[實用新型]曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統

有效

• 申請號: 201822042335.6
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN208904827U
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 趙宇蘭;趙雷;時振剛;張秋鴻;莫逆;楊國軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電氣股份有限公司;清華大學
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K7/09;H02K7/08
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

1.曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，包括能量儲存轉化部分、轉子支承部分和輔助部分；

其特征在于：所述能量儲存轉化部分包括飛輪旋轉體和外轉子永磁同步電機(6)；轉子支承部分包括上徑向電磁軸承(4)、下徑向電磁軸承(5)、上輔助軸承(7)、下輔助軸承(8)和永磁推力軸承(9)；輔助部分包括殼體和芯軸(18)；

其中，所述芯軸(18)和飛輪旋轉體安裝在殼體內，殼體內部保持真空狀態；飛輪主體為曲面變截面結構，所述曲面變截面結構為沿飛輪水平中心向上和向下直徑逐漸縮小的曲面階梯結構，階梯間采用曲面過渡，以飛輪中心建立笛卡爾坐標系，所述曲面的截面曲線沿笛卡爾坐標系的橫縱坐標軸均呈雙曲線形式；所述永磁推力軸承(9)、上輔助軸承(7)、外轉子永磁同步電機(6)和下輔助軸承(8)均安裝在芯軸(18)上，且沿軸向由上至下依次排布；上輔助軸承(7)、下輔助軸承(8)、外轉子永磁同步電機(6)的內定子都固定安裝在芯軸(18)上；飛輪旋轉體的上端和下端通過上輔助軸承(7)和下輔助軸承(8)與芯軸(18)建立連接，且與上輔助軸承(7)和下輔助軸承(8)呈間隙配合狀態；所述永磁推力軸承(9)置于飛輪旋轉體上方，且與飛輪旋轉體的上端面間留有間隙；所述外轉子永磁同步電機(6)置于飛輪旋轉體內，且帶動飛輪旋轉體旋轉；所述上徑向電磁軸承(4)、下徑向電磁軸承(5)固定安裝在殼體上，且上徑向電磁軸承(4)、下徑向電磁軸承(5)與飛輪旋轉體外壁呈無接觸狀態。

2.根據權利要求1所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述飛輪旋轉體包括飛輪(1)、飛輪上端蓋(2)和飛輪下端蓋(3)，飛輪(1)上下端安裝有飛輪上端蓋(2)和飛輪下端蓋(3)，飛輪上端蓋(2)與上輔助軸承(7)間隙配合，飛輪下端蓋(3)與下輔助軸承(8)間隙配合。

3.根據權利要求2所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述上徑向電磁軸承(4)、下徑向電磁軸承(5)與飛輪旋轉體外壁之間的間隙為0.5～1mm。

4.根據權利要求3所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述飛輪旋轉體的上端和下端與上輔助軸承(7)和下輔助軸承(8)之間的間隙為0.1～0.5mm。

5.根據權利要求4所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述永磁推力軸承(9)中嵌入永磁體(10)。

6.根據權利要求5所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述永磁推力軸承(9)與飛輪旋轉體的上端面之間的間隙為0.5～1mm。

7.根據權利要求6所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述外轉子永磁同步電機(6)的電機內定子(20)為纏繞線圈，外轉子永磁同步電機(6)的電機外轉子(19)為SmCo永磁體。

8.根據權利要求7所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述上輔助軸承(7)通過上固定軸套(16)軸向定位在芯軸(18)上；下輔助軸承(8)通過下定位套(17)軸向定位在芯軸(18)上；上徑向電磁軸承(4)通過上電磁軸承外定子支承(13)安裝在殼體上，下徑向電磁軸承(5)通過下電磁軸承外定子支承(14)安裝在殼體上。

9.根據權利要求8所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述上徑向電磁軸承(4)與下徑向電磁軸承(5)結構相同，包括定子線圈(21)和置于定子線圈(21)內部的硅鋼片轉子(22)，定子線圈(21)為電磁軸承的外定子，硅鋼片轉子(22)為電磁軸承內轉子，定子線圈(21)與硅鋼片轉子(22)之間留有間隙。

10.根據權利要求9所述的曲面變截面轉子混合支承的飛輪儲能系統，其特征在于：所述殼體包括上殼體(11)和下殼體(12)，兩者通過螺栓(15)相連接，殼體內部保持真空狀態，真空度至少為0.1Pa。