[发明专利]一种磁悬浮飞轮转子轴的径向保护装置

说明书

本发明涉及飞轮保护技术领域，提供了一种磁悬浮飞轮转子轴的径向保护装置，至少包括：本体，本体上设置有适于安装磁悬浮飞轮转子轴的轴颈安装孔；保护轴承，沿轴颈安装孔的周向设置在本体上，保护轴承的外圈能够在磁悬浮飞轮转子轴发生偏移时与轴颈的外壁发生摩擦碰撞，以使高速转动的转子轴位置偏离得到有效的限制，防止动静间隙较小的磁轴承定子、转子以及电机定子、转子之间发生碰摩，有效保护磁轴承、电机以及轴系。本发明提供的保护装置，采用保护轴承外圈外切轴颈接触限位的模式，避免了保护轴承的内圈与轴颈内切的抱轴风险；保护轴承采用扁平集成安装，对动力学有利；还可以减少保护轴承所受的冲击载荷，延长保护轴承的寿命。

技术领域

本发明涉及飞轮保护技术领域，具体涉及一种磁悬浮飞轮转子轴的径向保护装置。

背景技术

随着风能、太阳能等可再生能源应用比例的不断提高，飞轮储能、压缩空气储能等新型储能技术应用也越来越广泛。飞轮储能系统的飞轮电机转子为实现高功率和大储能容量，需采用高速轴承。电磁轴承是高速轴承的长寿命、低损耗的有效解决方案。电磁轴承故障失效状态下，飞轮转子轴通常与保护轴承接触，在保护轴承承担全部或部分载荷的条件下，应实现飞轮转子的安全制动，避免飞轮转子轴系的严重损坏。

现有技术中为了对飞轮转子轴的径向进行保护，通常在飞轮转子轴的外侧套设保护轴承，利用保护轴承的内圈与飞轮转子轴的轴颈内切接触的限位方式对飞轮转子轴进行保护。但是，这种结构设计使得保护轴承的内圈与飞轮转子轴的轴颈之间存在内切接触的抱轴风险，且保护轴承采用轴向安装的方式会占用飞轮转子轴较大的轴向空间。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中对飞轮转子轴的径向进行保护时所采用的结构设计使得保护轴承的内圈与飞轮转子轴的轴颈之间存在内切接触的抱轴风险，且保护轴承采用轴向安装的方式会占用飞轮转子轴较大的轴向空间，从而提供一种磁悬浮飞轮转子轴的径向保护装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种磁悬浮飞轮转子轴的径向保护装置，至少包括：本体，所述本体上设置有适于安装磁悬浮飞轮转子轴的轴颈安装孔；保护轴承，沿所述轴颈安装孔的周向设置在所述本体上，每个所述保护轴承的中心与所述轴颈安装孔的中心的距离G相等，且G大于所述保护轴承的外圈半径与轴颈的半径之和，所述保护轴承的外圈能够在磁悬浮飞轮转子轴发生偏移时与轴颈的外壁发生摩擦碰撞，以限制高速转动的磁悬浮飞轮转子轴的位置发生偏离。

可选地，所述本体包括相互扣合连接的底盘与顶盖；所述轴颈安装孔贯穿所述底盘与所述顶盖；沿所述轴颈安装孔的周向方向上所述底盘的盘面上设置有若干轴头安装孔，每个所述轴头安装孔内均插置有轴头；每个所述轴头上均设置有所述保护轴承，且所述保护轴承的内圈相对于所述轴头固定。

可选地，该磁悬浮飞轮转子轴的径向保护装置还包括螺栓，所述螺栓穿过所述顶盖并至少部分伸入顶盖下方的所述轴头中，以使所述顶盖压紧所述保护轴承的内圈端面。

可选地，径向磁轴承的转子与电磁铁芯的径向间隙为H；保护轴承的外圈与轴颈的外圆之间的径向间隙为M；则M为H的30％-50％。

可选地，该磁悬浮飞轮转子轴的径向保护装置还包括限位圆柱，所述限位圆柱沿所述轴颈安装孔的周向设置在所述本体上，每个所述限位圆柱的中心与所述轴颈安装孔的中心的距离N相等，且N大于所述限位圆柱的半径与轴颈的半径之和，所述限位圆柱的外壁能够在磁悬浮飞轮转子轴发生偏移时与轴颈的外壁发生摩擦碰撞，以限制高速转动的磁悬浮飞轮转子轴的位置发生偏离。

可选地，N小于G。

可选地，沿所述轴颈安装孔的周向方向上所述底盘以及所述顶盖上均设置有若干限位圆柱安装孔，所述限位圆柱的一端可转动的安装在所述底盘上的限位圆柱安装孔内，另一端可转动的安装在所述顶盖上的限位圆柱安装孔内。