[发明专利]五自由度单侧悬浮支承式盘球飞轮一体化车载储能装置

权利要求书

1.一种五自由度单侧悬浮支承式盘球飞轮一体化车载储能装置，最外部是一个密闭的外壳腔，外壳腔内由上到下同轴心地布置五自由度磁轴承、飞轮转子（7）和外转子电机，五自由度磁轴承包括径向定子（2）和轴向定子（4），其特征是：所述的飞轮转子（7）的中段是主圆盘体（72）、上段是球面圆环（71）、下段是外圆环（74）和内圆盘（73），主圆盘体（72）的下表面边缘处向下固定连接外径相同的外圆环（74），主圆盘体（72）的下表面正中间固定连接内圆盘（73），外圆环（74）的内径大于内圆盘（73）的外径，内圆盘（73）和外圆环（74）之间形成圆环形凹槽，该圆环形凹槽中是所述的外转子电机；主圆盘体（72）的上表面正中间固定连接一个球面圆环（71），球面圆环（71）的外径大于内圆盘（73）的外径、内径小于内圆盘（73）的外径；球面圆环（71）的圆环外壁是向外凸出的球面、内壁是向内凸出的球面；所述的径向定子（2）最上端是圆环体的上端圆环（21），上端圆环（21）外侧壁向下延伸3个大小相同的径向外环定子轭，上端圆环（21）内侧壁向下延伸3个大小相同的径向内环定子轭（28），所述的径向外环定子轭和径向内环定子轭（28）之间形成一个圆环形槽；每个径向外环定子轭下端的内侧壁向内延伸一个径向外环定子极，每个径向外环定子极的内侧壁是凹球面，3个径向外环定子极的内侧壁之间形成一个球形凹槽；每个径向内环定子轭（28）下端的外侧壁向外延伸一个内环定子极（29），每个内环定子极（29）的外侧壁是凹球面，3个内环定子极（29）的外侧壁之间形成一个球形凹槽；所述的球面圆环（71）套在3个内环定子极（29）与3个径向外环定子极之间，3个径向外环定子极形成的球形凹槽有间隙地同轴心套在球面圆环（71）外，3个内环定子极（29）之间形成的球形凹槽有间隙地同轴心套在球面圆环（71）内；所述的径向外环定子轭上绕有径向外壁控制线圈（32）、径向内环定子轭（28）上绕有径向内壁控制线圈（31）；径向定子（2）上的圆环形槽内的上方放置内圆环体的内环永磁体（61）和外环永磁体（62），下方放置轴向定子（4），内环永磁体（61）和外环永磁体（62）充磁方向均为轴向向下充磁。

2. 根据权利要求1所述的五自由度单侧悬浮支承式盘球飞轮一体化车载储能装置，其特征是：所述的轴向定子（4）的上层由轴向内环定子轭（41）、轴向外环定子轭（43）和3个扭转极组成，轴向内环定子轭（41）和轴向外环定子轭（43）均为圆环体，轴向内环定子轭（41）的外壁和轴向外环定子轭（43）的内壁之间固定连接沿圆周方向均匀分布的3个相同的扭转极，扭转极上绕有扭转控制线圈（53）；轴向内环定子轭（41）的下表面沿径向由内向外连接第一轴向定子极（44）和第二轴向定子极（45），轴向外环定子轭（43）的下表面径向由内向外连接第三轴向定子极（46）和第四轴向定子极（47）， 第一轴向定子极（44）和第二轴向定子极（45）之间形成轴向内定子槽，轴向内定子槽内放置有轴向内环控制线圈（51），第三轴向定子极（46）和第四轴向定子极47之间形成轴向外定子槽，轴向外定子槽内放置有轴向外环控制线圈（52）。

3.根据权利要求2所述的五自由度单侧悬浮支承式盘球飞轮一体化车载储能装置，其特征是：内环永磁体（61）和外环永磁体（62）的上表面固定连接到径向定子（2）的下表面，轴向定子（4）的上表面固定连接内环永磁体（61）和外环永磁体（62）的下表面，轴向定子（4）的内径等于内环永磁体（61）的内径，第二轴向定子极（45）的外径等于内环永磁体（61）的外径，第三轴向定子极（46）的内径等于外环永磁体（62）的内径，轴向定子（4）的外径等于外环永磁体（62）的外径。

4.根据权利要求2所述的五自由度单侧悬浮支承式盘球飞轮一体化车载储能装置，其特征是：径向定子（2）的径向外环定子轭的内径大于轴向定子（4）的外径，轴向定子（4）的内径大于径向内环定子轭（28）的外径，径向外环定子极的下端面与径向外环定子轭的下端面齐平。