[实用新型]一种陀螺稳定装置及具有该稳定装置的船

说明书

技术领域

本实用新型涉及无源稳定系统，更具体地说，涉及一种陀螺稳定装置及具有该稳定装置的船。 

背景技术

飞轮储能系统是一种新型的机电能量转换与存储装置，具有使用寿命长、转换效率高、适应性强以及无污染等优点，在航空航天、分布式发电、电力调峰、风力发电系统以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景。 

传统储能飞轮电机采用高速永磁电机，为了减小高速产生的各种损耗，采用分布绕组永磁电机，分布绕组永磁电机的绕组端部很大，铜损较大。且传统储能飞轮电机采用机械轴承，飞轮高速运行产生的机械损耗较大，而且影响储能飞轮电机的使用寿命。现有高性能储能飞轮电机采用主动磁悬浮轴承，虽然其机械损耗很小，但是其价格很高，而且刚度比较低，阻碍了它的实际应用。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种陀螺稳定装置及具有该稳定装置的船，其能能够保持系统稳定，控制同步性好，机械性能较好，成本较低。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种陀螺稳定装置，其特征在于，包括提供陀螺角动量的磁悬浮飞轮电机、用于控制所述磁悬浮飞轮电机转速的陀螺稳速控制电路以及陀螺角动量轴调整器，所述磁悬浮飞轮电机通过陀螺支撑轴系支撑在所述陀螺水平框架上，所述磁悬浮飞轮电机的回转轴轴线方向通过陀螺角动量轴调整器来调整。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述陀螺水平框架上还设有用于测量出 陀螺水平框架轴线与地球铅垂偏差角的角度传感器。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述陀螺角动量轴调整器包括与所述磁悬浮飞轮电机可选择连接的曲柄连杆、以及与所述曲轴连杆联接的上、下电动液压泵。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述磁悬浮飞轮电机包括： 

中心轴； 

定子，固定于所述中心轴； 

飞轮转子，通过回转轴可旋转支撑于所述中心轴，所述回转轴包括与所述中心轴精密配合的轴向磁悬浮轴承以及径向滚珠轴承，所述滚珠轴承外圈通过弹性套圈与所述回转轴的轴系弹性配合，形成弹性支撑。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述定子的定子冲片端部安装有三个空间相差120度电角度的开关霍尔元件。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述弹性套圈的截面厚度为0.5毫米至5毫米。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述弹性套圈通过在所述回转轴的轴承室灌注弹性胶形成。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述磁悬浮储能飞轮电机还包括真空密封外壳，所述真空密封外壳与所述中心轴连接。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，磁悬浮储能飞轮电机包括4个永磁磁极，由28块相间贴装在所述飞轮转子内壁的磁钢构成，每个磁极包括7块同极相间贴装的磁钢； 

所述定子包括18个定子槽。 

根据本实用新型的陀螺稳定装置，所述定子的三相绕组的绕线方式为： 

A相 B相 C相 其中 表示1槽进，→6表示6槽出。 

本实用新型还提供一种船，包括船体以及设于所述船体上的陀螺稳定装置，包括提供陀螺角动量的磁悬浮飞轮电机、用于控制所述磁悬浮飞轮电机转 速的陀螺稳速控制电路以及陀螺角动量轴调整器，所述磁悬浮飞轮电机通过陀螺支撑轴系支撑在所述陀螺水平框架上，所述磁悬浮飞轮电机的回转轴轴线方向通过陀螺角动量轴调整器来调整。 

本实用新型的陀螺稳定装置通过陀螺角动量调整器以及磁悬浮储能飞轮电机来保持系统稳定，同时磁悬浮储能飞轮电机的飞轮转子通过回转轴可旋转支撑于中心轴，回转轴包括同轴设置的轴向磁悬浮轴承以及径向滚珠轴承，轴向磁悬浮轴承能在轴向上支撑飞轮转子，可以抵消飞轮转子的自重，达到轴向卸载的目的，提高了电机的效率；同时滚珠轴承外圈通过弹性套圈与回转轴的轴系弹性配合，形成弹性支撑，从而保证飞轮转子的旋转轴不发生径向偏移而降低电机效率，使磁悬浮储能飞轮电机平衡稳定的转动，保证了陀螺稳定装置的稳定性；径向滚珠轴承与回转轴的轴系弹性配合能够使滚珠轴承不承受较大压力而导致磨损，具有较好的机械性能，延长了飞轮电机的使用寿命，同时弹性套圈的实现方式简单，成本较低。从而，陀螺稳定装置装设到其他高速运行的设备(如游艇或汽车)上，能够保证系统稳定，控制同步性好。借此，本实用新型能够保持系统稳定，控制同步性好，机械性能较好，成本较低。 

优选的是，本实用新型磁悬浮储能飞轮电机采用集中绕组，绕组端部小，铜损减小20％，电机定子槽口尺寸与磁钢间隙最优匹配，使电机的定位力矩最小化。