面的磁极极性相同的轴向悬浮永磁环。

本发明还可以采取以下技术措施：

所述各轴向悬浮永磁环的剩磁、磁感矫顽力、内禀矫顽力和磁能积磁性能指标相同。

本发明的有益效果和优点在于：转子轴永磁套筒与转子盘永磁镶环相对于转子盘具有径向限位作用，可以避免转子盘的径向摆动。实际上盘式电机定子铁心对转子盘就有辅助的径向限位作用。转子盘环形凸台上下表面与所对应的腔体环形凸起成对的轴向悬浮永磁磁环对于转子盘具有轴向限位作用，可以避免转子盘的轴向窜动。可见，本发明的转子磁悬浮结构能够避免转子盘在高速旋转时产生径向摆动或轴向窜动，而且这种所谓限位是在无接触状态下完成的，因此可以彻底解决转子轴因转子盘摆动和离心力产生的相应偏摆，使一般高速轴承也能胜任飞轮储能器的要求。样机试验表明，本转子磁悬浮结构的转子盘即飞轮的最高转速可达85,000r/min，连续运转24h，所使用的一般高速轴承无磨损现象。本发明也适用于核能应用的高速离心机。本发明具有结构简单、实用的突出优点。

附图说明

附图1是实施例结构剖面示意图。

图中标号：1腔体，2端盖，3定子铁心，3-1定子绕组，4转子轴，5高速轴承，6转子环形永磁铁，7转子盘，7-1环形凸台，8环形凸起，9轴向悬浮永磁环，10永磁镶环，11永磁套筒。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。

如图1所示实施例，腔体1和腔体两端的端盖2构成本双定子盘式电机飞轮储能器的密封壳体。双定子是在各端盖的内端面分别设有定子铁心3，各定子铁心3分别设有定子绕组3-1。转子盘对称设置的转子环形永磁铁6分别与相应定子铁心3构成交流盘式电机，并且转子盘、转子环形永磁铁也构成具有相当质量的飞轮。

如图1所示，两端设有高速轴承5的转子轴4套装有与转子盘7相对应的永磁套筒11，转子盘7的轴心孔设有永磁镶环10，永磁套筒11与永磁镶环10之间设有间隔，其相对面的磁极极性相同例如同为N极，使永磁套筒与永磁镶环为相斥状态。

如图1所示，转子盘7外圆面的居中位置设有环形凸台7-1，所述密封壳体的腔体1设有分别与环形凸台7-1上下表面相对应的环形凸起8，转子盘环形凸台7-1上下表面与所对应的环形凸起8分别设有间距相等且相对面的磁极极性相同的轴向悬浮永磁环9，例如相对面的磁极极性同为S极，使环形凸台7-1上、下表面与所对应的环形凸起8分别设置的轴向悬浮永磁环9均为相斥状态，并且各轴向悬浮永磁环的剩磁、磁感矫顽力、内禀矫顽力和磁能积磁性能指标相同，使上下成对的轴向悬浮永磁环之间的相斥力相等，使得转子盘7受力平衡。总之，图1所示的永磁套筒11与永磁镶环10、各上下成对的轴向悬浮永磁环9之间具有分别利用磁场形成的径向限位作用和轴向限位作用。。

图1实施例的飞轮采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，直径为50cm，厚度为5cm，它的质量为14.73kg。