[發(fā)明專(zhuān)利]夾心式電動(dòng)汽車(chē)用磁懸浮飛輪電池及工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611242637.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106655605B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張維煜;朱熀秋;陳濤;楊恒坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K7/02
• 分類(lèi)號(hào): H02K7/02;H02N15/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)一種夾心式電動(dòng)汽車(chē)用磁懸浮飛輪電池及工作方法，真空室內(nèi)部正中央是立式轉(zhuǎn)軸，立式轉(zhuǎn)軸的軸向正中間同軸設(shè)置盤(pán)式飛輪電機(jī)，盤(pán)式飛輪電機(jī)的正上方和正下方各同軸裝有一個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相對(duì)于盤(pán)式飛輪電機(jī)在軸向上下對(duì)稱(chēng)布置且空套在立式轉(zhuǎn)軸外的盤(pán)形磁軸承，每個(gè)盤(pán)形磁軸承上繞有一組徑向控制線圈；盤(pán)式飛輪電機(jī)由一個(gè)定子、兩個(gè)轉(zhuǎn)子和兩組永磁體組成，定子位于盤(pán)式飛輪電機(jī)的正中間且同軸空套在立式轉(zhuǎn)軸外，2個(gè)轉(zhuǎn)子分別對(duì)稱(chēng)布置于定子的上下兩側(cè)且同軸固定套接在立式轉(zhuǎn)軸上；2個(gè)轉(zhuǎn)子在背對(duì)著定子的表面上均沿沿圓周方向貼有一組永磁體，飛輪電池的整體結(jié)構(gòu)為盤(pán)式結(jié)構(gòu)，盤(pán)式磁軸承與盤(pán)式飛輪電機(jī)均為扁平結(jié)構(gòu)，抑制轉(zhuǎn)子的陀螺效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛輪電池（也稱(chēng)飛輪儲(chǔ)能裝置）領(lǐng)域，尤其是一種用于電動(dòng)汽車(chē)的磁懸浮飛輪電池。

背景技術(shù)

磁懸浮飛輪電池是一種高效、清潔、適合移動(dòng)、以?xún)?chǔ)存機(jī)械能代替儲(chǔ)存電能的二次放電裝置。它利用不接觸的旋轉(zhuǎn)飛輪儲(chǔ)存能量，具有高比功率和比能量、充電快、高轉(zhuǎn)速、壽命長(zhǎng)以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在交通運(yùn)輸、航空航天、電力能源等領(lǐng)域。

磁懸浮飛輪電池的工作原理為：磁懸浮飛輪電池利用電力電子轉(zhuǎn)換裝置從外部輸入電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，飛輪儲(chǔ)存動(dòng)能（機(jī)械能），當(dāng)外部負(fù)載需要能量時(shí)，用飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，以滿足不同的需求。磁懸浮飛輪電池的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要由真空室、飛輪轉(zhuǎn)子、電動(dòng)機(jī)／發(fā)電機(jī)、磁軸承及保護(hù)軸承等組成。飛輪電池系統(tǒng)一般放置在高真空的密封機(jī)殼內(nèi)，雖然通過(guò)提高真空度可以降低風(fēng)損，但是稀薄的氣體環(huán)境使系統(tǒng)散熱功能減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的溫度極易升高。另外，飛輪電池的待機(jī)損耗高（自放電率高），如停止充電，飛輪電池儲(chǔ)存的能量在幾到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)會(huì)自行耗盡。飛輪電池大部分時(shí)間工作在高速“待機(jī)”狀態(tài)，因此飛輪電池的支承與傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)兼具低損耗、高可靠性的特點(diǎn)。再者，對(duì)于車(chē)用飛輪電池，汽車(chē)不同行駛狀態(tài)及所行駛的道路狀況均會(huì)導(dǎo)致陀螺效應(yīng)的產(chǎn)生，所以軸承除了承受飛輪轉(zhuǎn)子的自重外，還得承受陀螺力。尤其隨著路況復(fù)雜度的增加導(dǎo)致陀螺效應(yīng)更加明顯，使得飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)極易失穩(wěn)。因此電動(dòng)汽車(chē)用磁懸浮飛輪電池系統(tǒng)應(yīng)兼具散熱好、低損耗、高可靠性的特點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)的飛輪電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常采用主動(dòng)/被動(dòng)/混合磁軸承支承立式主軸，再配以徑向氣隙結(jié)構(gòu)形式電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)飛輪轉(zhuǎn)子的懸浮支承與傳動(dòng)，因此現(xiàn)有技術(shù)的懸浮支承方式和電機(jī)的選擇方式將飛輪電池的整體拓?fù)浞绞浇M成為有軸樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，陀螺效應(yīng)不可避免。而且隨著能源緊缺，路況復(fù)雜程度的增加導(dǎo)致車(chē)載飛輪電池的陀螺效應(yīng)更加明顯，使得飛輪轉(zhuǎn)子極易失穩(wěn)。除此之外，采用傳統(tǒng)磁懸浮支承方式（主動(dòng)/被動(dòng)/混合磁軸承）雖然能夠提供飛輪電池穩(wěn)定運(yùn)行的懸浮支承力，但是分別存在支承損耗高、承載力不足、體積大等缺點(diǎn)，而且采用此類(lèi)飛輪電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，散熱性能一直沒(méi)有得到改善。另外，現(xiàn)有技術(shù)的飛輪電池所采用的電機(jī)多采用傳統(tǒng)的徑向氣隙結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)為了減小磁路的磁阻，選用高磁導(dǎo)率的硅鋼片疊壓制成鐵心，而鐵心的存在又導(dǎo)致了電機(jī)體積大、重量大、損耗大、振動(dòng)噪聲大等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致飛輪電池待機(jī)損耗大。因此，如何改進(jìn)飛輪電池的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即設(shè)計(jì)新型懸浮支承拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與電機(jī)結(jié)構(gòu)，用來(lái)改善飛輪電池陀螺效應(yīng)、散熱差和待機(jī)損耗大等是目前電動(dòng)汽車(chē)用磁懸浮飛輪電池領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題而提供一種散熱好、待機(jī)損耗小且可以有效抑制陀螺效應(yīng)的夾心式電動(dòng)汽車(chē)用磁懸浮飛輪電池，本發(fā)明同時(shí)還提供該飛輪電池的工作方法。