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(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CN108683292A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810420057.5(22)申请日2018.05.04(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人于焰均项倩雯张新华(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)F16C32/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种车载磁悬浮飞轮储能电池(57)摘要本发明公开了一种车载磁悬浮飞轮储能电池,包括保护轴承、飞轮储能电池外壳、轴向混合磁悬浮轴承、飞轮盘、径向混合磁悬浮轴承、轴向重力卸载永磁轴承、Halbach永磁阵列、转轴和双定子无铁心盘式电机定子轭及定子绕组,轴向采用n对混合磁悬浮轴承分别控制飞轮盘在轴向、两个径向扭转方向自由度的稳定悬浮,径向方向通过径向混合磁悬浮轴承支承转轴在径向两个方向的稳定悬浮,扁平结构的飞轮盘作为双定子无铁心盘式永磁无刷直流电机的转子。本发明的飞轮储能电池具有结构紧凑、轴向长度短、高功率密度,能够抑制转子振动和陀螺效应等特点。CN108683292ACN108683292A权利要求书1/1页1.一种车载磁悬浮飞轮储能电池,其特征在于,包括飞轮储能电池外壳(2)、飞轮盘(3)、n对轴向混合磁悬浮轴承(4)、径向混合磁悬浮轴承(5)、轴向重力卸载永磁轴承(6)、转轴(7)、双定子无铁心盘式电机定子轭(10),n≥3;所述飞轮储能电池外壳(2)内部底端中心位置安装有轴向重力卸载永磁轴承(6),所述轴向重力卸载永磁轴承(6)顶端固定有转轴(7),所述转轴(7)套接有飞轮盘(3),所述飞轮盘(3)靠近转轴(7)处对称布置永磁阵列(9);所述飞轮储能电池外壳(2)内部下端安装径向混合磁悬浮轴承(5),所述双定子无铁心盘式电机定子轭(10)固定在飞轮盘(3)轴向两侧的飞轮储能电池外壳(2)上,所述双定子无铁心盘式电机定子轭(10)上绕置有定子绕组(8),所述n对轴向混合磁悬浮轴承(4)两两相对、沿圆周均匀安装于双定子无铁心盘式电机定子轭(10)面向飞轮盘(3)的一侧。2.根据权利要求1所述一种车载磁悬浮飞轮储能电池,其特征在于,所述永磁阵列(9)为Halbach永磁阵列。3.根据权利要求1所述一种车载磁悬浮飞轮储能电池,其特征在于,所述转轴(7)顶端安装有保护轴承(1)。4.根据权利要求1所述一种车载磁悬浮飞轮储能电池,其特征在于,所述轴向混合磁悬浮轴承(4)为类“板凳”状,由两个M型柱状铁心(45)和一个提供偏置磁通的永磁体(42)拼接组成,永磁体(42)为长方体结构,M型柱状铁心(45)为轴向混合磁悬浮轴承磁通提供回路。5.根据权利要求4所述一种车载磁悬浮飞轮储能电池,其特征在于,所述M型柱状铁心(45)由若干硅钢片叠压而成。6.根据权利要求4所述一种车载磁悬浮飞轮储能电池,其特征在于,所述M型柱状铁心(45)中间柱上绕置有悬浮控制绕组(41)。7.根据权利要求1所述一种车载磁悬浮飞轮储能电池,其特征在于,所述轴向重力卸载永磁轴承(6)采用被动永磁轴承。2CN108683292A说明书1/4页一种车载磁悬浮飞轮储能电池技术领域[0001]本发明涉及五自由度磁悬浮飞轮储能电池结构,特别适用于电动汽车、不间断电源、航空航天等领域。背景技术[0002]动力电池技术是电动汽车发展的一项关键技术,是制约电动汽车广泛发展的主要因素之一,直接影响电动汽车的续航能力、动力和安全性能。目前市场上常用的电动汽车用动力电池分为两大类:蓄电池和燃料电池。蓄电池主要包括铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等;燃料电池主要包括碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池等。然而,无论哪一种车载动力电池都存在充电时间长、功率密度及能量密度低、制动能量回收效率低、受温度影响较大、电池使用寿命短等问题,不能同时满足动力系统、能量和功率的双重要求。[0003]为了克服上述缺点,近年来一种新型储能装置—飞轮储能电池得到国内外专家学者的关注和研究。飞轮储能电池又称为机械电池,利用能量转换装置将电能与机械能相互转换,其工作原理为:电动机带动飞轮储能装置中的飞轮旋转,将机械能存储于飞轮系统中,而当外部负载需要电能时,系统中的飞轮带动发电机发电,将机械能转换为电能,通过电力电子转换装置输出负载所需的电能。一般将用于车辆动力系统的飞轮储能电池称为车载飞轮电池。[0004]与传统车载动力电池相比,飞轮储能电池具有如下特点:1)能量密度高:飞轮储能电池的储能密度可达100~200Wh/kg,功率密度可达5000~10000W/Kg,即可瞬时输出较大的能量,提高电动汽车的起动性能;2)使用寿命长:不受重复深度放电