[发明专利]一种高温超导磁悬浮飞轮径向振动隔振装置

说明书

本发明提供了一种高温超导磁悬浮飞轮径向振动隔振装置，所述隔振装置包括高温超导径向磁悬浮轴承、飞轮转子系统、扇形电磁分流阻尼器和电机；所述高温超导径向磁悬浮轴承向浮子提供悬浮力、径向力和刚度，并保证其稳定悬浮；在稳定悬浮条件下，飞轮转子系统由电机带动下运转，飞轮转子系统运转时产生径向振动，扇形电磁分流阻尼器减弱飞轮径向振动。本发明能够在飞轮无机械接触式的悬浮状态下对飞轮的径向振动进行隔振。具有非接触，高效率，快速响应等优点。

技术领域

本发明涉及一种高温超导磁悬浮飞轮径向振动隔振装置，属于飞轮储能领域。

背景技术

新能源技术例如风、光、潮汐等发电技术容易受环境的影响，具有天然的波动性。随着新能源发电规模的扩大，其波动性不容忽视。为减小新能源的波动性，需要引入大容量、高效率、快响应、和低成本的先进储能技术。高温超导磁悬浮飞轮储能具有比容量大、响应速度快、能量转换效率高、安全无污染等优点，完全符合新能源“削峰填谷”的要求。

高温超导径向磁悬浮轴承内含有采用高温超导材料，其悬浮力和永磁体位置、速度和历史位移有关。首先由于飞轮整体的制造工艺问题，飞轮运转时飞轮主轴偏心不可避免。其次由于充磁设备的问题，出现永磁体的磁化中心和飞轮旋转中心不完全重合。以上因素最终导致在飞轮总体运转时，飞轮产生径向振动。飞轮径向振动引起电机转子相对定子位置变化，使电机的性能下降。飞轮径向振动还会使永磁阵列碰撞低温薄壁杜瓦，造成严重后果。

目前，对飞轮的振动隔振有挤压油膜阻尼器和线圈阻尼器等技术。其中挤压油膜阻尼器内部液体粘度和温度有关，隔振时温度升高粘度下降。单纯使用线圈所需线圈匝数太大，可能无法实现。为减弱飞轮径向振动需要提供一种非接触式高温超导磁悬浮飞径向振动的隔振装置。

发明内容

本发明目的是提供一种高温超导磁悬浮飞轮径向振动隔振装置，对高温超导磁悬浮飞轮的径向振动进行隔振。本发明能够在飞轮无机械接触式的悬浮状态下对飞轮的径向振动进行隔振。具有非接触，高效率，快速响应等优点。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种高温超导磁悬浮飞轮径向振动隔振装置，所述隔振装置包括高温超导径向磁悬浮轴承、飞轮转子系统、扇形电磁分流阻尼器和电机；

所述高温超导径向磁悬浮轴承向浮子提供悬浮力、径向力和刚度，并保证其稳定悬浮；

在稳定悬浮条件下，飞轮转子系统由电机带动下运转，飞轮转子系统运转时产生径向振动，扇形电磁分流阻尼器减弱飞轮径向振动。

所述扇形电磁分流阻尼器包括扇形电磁线圈、轴向充磁永磁体和外部电路；

所述轴向充磁永磁体为环形，其内孔与飞轮主轴形成装配相连；

所述扇形电磁线圈缠绕在扇形电磁线圈支架上，扇形电磁线圈的扇形线圈的分布方式为绕飞轮主轴轴心呈圆形均匀分布，扇形电磁线圈的数量为偶数，并且两两相互对称；

所述外部电路包括可调电感、可调电阻和可调电容，可调电感的电感和扇形电磁线圈共同组成线路的总电感。

所述轴向充磁永磁体的磁场大小在沿直径方向变化为M形；

所述扇形电磁线圈扇形线圈内部全部扇形区域组成一个圆形环，圆形环内外径包围区域为轴向充磁永磁体产生M形磁场峰值区域，在此位置扇形线圈径向运动磁通量变化最大，飞轮径向振动带动轴向充磁永磁体径向振动，使扇形电磁线圈内部磁通量变化，其相对扇形电磁线圈的磁通量也产生相同变化。

所述可调电阻的电阻、可调电容的电容和总电感共同组成RLC谐振电路，其品质因数为Q，外部振动频率和谐振电路固有频率相近时，相比于在RL电路中电流为I，RLC谐振电路中通过电阻的电流为Q·I，电阻能量消耗增加为Q²倍，根据飞轮的振动频率能够调整外部电路电容C、电阻R和电感L使其达到最优解；