[发明专利]一种大力矩磁悬浮飞轮

权利要求书

1.一种大力矩磁悬浮飞轮，由静止部分和转动部分组成，其特征在于：静止部分包括：底座(11)、密封罩(8)、芯轴(5)、轴套(13)、转接板(10)、保护轴承(6)、径向解耦锥形磁轴承组件(4)定子部分、洛伦兹力磁轴承组件(1)定子部分、传感器组件(12)和电机组件(9)定子部分；转动部分包括：轮缘(2)、轮毂(3)、限位套(7)、径向解耦锥形磁轴承组件(4)转子部分、洛伦兹力磁轴承组件(1)转子部分和电机组件(9)转子部分；芯轴(5)位于轮体的中心，固定在转接板(10)上，芯轴(5)上装有保护轴承(6)和轴套(13)，保护轴承(6)的径向外侧是限位套(7)，保护轴承(6)和限位套(7)在径向上形成径向保护间隙，在轴向上形成轴向保护间隙，限位套(7)的径向外侧是轮毂(3)，轮毂(3)的径向外侧是轮缘(2)，轴套(13)的径向外侧是径向解耦锥形磁轴承组件(4)，径向解耦锥形磁轴承组件(4)定子部分固定在轴套(13)上，其转子部分安装在轮毂(3)上，径向解耦锥形磁轴承组件(4)的径向外侧是电机组件(9)，电机组件(9)的定子部分与转接板(10)相连，其转子部分安装在轮毂(3)的内侧上，电机组件(9)的径向外侧是传感器组件(12)，传感器组件(12)位于轮毂(3)和轮缘(2)构成的间隙内，固定于底座(11)上，传感器组件(12)的径向外侧是洛伦兹力磁轴承组件(1)，洛伦兹力磁轴承组件(1)的定子部分安装在底座(11)上，其转子部分安装在轮缘(2)上，密封罩(8)安装在底座(11)上，底座(11)位于飞轮的最底部。

2.根据权利要求1所述的一种大力矩磁悬浮飞轮，其特征在于：所述的径向解耦锥形磁轴承组件(4)由定子部分和转子部分组成，其中定子部分包括定子导磁环(401)、上锥形定子(402)、定子隔磁环(403)、轴向上层线圈(404)、永磁体(405)、径向定子(406)、径向定子隔磁环(407)、径向线圈(408)、下锥形定子(409)以及轴向下层线圈(410)，转子部分包括上锥形转子(411)、转子导磁环(412)、径向转子铁心(413)、转子隔磁环(414)、下锥形转子(415)，其中永磁体(405)的外侧为径向定子(406)，径向定子(406)共有两个，沿圆周方向正交放置，两个径向定子之间有径向定子隔磁环(407)，各径向定子均由定子齿(419)和定子导磁轭(420)组成，径向定子齿上均绕有径向线圈(408)，永磁体(405)的轴向上下两侧均为定子隔磁环(403)，永磁体(405)与定子隔磁环(403)的径向内侧为定子导磁环(401)，定子导磁环(401)的上下两端分别为上锥形定子(402)和下锥形定子(409)，径向定子(406)的外侧为径向转子铁心(413)，径向定子(406)和径向转子铁心(413)之间为径向磁气隙(416)，径向转子铁心(413)上下两侧为转子隔磁环(414)，转子导磁环(412)安装在径向转子铁心(413)和转子隔磁环(414)的径向外侧，并将上锥形转子(411)和下锥形转子(415)连起来，上锥形定子(402)的外侧为上锥形转子(411)，上锥形定子(402)和上锥形转子(411)之间为上锥形气隙(417)，下锥形定子(409)的外侧为下锥形转子(415)，下锥形定子(409)和下锥形转子(415)之间为下锥形气隙(418)，上锥形定子(402)和下锥形定子(409)沿圆周方向均为整环结构，轴向上层线圈(404)和轴向下层线圈(410)分别套在上锥形定子(402)和下锥形定子(409)的内侧。

3.根据权利要求1所述的一种大力矩磁悬浮飞轮，其特征在于：所述的传感器组件(12)具有4个正交放置的轴向探头和4个正交放置的径向探头，其中轴向探头分别沿+y、+x、-y和-x方向放置，轴向探头完成转子轴向平动位移的检测，通过检测出来的轴向平动位移解算出两个径向转动位移，径向探头与轴向探头在圆周上均匀布置，4个径向探头与4个轴向探头分别呈45度放置，径向探头完成转子的两个径向平动位移的检测。

4.根据权利要求1所述的一种大力矩磁悬浮飞轮，其特征在于：所述的洛仑兹力磁轴承组件(1)由外转子、内转子和定子组成，外转子由外导磁环(101)、外磁钢(102、115)、外隔环(103)及外压环(104)组成，其中外导磁环(101)位于外磁钢(102)、外隔环(103)及外磁钢(115)的径向外侧，外隔环(103)位于外磁钢(102)和外磁钢(115)的轴向中间，外压环(104)位于外导磁环(101)外磁钢(115)的轴向下方，内转子由内导磁环(105)、内磁钢(106、116)、内隔环(107)及内导磁环锁母(108)组成，其中内磁钢(106)、内隔环(107)及内磁钢(116)位于内导磁环(105)的径向外侧，内隔环(107)位于内磁钢(106)及内磁钢(116)的轴向中间，内导磁环锁母(108)位于内导磁环(105)及内磁钢(116)的轴向下方，定子由定子骨架(109)及定子外线圈(110)～线圈(113)组成，定子位于内转子和外转子间隙内。