[发明专利]一种飞轮储能装置

摘要

本发明公开了一种飞轮储能装置，该装置外层罩有真空容器，所述真空容器内部中心设有转轴；所述转轴的上端嵌套有径向‑轴向永磁轴承，所述转轴的下端自上而下依次套装飞轮、单绕组外转子磁悬浮开关磁阻电机、永磁偏置径向‑轴向磁轴承，所述转轴从飞轮中心穿出并与飞轮相连，飞轮直接嵌套在单绕组外转子磁悬浮开关磁阻电机的外转子上；本发明利用单绕组外转子磁悬浮开关磁阻电机可以直接驱动飞轮特点和高速自悬浮功能，有机结合径向‑轴向永磁轴承和混合磁轴承强卸载可控悬浮特点，实现了飞轮五自由度低损耗、高可靠悬浮，且提高飞轮运行速度，降低系统功耗和体积。

主权项

一种飞轮储能装置，其特征在于：该装置外层罩有真空容器(1)，所述真空容器(1)内部中心设有转轴(2)；所述转轴(2)的上端嵌套有径向‑轴向永磁轴承(3)，所述转轴(2)的下端自上而下依次套装飞轮(4)、单绕组外转子磁悬浮开关磁阻电机(5)、永磁偏置径向‑轴向磁轴承(6)，所述转轴(2)从飞轮(4)中心穿出并与飞轮相连，所述飞轮(4)直接嵌套在单绕组外转子磁悬浮开关磁阻电机(5)的外转子上；所述径向‑轴向永磁轴承(3)上设有轴向充磁的磁环，能够卸载转轴(2)在轴向方向上的重量与实现径向悬浮；所述径向‑轴向永磁轴承(3)的磁环包括：顶置磁环(301)、内磁环(302)、外磁环(303)、上磁环(304)、下磁环(305)；所述顶置磁环(301)、外磁环(303)、下磁环(305)固连在真空容器(1)上，所述内磁环(302)和上磁环(304)固连在转轴(2)上端对称的轴肩处；内磁环(302)上方为轴向充磁方向相反的顶置磁环(301)，内磁环(302)一侧为轴向充磁方向相同的外磁环(303)，上磁环(304)下方为轴向充磁方向相反的下磁环(305)；内磁环(302)与外磁环(303)、顶置磁环(301)之间均有一定气隙，上磁环(304)与下磁环(305)之间有一定气隙；所述永磁偏置径向‑轴向磁轴承(6)配合径向‑轴向永磁轴承(3)克服飞轮转轴剩余重量和动载荷，保证轴向稳定悬浮，同时提供转轴的径向两自由度悬浮支承；所述单绕组外转子磁悬浮开关磁阻电机(5)为双凸极结构，等距等极弧宽，完成径向另外两个自由度的悬浮和电动/发电功能，实现五自由度全悬浮的飞轮储能装置,所述单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机(5)包括外转子(201)、定子(202)，所述外转子(201)等距等极弧宽，外转子(201)上有间隔45°设置的8个相等极弧宽凸极齿；所定子(202)上有等间隔30°设置的12个相等极弧宽凸极齿。