一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109347246A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811487176.9(22)申请日2018.12.06(71)申请人哈尔滨电气股份有限公司地址150000黑龙江省哈尔滨市松北区创新一路1399号申请人清华大学(72)发明人董爱华赵宇兰杨其国赵雷刘宏莫逆时振刚杨国军(74)专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209代理人李晓敏(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02K7/09(2006.01)H02K7/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统(57)摘要一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，属于飞轮储能技术领域。本发明解决了现有的飞轮储能系统存在的飞轮转子的轴向长度，影响转子动力力学特性并将导致飞轮储能系统结构紧凑性欠佳的问题，本发明的永磁推力轴承、上辅助轴承、上径向电磁轴承、外转子永磁同步电机、下径向电磁轴承和下辅助轴承由上至下依次安装在芯轴上，上径向电磁轴承、下径向电磁轴承与飞轮旋转体内壁呈无接触状态；飞轮旋转体的上端和下端与上辅助轴承和下辅助轴承呈间隙配合状态；永磁推力轴承置于飞轮旋转体上方，且与飞轮旋转体的上端面间留有间隙；外转子永磁同步电机置于飞轮旋转体内，且带动飞轮旋转体旋转。本发明转子系统结构紧凑，提升转子动力学特性。CN109347246ACN109347246A权利要求书1/2页1.一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，包括能量储存转化部分、转子支承部分和辅助部分；其特征在于：所述能量储存转化部分包括飞轮旋转体和外转子永磁同步电机(6)；转子支承部分包括上径向电磁轴承(4)、下径向电磁轴承(5)、上辅助轴承(8)、下辅助轴承(9)和永磁推力轴承(17)；辅助部分包括壳体和芯轴(10)；其中，所述芯轴(10)和飞轮旋转体安装在壳体内，壳体内部保持真空状态；所述永磁推力轴承(17)、上辅助轴承(8)、上径向电磁轴承(4)、外转子永磁同步电机(6)、下径向电磁轴承(5)和下辅助轴承(9)均安装在芯轴(10)上，且沿轴向由上至下依次排布；上辅助轴承(8)、下辅助轴承(9)、上径向电磁轴承(4)的定子线圈，下径向电磁轴承(5)的定子线圈、外转子永磁同步电机(6)的内定子都固定安装在芯轴(10)上；所述上径向电磁轴承(4)、下径向电磁轴承(5)均设置在飞轮旋转体内部且与飞轮旋转体内壁呈无接触状态；飞轮旋转体的上端和下端通过上辅助轴承(8)和下辅助轴承(9)与芯轴(10)建立连接，且与上辅助轴承(8)和下辅助轴承(9)呈间隙配合状态；所述永磁推力轴承(17)置于飞轮旋转体上方，且与飞轮旋转体的上端面间留有间隙；所述外转子永磁同步电机(6)置于飞轮旋转体内，且带动飞轮旋转体旋转。2.根据权利要求1所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述飞轮旋转体包括飞轮(1)、飞轮上端盖(2)和飞轮下端盖(3)，飞轮(1)上下端安装有飞轮上端盖(2)和飞轮下端盖(3)，飞轮上端盖(2)与上辅助轴承(8)间隙配合，飞轮下端盖(3)与下辅助轴承(9)间隙配合。3.根据权利要求2所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述上径向电磁轴承(4)、下径向电磁轴承(5)与飞轮旋转体内壁之间的间隙为0.5～1mm。4.根据权利要求3所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述飞轮旋转体的上端和下端与上辅助轴承(8)和下辅助轴承(9)之间的间隙为0.1～0.5mm。5.根据权利要求4所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述永磁推力轴承(17)中嵌入永磁体(7)。6.根据权利要求5所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述永磁推力轴承(17)与飞轮旋转体的上端面之间的间隙为0.5～1mm。7.根据权利要求6所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述外转子永磁同步电机(6)的电机内定子(21)为缠绕线圈，外转子永磁同步电机(6)的电机外转子(22)为SmCo永磁体。8.根据权利要求7所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述SmCo永磁体的上端面与上径向电磁轴承(4)之间设置上固定轴套(15)；所述SmCo永磁体的下端面与下径向电磁轴承(5)之间设置下固定轴套(16)。9.根据权利要求8所述的一种立式外转子电磁轴承飞轮储能系统，其特征在于：所述上径向电磁轴承(4)与下径向电磁轴承(5)结构相同，均采用外转子结构，包括定子线圈和置于定子线圈(23)外部的硅钢片转子(24)，定子线圈(23)为电磁轴承的内定子，固定不转动，定子线圈23与硅钢片转子(