[發明專利]一種可拆裝的磁懸浮儲能飛輪轉子

有效

• 申請號: 201710324932.5
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107240981B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 韓永杰;任正義;吳濱;李翀;佟永祥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K7/00;F16C32/04
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本發明公開了一種可拆裝的磁懸浮儲能飛輪轉子，涉及飛輪轉子的可拆裝結構和拆裝工藝。飛輪轉子軸(14)為階梯軸，軸向電磁軸承推力盤(6)有均布的螺紋孔，與飛輪轉子軸(14)的聯接采用螺紋軸向壓緊的方式；輔助軸承轉子上有均布的螺紋孔，與飛輪轉子軸(14)采用過盈配合；電磁軸承脹緊套和儲能飛輪(9)采用脹緊套聯接方式裝配在飛輪轉子軸(14)上；電動機/發電機轉子(10)與飛輪轉子軸(14)一般采用過盈配合，用熱裝配方法裝配。本裝置拆卸方便，節省維修成本，縮短制造周期；加工制造方便，易于保證加工制造精度；裝配方便，易于保證飛輪轉子工作性能,解決大過盈量配合的電磁軸承轉子拆裝問題。

技術領域

本發明屬于磁懸浮儲能飛輪系統領域，尤其涉及一種可拆裝的磁懸浮儲能飛輪轉子。

背景技術

現代飛輪儲能系統已成功應用到不間斷電源、可再生能源光伏發電和風力發電的調峰，以及混合動力汽車等領域。采用電磁軸承磁懸浮支承儲能飛輪轉子技術，已成為解決高速飛輪轉子安全運行的主要技術手段。飛輪儲能系統主要由儲能飛輪、電動機/發電機、電磁軸承、能量轉換系統和真空系統等組成，儲能飛輪轉子是其中的高速旋轉部件，它的工作狀況會直接影響整個系統的性能和可靠性。

磁懸浮儲能飛輪轉子包括儲能飛輪、電動機/發電機轉子、徑向電磁軸承轉子、軸向電磁軸承推力盤、輔助軸承轉子、轉子軸等零部件。目前轉子軸與其他零部件的聯接普遍采用大過盈量的配合方式，使其足以補償由于離心力、熱等引起的徑向位移，裝配時采取熱裝或壓力裝配的方法。飛輪轉子制造精度要求很高，并且在高轉速和復雜工況下工作，不可避免地出現某個轉子損壞或性能下降，在維修和更換時存在拆卸的情況。另一方面，對于雙作用軸向電磁軸承，兩個軸向電磁軸承定子位于推力盤的兩側，這樣在裝配內側軸向電磁軸承定子時，一般需要拆卸推力盤后才能裝配。對于疊片結構的徑向電磁軸承和電動機/發電機轉子，以及不同的轉子外徑和轉子軸結構，常需要特殊的工裝才能進行拆裝。由于大過盈量配合，導致拆卸困難，甚至造成轉子和轉子軸的損壞，繼而可能引起飛輪轉子精度下降甚至整體報廢。因此，解決飛輪轉子上各零部件拆裝問題，可保證制造精度、提高裝配效率、節省維修費用。特別是對于大型、制造周期較長、結構復雜的儲能飛輪轉子具有明顯作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種解決大過盈量配合的電磁軸承轉子拆裝問題，避免拆裝過程存在飛輪轉子零部件損壞、需專用工裝、降低裝配制造精度等問題的可拆裝的磁懸浮儲能飛輪轉子。

一種可拆裝的磁懸浮儲能飛輪轉子，由儲能飛輪9、電動機/發電機轉子10、上徑向電磁軸承轉子2、下徑向電磁軸承轉子11、軸向電磁軸承推力盤6、上輔助軸承轉子1、下輔助軸承轉子13、飛輪轉子軸14組成。

飛輪轉子軸14為階梯軸，各轉子處于飛輪轉子軸的不同直徑上，軸向由飛輪轉子軸的臺階定位；飛輪轉子軸14上裝配的零部件均為整體的零件或組件，與飛輪轉子軸14的聯接依據工況以脹緊套和軸向螺紋壓緊為主；脹緊套的聯接采用兩段聯接方式，一段采用配合進行徑向定位，另一段用于夾緊。

上徑向電磁軸承轉子2、下徑向電磁軸承轉子11、儲能飛輪9采用脹緊套聯接，上徑向電磁軸承轉子2、下徑向電磁軸承轉子11為部件結構。轉子內孔和飛輪輪轂內孔與所聯接的相應軸段外徑全部或其中之一為階梯形狀，電磁軸承脹緊套只與階梯軸的一段相聯接，即飛輪轉子軸的最小外徑和最大內孔處。飛輪轉子軸14的另一段，即最大外徑和最小內孔處，采用過渡配合或小間隙配合，以實現徑向電磁軸承轉子、儲能飛輪的徑向定位；電磁軸承脹緊套有圓錐表面，通過軸向螺栓使成對的圓錐表面產生相對運動來聯接，聯接的過盈量可通過軸向螺栓的扭矩確定，電磁軸承脹緊套可選用標準件或自行設計，有多種結構形式，成對的圓錐表面可以均在電磁軸承脹緊套上，也可以在飛輪轉子軸外徑上或要聯接的內孔上。