[实用新型]一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置

说明书

一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置，以在不依靠控制系统的情况下实现自稳定运行，且阻力较小、能耗低。储能飞轮固定安装在传动轴的中部，轴向两侧外对称设置复位装置、轴向磁浮轴承和径向磁浮轴承，在径向侧外设置电机；电机由固定于储能飞轮外侧的电机转子和固定于外壳内侧的电机定子绕组组成；轴向磁浮轴承由轴向间隔固定于外壳上的上部Halbach阵列、下部Halbach阵列和位于两者之间且通过第一支架固定在传动轴上的轴向线圈组组成；径向磁浮轴承由径向间隔固定于外壳上的内圈Halbach永磁阵列、外圈Halbach永磁阵列和位于两者之间且通过第二支架固定于固定在传动轴上的径向线圈组组成。

所属技术领域

本实用新型涉及飞轮储能技术领域，具体涉及一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置。

背景技术

飞轮储能是一种机电能量转换装置，当外部电能过剩时，电能通过电力电子器件转换后输入电机，带动储能飞轮旋转，将电能转换为机械能；当外部电能不足时，储能飞轮拖动电机发电，经电力电子器件转后，向外提供电能，将机械能转化为电能。

轴承是飞轮储能的核心技术之一，根据轴承的不同，飞轮可分为传动飞轮和磁浮飞轮两大类，传统飞轮使用机械轴承，由于轴承存在摩擦力，因此飞轮转速受到很大限制，这种飞轮储能能力十分有限。

磁浮飞轮采用磁浮轴承提供支撑力，根据电磁力产生原理不同，磁浮飞轮又可分为电磁吸力型飞轮和电动斥力型飞轮。电磁吸力型飞轮利用电磁铁与磁性材料间的吸力提供支撑力，这种飞轮虽然技术相对较为成熟，但由于吸力不稳定，因此必须依靠主动控制系统，不仅增加了成本，且可靠性较低，存在较多电力电子器件，因此飞轮寿命也较短。电动斥力型飞轮由运动导体板与永磁阵列间的排斥力提供支撑，由于通常情况下飞轮转速较快，因此导体板的集肤效应十分明显，使得导体板等效电阻较大，飞轮储能装置能耗和散热量都较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置，以在不依靠控制系统的情况下实现自稳定运行，且阻力较小、能耗低。

本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本实用新型的一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置，包括储能飞轮，其特征是：所述储能飞轮固定安装在传动轴的中部，传动轴的两个轴端通过辅助轴承支撑于外壳上，该储能飞轮的轴向两侧外对称设置复位装置、轴向磁浮轴承和径向磁浮轴承，在径向侧外设置电机；所述电机由固定于储能飞轮外侧的电机转子和固定于外壳内侧的电机定子绕组组成；所述复位装置由固定于外壳的电磁铁和固定于传动轴上的铁芯组成；所述轴向磁浮轴承由轴向间隔固定于外壳上的上部Halbach阵列、下部Halbach阵列和位于两者之间且通过第一支架固定在传动轴上的轴向线圈组组成；所述径向磁浮轴承由径向间隔固定于外壳上的内圈Halbach永磁阵列、外圈Halbach永磁阵列和位于两者之间且通过第二支架固定于固定在传动轴上的径向线圈组组成；上述安装在传动轴上部件构成装置转子，安装在外壳上的部件构成装置定子，装置转子与装置定子之间无接触。

本实用新型的有益效果是，储能飞轮由被动磁浮轴承提供支撑力，能在不依靠控制系统的情况下实现自稳定运行，且阻力较小，能耗低，结构简单，可靠性强，能有效解决现有飞轮储能装置的不足。

附图说明

本说明书包括如下十二幅附图：

图1是本实用新型一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置中定子的结构示意图；

图3是本实用新型一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置中定子的结构示意图；

图4是本实用新型一种由斥力型磁浮轴承提供支撑的飞轮装置的初始态示意图；