[发明专利]永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统

权利要求书

1.永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统，包括能量储存转化部分、转子支承部分和辅助部分；

其特征在于：所述能量储存转化部分包括飞轮旋转体和外转子永磁同步电机(6)；转子支承部分包括上径向电磁轴承(4)、下径向电磁轴承(5)、上辅助轴承(7)、下辅助轴承(8)和永磁推力轴承(9)；辅助部分包括壳体和芯轴(16)；

其中，所述芯轴(16)和飞轮旋转体安装在壳体内，壳体内部保持真空状态；所述永磁推力轴承(9)、上辅助轴承(7)、外转子永磁同步电机(6)和下辅助轴承(8)均安装在芯轴(16)上，且沿轴向由上至下依次排布；上辅助轴承(7)、下辅助轴承(8)、外转子永磁同步电机(6)的内定子都固定安装在芯轴(16)上；飞轮旋转体的上端和下端通过上辅助轴承(7)和下辅助轴承(8)与芯轴(16)建立连接，且与上辅助轴承(7)和下辅助轴承(8)呈间隙配合状态；所述永磁推力轴承(9)置于飞轮旋转体上方，且与飞轮旋转体的上端面间留有间隙；所述外转子永磁同步电机(6)置于飞轮旋转体内，且带动飞轮旋转体旋转；所述上径向电磁轴承(4)、下径向电磁轴承(5)固定安装在壳体上，且上径向电磁轴承(4)、下径向电磁轴承(5)与飞轮旋转体外壁呈无接触状态；

所述外转子永磁同步电机(6)的电机内定子(20)为缠绕线圈，外转子永磁同步电机(6)的电机外转子(19)为SmCo永磁体；所述上辅助轴承(7)通过上固定轴套(10)轴向定位在芯轴(16)上；下辅助轴承(8)通过下定位套(17)轴向定位在芯轴(16)上；上径向电磁轴承(4)通过上电磁轴承外定子支承(13)安装在壳体上，下径向电磁轴承(5)通过下电磁轴承外定子支承(14)安装在壳体上。

2.根据权利要求1所述的永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统，其特征在于：所述飞轮旋转体包括飞轮(1)、飞轮上端盖(2)和飞轮下端盖(3)，飞轮(1)上下端安装有飞轮上端盖(2)和飞轮下端盖(3)，飞轮上端盖(2)与上辅助轴承(7)间隙配合，飞轮下端盖(3)与下辅助轴承(8)间隙配合。

3.根据权利要求2所述的永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统，其特征在于：所述上径向电磁轴承(4)、下径向电磁轴承(5)与飞轮旋转体外壁之间的间隙为0.5～1mm。

4.根据权利要求3所述的永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统，其特征在于：所述飞轮旋转体的上端和下端与上辅助轴承(7)和下辅助轴承(8)之间的间隙为0.1～0.5mm。

5.根据权利要求4所述的永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统，其特征在于：所述永磁推力轴承(9)中嵌入永磁体(18)。

6.根据权利要求5所述的永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统，其特征在于：所述上径向电磁轴承(4)与下径向电磁轴承(5)结构相同，包括定子线圈(21)和置于定子线圈(21)内部的硅钢片转子(22)，定子线圈(21)为电磁轴承的外定子，硅钢片转子(22)为电磁轴承内转子，定子线圈(21)与硅钢片转子(22)之间留有间隙。

7.根据权利要求6所述的永磁轴承与电磁轴承混合支承的圆柱转子飞轮储能系统，其特征在于：所述壳体包括上壳体(11)和下壳体(12)，两者通过螺栓(15)相连接，壳体内部保持真空状态，真空度至少为0.1Pa。