技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及飛輪電池，尤其是一種立式飛輪電池結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)
如何高效地將電能儲(chǔ)存起來，一直是人類社會(huì)關(guān)注的重大課題。目前商業(yè)化的儲(chǔ)電裝置幾乎都是各種化學(xué)蓄電池，但是它們一直無法擺脫化學(xué)電池固有的弊病----能量密度小、污染大、壽命短等缺陷。因此，近年來物理儲(chǔ)電裝置受到了科技界的廣泛重視，其中飛輪電池（也稱飛輪儲(chǔ)能裝置）已經(jīng)顯現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢----比能量高、比功率大、體積小、充電快（以分鐘計(jì)，而化學(xué)電池以小時(shí)計(jì)）、壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)。
近十年來，國外研究機(jī)構(gòu)和公司已開發(fā)出了實(shí)用化水平的飛輪電池產(chǎn)品，在軍事、宇航、通訊、能源、交通等部門和行業(yè)進(jìn)行驗(yàn)證性或示范性運(yùn)行，其中在電網(wǎng)調(diào)節(jié)、航天衛(wèi)星、風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的運(yùn)營顯現(xiàn)出了飛輪電池的巨大應(yīng)用前景。我國的研究工作起步較晚，研究單位也較少，整體處于跟蹤國外技術(shù)發(fā)展的層次。
國內(nèi)現(xiàn)有的飛輪電池研究中，飛輪安裝在轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)軸上套裝電磁軸承組，所述電磁軸承組通常采用類似于電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)（可參見《中國機(jī)械工程》第19卷第19期第1365頁），這種方案存在的缺陷：電磁軸承相互耦合、控制復(fù)雜，降低了系統(tǒng)可靠性、提高了成本。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服飛輪電池的電磁軸承相互耦合、控制系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性不高等問題，本發(fā)明提供一種可控性好、可靠性高、能耗低、成本較低的立式飛輪電池的分立式磁浮轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：?
一種立式飛輪電池的分立式磁浮轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)，包括機(jī)座、飛輪和轉(zhuǎn)軸，所述飛輪位于機(jī)座內(nèi)，所述飛輪套裝在轉(zhuǎn)軸上，所述分立式磁浮轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)還包括上徑向電磁軸承組、下徑向電磁軸承組、上位移傳感器組和下位移傳感器組；?
所述的上徑向電磁軸承組包括至少3個(gè)上電磁鐵，每個(gè)上電磁鐵徑向布置在轉(zhuǎn)軸上部的上圓柱筒形銜鐵周圍，所述的上圓柱筒形銜鐵的內(nèi)、外圓柱面同軸，所述的上圓柱筒形銜鐵套裝在轉(zhuǎn)軸上，每個(gè)電磁鐵的磁極表面與上圓柱筒形銜鐵的圓柱面之間的理論間隙相等，每個(gè)上電磁鐵固接在機(jī)座上，每個(gè)上電磁鐵通過導(dǎo)線與控制器連接；
所述的下徑向電磁軸承組包括至少3個(gè)下電磁鐵，每個(gè)下電磁鐵徑向布置在轉(zhuǎn)軸下部的下圓柱筒形銜鐵周圍，所述的下圓柱筒形銜鐵的內(nèi)、外圓柱面同軸，所述的下圓柱筒形銜鐵套裝在轉(zhuǎn)軸上，每個(gè)下電磁鐵的磁極表面與上圓柱筒形銜鐵的圓柱面之間的理論間隙相等，每個(gè)下電磁鐵固接在機(jī)座上，每個(gè)下電磁鐵通過導(dǎo)線與控制器連接；
所述的上位移傳感器組包括至少2個(gè)非接觸式上位移傳感器，每個(gè)上位移傳感器徑向布置在轉(zhuǎn)軸上部周圍靠近上徑向電磁軸承組的位置，每個(gè)上位移傳感器的感應(yīng)面與轉(zhuǎn)軸圓柱面之間的理論間隙相等，每個(gè)上位移傳感器固接在機(jī)座上，每個(gè)上位移傳感器通過導(dǎo)線與控制器連接；
所述的下位移傳感器組包括至少2個(gè)非接觸式下位移傳感器，每個(gè)下位移傳感器徑向布置在轉(zhuǎn)軸上部周圍靠近下徑向電磁軸承組的位置，每個(gè)下位移傳感器的感應(yīng)面與轉(zhuǎn)軸圓柱面之間的理論間隙相等，每個(gè)下位移傳感器固接在機(jī)座上，每個(gè)下位移傳感器通過導(dǎo)線與控制器連接。
本發(fā)明中，所謂理論間隙是指當(dāng)轉(zhuǎn)軸位于飛輪電池設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)軸心線上時(shí)每個(gè)電磁鐵的磁極表面或傳感器的感應(yīng)面與轉(zhuǎn)軸圓柱面之間的間隙。
作為優(yōu)選的一種方案：每個(gè)上電磁鐵等高度、等間隔地徑向均勻布置在轉(zhuǎn)軸上部的上圓柱筒形銜鐵周圍；每個(gè)下電磁鐵等高度、等間隔地徑向均勻布置在轉(zhuǎn)軸下部的下圓柱筒形銜鐵周圍。
進(jìn)一步，所述上電磁鐵有4個(gè)，4個(gè)上電磁鐵呈90??角等高度、等間隔地徑向均勻布置在轉(zhuǎn)軸上部的上圓柱筒形銜鐵周圍；下電磁鐵有4個(gè)，4個(gè)下電磁鐵呈90??角等高度、等間隔地徑向均勻布置在轉(zhuǎn)軸下部的下圓柱筒形銜鐵周圍。
作為優(yōu)選的另一種方案：每個(gè)上位移傳感器等高度地徑向均勻布置在轉(zhuǎn)軸上部周圍靠近上徑向電磁軸承組的位置，每個(gè)下位移傳感器等高度地徑向均勻布置在轉(zhuǎn)軸下部周圍靠近下徑向電磁軸承組的位置。
再進(jìn)一步，所述上位移傳感器有2個(gè)，2個(gè)上位移傳感器呈90??角等高度地徑向布置在轉(zhuǎn)軸上部周圍靠近上徑向電磁軸承組的位置；所述下位移傳感器有2個(gè)，2個(gè)下位移傳感器呈90??角等高度地徑向布置在轉(zhuǎn)軸下部周圍靠近下徑向電磁軸承組的位置。
作為優(yōu)選的又一種方案：至少有1個(gè)上電磁鐵、1個(gè)上位移傳感器、1個(gè)下電磁鐵和1個(gè)下位移傳感器處于飛輪電池設(shè)計(jì)軸心線的同一個(gè)徑向方位角上。
