[发明专利]一种具有轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮

权利要求书

1.一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，包括复合磁悬浮轴承系统、飞轮转子系统、电磁分流阻尼器和电机（1）；

所述复合磁悬浮轴承系统用于给飞轮转子系统及其飞轮轴（8）上的附件提供悬浮力和刚度，并保证其稳定悬浮；

在稳定悬浮条件下，飞轮转子系统在电机（1）带动下运转，飞轮转子系统运转时产生轴向振动，电磁分流阻尼器阻碍飞轮（5）轴向运动，减弱飞轮（5）轴向振。

2.根据权利要求1所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述飞轮转子系统包括飞轮底座（11），飞轮底座（11）的顶部固定有高温超导磁悬浮飞轮支架（12），高温超导磁悬浮飞轮支架（12）之间垂直安装有飞轮轴（8），飞轮轴（8）的顶端通过联轴器（2）与电机（1）的主轴传动相连；飞轮轴（8）上安装有飞轮（5）；电机（1）固定在高温超导磁悬浮飞轮支架（12）的顶部。

3.根据权利要求1所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述电磁分流阻尼器包括固定在飞轮轴（8）上的轴向充磁永磁体（6）、固定在高温超导磁悬浮飞轮支架（12）上的电磁阻尼器线圈（7）和外部电路；

在飞轮轴向振动状态下，轴向充磁永磁体（6）随着飞轮转子系统轴向振动，使电磁阻尼器线圈（7）内部磁通量变化，产生电势，利用外部电路消耗飞轮（5）振动的能量，衰减飞轮振动。

4.根据权利要求3所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述外部电路包括电阻（22）和电容（21）；电阻（22）和电容（21）和电磁阻尼器线圈（7）共同组成RLC谐振电路，其品质因数为Q；外部振动频率和谐振电路固有频率相近时，相比于在RL电路中电流为I，RLC谐振电路中通过电阻的电流为Q•I，电阻能量消耗增加为Q²倍。

5.根据权利要求1所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述复合磁悬浮轴承系统包括两组高温超导径向磁悬浮轴承（3）和永磁轴向轴承。

6.根据权利要求1所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述高温超导径向磁悬浮轴承（3）包括安装在飞轮转子轴承上的辐射充磁永磁体阵列（19）、永磁体垫子（17）、固定在高温超导磁悬浮飞轮支架（12）上的低温薄壁杜瓦和安装在低温薄壁杜瓦内的高温超导块（18）。

7.根据权利要求6所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述高温超导块（18）在低温薄壁杜瓦内的具体安装方式为：

高温超导块（18）绕环形低温薄壁杜瓦中心轴均匀分布；

高温超导块（18）的C轴朝向低温薄壁杜瓦中心线。

8.根据权利要求7所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述低温薄壁杜瓦的顶部设置有液氮进入口（14）和液氮杜瓦出气孔（13），在杜瓦真空腔室（16）填充有液氮（15）；在冷却过程中，辐射充磁永磁体阵列（19）水平对称轴和高温超导块（18）的C轴在同一平面；冷却完成时，辐射充磁永磁体阵列（19）缓慢下降直至稳定悬浮。

9.根据权利要求5所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述利用两套高温超导径向磁悬浮轴承（3）对转子提供飞轮的悬浮力和刚度，并保证其稳定性。

10.根据权利要求5所述一种具有轴向轴向振动隔振功能的高温超导磁悬浮飞轮，其特征在于，所述永磁轴向轴承包括飞轮转子轴承上的上端永磁轴向轴承永磁体（9）和固定在飞轮底座（11）上的下端永磁轴向轴承永磁体（10），用于提高高温超导径向磁悬浮轴承（3）的承载力。