[发明专利]立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统

权利要求书

1.一种立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，包括飞轮转子（6）以及分别设置于飞轮转子（6）两端的飞轮上轴（13）和飞轮下轴（14），其特征在于：还包括电机机构、设置于飞轮上轴（13）上的上支撑结构以及设置于飞轮下轴（14）的下支撑机构；

所述上支撑结构包括自内而外依次套设的径向永磁轴承内环（4）、径向永磁轴承外环（5）、上部挤压膜阻尼器（3）和轴向永磁轴承（2）；

所述电机机构包括自内而外依次套设的电机转子磁钢（7）和电机定子铁芯与线圈（8），电机定子铁芯与线圈（8）外部设置电机外壁散热水腔（9）；

所述下支撑机构包括设置于飞轮下轴（14）底端的流体动压轴承（11），以及与其连接的轴窝（15），所述轴窝（15）与下部挤压膜阻尼器（12）连接。

2.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：所述飞轮转子（6）为无通孔的柱状或盘状结构。

3.根据权利要求2所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：当所述飞轮转子（6）为柱状时，飞轮转子（6）的直径转动惯量与极转动惯量的比值大于1.4；当所述飞轮转子（6）为盘状时，飞轮转子（6）的子的极转动惯量与直径转动惯量的比值大于1.4。

4.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：所述飞轮上轴（13）远离飞轮转子（6）的一端设置上部机械保护轴承（1）；所述飞轮下轴（14）中部设置下部双向机械保护轴承（10），且下部双向机械保护轴承（10）与下支撑机构相邻设置。

5.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：所述电机机构设置于上支撑结构与飞轮转子（6）顶面之间或者设置于下支撑机构于飞轮转子（6）底面之间。

6.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：所述电机转子磁钢（7）采用HALBACH阵列形式。

7.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：当所述电机转子磁钢（7）与定子铁心（8）的磁中心水平位置在轴向发生偏移时，所述电机转子磁钢（7）向下偏移设置。

8.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：所述径向永磁轴承内环（4）的上端面水平位置高于径向永磁轴承外环（5）的上端面水平位置。

9.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：所述上部挤压膜阻尼器（3）与真空保护外壳内壁相连；所述轴向永磁轴承（2）的上端面与真空保护外壳的过渡法兰连接，下端面与飞轮转子（6）的上端面直接作用。

10.根据权利要求1所述的立式永磁轴承与流体动压轴承支撑的飞轮转子系统，其特征在于：所述电机外壁散热水腔（9）与外部冷却装置通过管路连接。