[发明专利]飞轮储能电池及球形机器人

说明书

一种飞轮储能电池及球形机器人，飞轮储能电池包括飞轮装置及与飞轮装置连接的电机机构，飞轮装置包括飞轮转子、飞轮定子及磁轴承组件，飞轮定子及飞轮转子均为圆环结构，飞轮转子位于飞轮定子内，且飞轮转子与飞轮定子的轴心重合；磁轴承组件包括至少一个永磁环及与永磁环相对设置的多组的电磁线圈，至少一个永磁环设于飞轮转子上，多组电磁线圈均匀间隔设于飞轮定子上；电磁线圈与永磁环之间产生力的作用以支撑飞轮转子转动。通过飞轮转子设为为圆环结构，相同质量的情况下可以获得较高的转动惯量，使飞轮储能电池具有更高的储能密度，同时通过磁轴承组件利用磁力对转子提供支撑，避免了机械摩擦，进一步提高了储能密度。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种飞轮储能电池及球形机器人。

背景技术

目前，大部分飞轮储能电池中的飞轮转子为有轴结构，即在圆盘形的飞轮转子的中心位置固定一转轴，在所述转轴的支撑下进行飞轮转子的转动。但是，由于所述转轴及盘形飞轮转子的轮辐结构使得其转动惯量会受到限制，使得所述飞轮储能电池整体储存动能不高，储能密度较低，影响所述飞轮储能电池的储能效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种增加飞轮储能电池的飞轮转子的转动惯量，进而大幅提升飞轮储能电池储能密度的飞轮储能电池及球形机器人。

一种飞轮储能电池，所述飞轮储能电池包括飞轮装置及与所述飞轮装置连接的电机机构，所述电机机构的工作模式包括电动机模式及发电机模式；所述飞轮装置包括飞轮转子、飞轮定子及磁轴承组件，所述飞轮定子及飞轮转子均为圆环结构，所述飞轮转子位于所述飞轮定子内，且所述飞轮转子与所述飞轮定子的轴心重合；所述磁轴承组件包括至少一个永磁环及与所述永磁环相对设置的多组的电磁线圈，至少一个所述永磁环设于所述飞轮转子上；多组所述电磁线圈均匀间隔设于所述飞轮定子上，每组所述电磁线圈与同其对应的所述永磁环之间具有空隙，所述电磁线圈与所述永磁环之间产生力的作用以支撑所述飞轮转子转动。

上述飞轮储能电池，通过飞轮转子设为为圆环结构，相同质量的情况下可以获得较高的转动惯量，使飞轮储能电池具有更高的储能密度，同时通过磁轴承组件利用磁力对转子提供支撑，避免了机械摩擦，进一步提高了储能密度。

在其中一个实施例中，所述电机机构包括电机定子及与所述电机定子相对的电机转子，所述电机转子与所述飞轮转子固定并随所述飞轮转子转动，所述电机定子与所述飞轮定子固定。

在其中一个实施例中，所述电机机构为无铁芯空心杯结构。

在其中一个实施例中，每组所述电磁线圈包括轴向线圈及径向线圈，所述轴向线圈轴向支撑所述飞轮转子，所述径向线圈径向支撑所述飞轮转子。

在其中一个实施例中，所述轴向线圈包括多个阵列排布的轴向线圈绕组，所述径向线圈包括多个阵列排布的径向线圈绕组。

在其中一个实施例中，还包括均匀间隔设置于所述飞轮定子上且面向所述飞轮转子一侧的多个位置传感器，且所述位置传感器与所述飞轮转子之间有间隙，所述位置传感器的数量与所述径向线圈的数量相同，且每一个所述位置传感器嵌于所述径向线圈内。

在其中一个实施例中，所述磁轴承组件还包括两个导磁环，两个所述导磁环分别固定于所述飞轮转子的两个环形边缘，通过所述导磁环保证所述磁轴承组件形成封闭的磁路。

在其中一个实施例中，所述飞轮转子朝向所述飞轮定子一侧的外壁缠绕包裹有碳纤维材料。

在其中一个实施例中，所述飞轮装置位于真空环境中。

一种球形机器人，包括外壳及飞轮储能电池，所述飞轮储能电池位于所述外壳内并用于保持所述外壳的稳定。

附图说明

图1为本发明的一较佳实施例的飞轮储能电池的立体示意图；

图2为图1所示的飞轮储能电池的俯视图；