[实用新型]一种适用于飞轮储能单元的同极式永磁偏置径向磁轴承

说明书

一种适用于飞轮储能单元的同极式永磁偏置径向磁轴承，包括外壳、定子铁芯、控制线圈、永磁体、永磁体支架和导磁盘；定子铁芯和外壳过盈配合，定子铁芯内圆面设置偶数个定子齿部，每个定子齿部为一个磁极，安装一个控制线圈，定子铁芯上的各个定子齿部环绕飞轮轴设置，定子齿部与飞轮轴之间留有气隙；导磁盘设置在定子铁芯一端，导磁盘内圆面和飞轮轴之间留有气隙，导磁盘外圆面和外壳过盈配合；导磁盘和定子铁芯之间设置永磁体支架，永磁体沿圆周方向固定在永磁体支架上组成等效磁环，永磁体的数量和定子铁芯的磁极数相同，且永磁体的安装位置和定子铁芯上定子齿部的位置相对应。具有能够减小转子损耗、轴向尺寸短、便于制造、成本低的优点。

技术领域

本实用新型属于飞轮储能系统领域，具体涉及一种适用于飞轮储能单元的同极式永磁偏置径向磁轴承。

背景技术

由于磁悬浮轴承具有承载力大、无摩擦、功耗低、耐温性好等优点，非常适于飞轮储能领域的应用。但是飞轮储能系统本身存在一些技术上需要克服的难题，磁轴承需要根据相应的要求进行适应性地设计制造。

一方面，飞轮储能单元在真空环境下运行，转子散热困难，需要尽可能的减小转子发热量；另一方面，基于动力学考虑为了提高转子各阶临界转速和振动模态频率，需要尽可能地缩短飞轮转子长度；还有，飞轮储能单元一般在尺寸和重量上比较庞大，其零部件设计制造需要考虑成本、工艺性等要素。

现有的飞轮储能用径向磁轴承因大尺寸永磁体装配困难而大多采用纯电磁轴承，磁轴承转子涡流损耗和磁滞损耗大，发热严重；磁轴承定子、转子设计制造类似普通电机，采用多极叠片式结构，需采用专门的电工硅钢制造，成本较高；而且需要依靠电磁线圈来提供偏置磁场，导致储能系统效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于飞轮储能单元的同极式永磁偏置径向磁轴承，具有能够减小转子损耗、轴向尺寸短、便于制造、成本低的优点。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于飞轮储能单元的同极式永磁偏置径向磁轴承，包括外壳、定子铁芯、控制线圈、永磁体、永磁体支架和导磁盘；所述定子铁芯的外圆面和外壳的内圆面过盈配合，定子铁芯的内圆面沿周向间隔设置偶数个定子齿部，每个定子齿部为一个磁极，安装一个控制线圈，定子铁芯上的各个定子齿部及其所安装的控制线圈环绕飞轮轴设置，定子齿部及其所安装的线圈与飞轮轴之间留有气隙；所述导磁盘设置在定子铁芯的一端，和定子铁芯间隔布置，导磁盘的内圆面和飞轮轴之间留有气隙，导磁盘的外圆面和外壳内圆面过盈配合；在导磁盘和定子铁芯之间设置所述的永磁体支架及永磁体，永磁体沿圆周方向固定在永磁体支架上组成等效磁环，永磁体的数量和所述定子铁芯的磁极数相同，且永磁体的安装位置和定子铁芯上定子齿部的设置位置相对应。

所述定子铁芯包括环形的定子轭部和多个定子齿部，定子轭部的内圆面设有用于安装定子齿部的定位槽，定子齿部装配在定位槽内并由螺钉紧固。

所述定子轭部的轴向端面上间隔设置多个螺纹孔，以固定所述的永磁体支架。

所述的定子铁芯设有8个或4个定子齿部。

所述的控制线圈安装在定子齿部上后，在线圈表面灌封环氧树脂，以包覆控制线圈。

所述永磁体支架呈环形，其外圆面均匀间隔设置多个永磁体安装槽，永磁体支架上设有多个螺钉过孔，以实现与定子铁芯的固定连接。

所述的永磁体轴向充磁。

所述的导磁盘预留有过线孔，便于轴承引出线缆。

所述的导磁盘上还设有螺钉避让孔，以避开固定永磁体支架的固定螺钉。

本实用新型的原理是：永磁体产生的磁通依次通过导磁盘、导磁盘与飞轮轴之间的气隙、飞轮轴、飞轮轴与定子铁芯之间的气隙、定子铁芯形成闭合回路。