[發(fā)明專利]一種具有軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210098929.7
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114448161B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳云翼;尹立坤;楊帥杰;楊勇;顧政
• 申請（專利權(quán)）人: 中國長江三峽集團(tuán)有限公司;西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02N15/00;H02K55/00;H02K55/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 李登橋

1.一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，包括復(fù)合磁懸浮軸承系統(tǒng)、飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、電磁分流阻尼器和電機(jī)（1）；

所述復(fù)合磁懸浮軸承系統(tǒng)用于給飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及其飛輪軸（8）上的附件提供懸浮力和剛度，并保證其穩(wěn)定懸??；

在穩(wěn)定懸浮條件下，飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在電機(jī)（1）帶動下運轉(zhuǎn)，飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生軸向振動，電磁分流阻尼器阻礙飛輪（5）軸向運動，減弱飛輪（5）軸向振。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括飛輪底座（11），飛輪底座（11）的頂部固定有高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪支架（12），高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪支架（12）之間垂直安裝有飛輪軸（8），飛輪軸（8）的頂端通過聯(lián)軸器（2）與電機(jī)（1）的主軸傳動相連；飛輪軸（8）上安裝有飛輪（5）；電機(jī)（1）固定在高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪支架（12）的頂部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述電磁分流阻尼器包括固定在飛輪軸（8）上的軸向充磁永磁體（6）、固定在高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪支架（12）上的電磁阻尼器線圈（7）和外部電路；

在飛輪軸向振動狀態(tài)下，軸向充磁永磁體（6）隨著飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向振動，使電磁阻尼器線圈（7）內(nèi)部磁通量變化，產(chǎn)生電勢，利用外部電路消耗飛輪（5）振動的能量，衰減飛輪振動。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述外部電路包括電阻（22）和電容（21）；電阻（22）和電容（21）和電磁阻尼器線圈（7）共同組成RLC諧振電路，其品質(zhì)因數(shù)為Q；外部振動頻率和諧振電路固有頻率相近時，相比于在RL電路中電流為I，RLC諧振電路中通過電阻的電流為Q?I，電阻能量消耗增加為Q²倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述復(fù)合磁懸浮軸承系統(tǒng)包括兩組高溫超導(dǎo)徑向磁懸浮軸承（3）和永磁軸向軸承。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)徑向磁懸浮軸承（3）包括安裝在飛輪轉(zhuǎn)子軸承上的輻射充磁永磁體陣列（19）、永磁體墊子（17）、固定在高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪支架（12）上的低溫薄壁杜瓦和安裝在低溫薄壁杜瓦內(nèi)的高溫超導(dǎo)塊（18）。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述高溫超導(dǎo)塊（18）在低溫薄壁杜瓦內(nèi)的具體安裝方式為：

高溫超導(dǎo)塊（18）繞環(huán)形低溫薄壁杜瓦中心軸均勻分布；

高溫超導(dǎo)塊（18）的C軸朝向低溫薄壁杜瓦中心線。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述低溫薄壁杜瓦的頂部設(shè)置有液氮進(jìn)入口（14）和液氮杜瓦出氣孔（13），在杜瓦真空腔室（16）填充有液氮（15）；在冷卻過程中，輻射充磁永磁體陣列（19）水平對稱軸和高溫超導(dǎo)塊（18）的C軸在同一平面；冷卻完成時，輻射充磁永磁體陣列（19）緩慢下降直至穩(wěn)定懸浮。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述利用兩套高溫超導(dǎo)徑向磁懸浮軸承（3）對轉(zhuǎn)子提供飛輪的懸浮力和剛度，并保證其穩(wěn)定性。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種具有軸向軸向振動隔振功能的高溫超導(dǎo)磁懸浮飛輪，其特征在于，所述永磁軸向軸承包括飛輪轉(zhuǎn)子軸承上的上端永磁軸向軸承永磁體（9）和固定在飛輪底座（11）上的下端永磁軸向軸承永磁體（10），用于提高高溫超導(dǎo)徑向磁懸浮軸承（3）的承載力。