[发明专利]具有阻尼能量回收和在线模态监测的多功能储能飞轮系统

权利要求书

1.一种具有阻尼能量回收和在线模态监测的多功能储能飞轮系统，其特征在于，包括：

外壳(11)，其顶部设置有轴承端盖(9)，位于所述外壳(11)内底部设置有底座(15)；

芯轴(18)，穿设在所述外壳(11)内，所述芯轴(18)中部设置有飞轮(1)，所述芯轴(18)的顶部与所述轴承端盖(9)活动连接，所述芯轴(18)的底部穿过所述底座(15)延伸至所述外壳(11)底部的外部，形成延伸部；

上辅助轴承(6)，设置在所述芯轴(18)的顶部，用于支撑所述飞轮(1)的旋转；

永磁轴承(5)，位于所述上辅助轴承(6)的下方，设置在所述芯轴(18)上端面与所述外壳(11)之间，用于为所述飞轮(1)提供轴向力；

斥力型Halbach圆环阵列磁悬浮装置，设置在所述底座(15)与所述芯轴(18)之间，为所述飞轮(1)提供轴向力，与所述永磁轴承(5)配合使所述飞轮(1)完成悬浮；

下辅助轴承(17)，设置在所述外壳(11)底部与所述芯轴(18)之间，用于支撑所述飞轮(1)的旋转；

所述外壳(11)内，位于所述飞轮(1)的上部和下部分别设置有一组用于监测飞轮模态特性的电磁激振器(2)，所述电磁激振器(2)与所述芯轴(18)非接触安装；

所述电磁激振器(2)包括E型铁心(21)、激磁线圈(22)和测力线圈(23)；所述激磁线圈(22)和所述测力线圈(23)分别缠绕在所述E型铁心(21)的上部凹槽和下部凹槽内；所述激磁线圈(22)对所述飞轮(1)进行激振，获取其模态，所述测力线圈(23)用于监测所述电磁激振器(2)的力输出大小；

每组所述电磁激振器(2)都采用四个电磁激振器成90°排列而成；

所述外壳(11)的底部外侧设置有阻尼装置(19)；

所述阻尼装置(19)包括阻尼装置壳体(190)，以及设置在所述阻尼装置壳体(190)内的冷却装置(191)、阻尼体外壳(192)、O型圈(194)、永磁铁(195)、阻尼体(196)、轴承座(197)、滚珠轴承(198)和挤压油膜(199)；

所述阻尼装置壳体(190)设置在所述外壳(11)的底部外侧，所述阻尼装置壳体(190)内设置有所述阻尼体外壳(192)，所述阻尼装置壳体(190)与所述阻尼体外壳(192)之间设置有所述冷却装置(191)；

所述阻尼体(196)与所述阻尼体外壳(192)间隙配合安装，位于该间隙处的上部和下部都设置有所述O型圈(194)，所述O型圈(194)采用对轴颈定心的结构，所述O型圈(194)与所述阻尼体(196)、所述阻尼体外壳(192)构成密封环境，形成所述挤压油膜(199)；

所述阻尼体(196)的外圆面上开设有瓦片形槽，瓦片形的永磁铁(195)嵌设在该瓦片形槽内；

所述轴承座(197)与所述阻尼体(196)的内圆面配合安装，位于所述阻尼装置壳体(190)的中部；所述芯轴(18)的延伸部下端周向设置有所述滚珠轴承(198)，所述滚珠轴承(198)与所述轴承座(197)配合安装。

2.如权利要求1所述具有阻尼能量回收和在线模态监测的多功能储能飞轮系统，其特征在于，所述上辅助轴承(6)的外环设置在所述外壳(11)的内壁面，所述上辅助轴承(6)的内环与所述芯轴(18)配合安装，且所述上辅助轴承(6)由所述芯轴(18)的上部轴肩进行定位。

3.如权利要求1所述具有阻尼能量回收和在线模态监测的多功能储能飞轮系统，其特征在于，所述永磁轴承(5)包括上永磁体(51)、轴向位移传感器探头(52)和下永磁体(53)；

所述上永磁体(51)镶嵌在所述外壳(11)的内壁面，所述下永磁体(53)镶嵌在所述芯轴(18)的上端面，所述上永磁体(51)的极性与所述下永磁体(53)的极性呈相反设置，各永磁体呈圆环形布置，且所述圆环与所述芯轴(18)同心；

所述轴向位移传感器探头(52)设置在所述上永磁体(51)与所述下永磁体(53)之间，用于实时测量所述永磁轴承(5)的动、静间隙，确保该间隙在预设范围内。