[发明专利]采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池

权利要求书

1.一种采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，包括一个由外壳（16）、上端盖（15）和下端盖（17）形成的密闭真空腔室，其特征是：在密闭真空腔室的内部正中间设有五自由度混合磁轴承，该磁轴承正中间是磁轴承转轴（32），磁轴承转轴（32）外同轴紧密套有磁轴承转子（14），磁轴承转子（14）的轴向正中间外紧密套有拉力盘（10），拉力盘（10）外固定套有飞轮（9），磁轴承转子（14）外还有间隙地套径向定子、轴向定子和环形永磁体，径向定子的定子极上绕有径向控制线圈，轴向定子内设轴向控制线圈，环形永磁体轴向充磁；外壳（16）顶面外正中间是电动机/发电机（18），电动机/发电机（18）正中间是电机转轴（31），电机转轴（31）从上至下伸入外壳（16）内同轴固定连接所述磁轴承转轴（32）上端；

拉力盘（10）上下两侧布置上下对称的轴向定子、环形永磁体和径向定子，轴向定子由上部轴向定子（71）和下部轴向定子（72）组成，径向定子由上部径向定子（4）和下部径向定子（5）组成，环形永磁体由上部永磁体（61）和下部永磁体（62）组成；上部永磁体（61）固定连接在上部径向定子（4）和上部轴向定子（71）之间，下部永磁体（62）固定连接在下部径向定子（5）和下部轴向定子（72）之间；

当电机转轴（31）转动，带动磁轴承转子（14）、拉力盘（10）和飞轮（9）共同转动，所述环形永磁体提供偏置磁场，飞轮（9）被动悬浮转动；当飞轮（9）驱动拉力盘（10）、磁轴承转子（14）和电机转轴（31）共同转动，对轴向控制线圈通直流电，控制磁轴承转子（14）和电机转轴（31）轴向一个自由度，对径向控制线圈通交流电，控制磁轴承转子（14）和电机转轴（31）径向上四个自由度。

2.根据权利要求1所述的采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，其特征是：上部径向定子（4）和下部径向定子（5）的外壁上各紧密套一个环状隔磁铝环，上、下环状隔磁铝环各对应地固定连接上端盖（15）和下部盖（17）。

3.根据权利要求1所述的采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，其特征是：上部径向定子（4）的轭部和下部径向定子（5）的轭部各自沿圆周方向均匀布置三个径向定子极，每个径向定子极上绕有径向控制线圈，每个径向定子极的内端都带有极靴，极靴内表面与磁轴承转子（14）外壁之间留有径向气隙；上部轴向定子（71）和下部轴向定子（72）与拉力盘（10）之间留有轴向间隙。

4.根据权利要求1所述的采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，其特征是：上部轴向定子（71）和下部轴向定子（72）均各由一个圆盘（73）和一个圆环体（74）在轴向上叠放且固定连接而成，圆盘（73）的外径等于圆环体（74）的外径，圆环体（74）的内径大于圆盘（73）的内径。

5.根据权利要求1所述的采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，其特征是：飞轮（9）由一个中空圆筒体（91）和一个中空圆盘（92）连接组成，中空圆盘（92）同轴紧密套在中空圆筒体（91）内部中央，中空圆筒体（91）的轴向长度大于中空圆盘（92）的轴向长度，中空圆盘（92）同轴紧密套在拉力盘（10）外，中空圆盘（92）的轴向厚度与拉力盘（10）的轴向厚度相等。

6.根据权利要求1所述的采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，其特征是：拉力盘（10）、轴向定子、径向定子、环形永磁体四者的外径均相等；磁轴承转轴（32）的轴向长度大于磁轴承转子（14）的长度；上部径向定子（4）的上端面和磁轴承转子（14）的上端面平齐，下部径向定子（5）的下端面和磁轴承转子（14）的下端面平齐。

7.根据权利要求1所述的采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，其特征是：磁轴承转子（14）的轴向中心处通过齿状结构与拉力盘（10）固定连接。

8.根据权利要求1所述的采用五自由度混合磁轴承的车载飞轮电池，其特征是：环形永磁体的径向定子的轭部的内径相等。