一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承.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CN107327483A(43)申请公布日2017.11.07(21)申请号201710623197.8(22)申请日2017.07.27(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)发明人张维煜杨恒坤朱熀秋(51)Int.Cl.F16C32/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承(57)摘要本发明公开一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，径向定子由轭部连为一体的上、下部径向定子同轴布置组成，上部径向定子轭部上端和下部径向定子轭部下端各自沿圆周方向均匀布置三个径向定子极，每个径向定子极内端表面均为凹球面，转子的中间圆柱体上下两端分别是连接上端柱体的上连接体和连接下端柱体的下连接体，上、下端柱体的侧壁均为凸球面；每个凹球面上下对应地正对着凸球面，中间圆柱体外嵌套轴向定子，上部轴向定子上侧和下部轴向定子的下侧各装有环形永磁体；定子和转子相对面都采用球面结构，能够消除陀螺效应的产生，当磁轴承的转子发生偏转或偏移时，电磁力会指向转子球心，降低定子磁极对转子产生的干扰力矩。CN107327483ACN107327483A权利要求书1/2页1.一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，转子（7）外同轴套有轴向定子（5）和径向定子，其特征是：所述径向定子由轭部连为一体的上、下部径向定子（1、8）同轴布置组成，上下轭部形成径向定子极腔（16），上部径向定子（1）轭部上端和下部径向定子（8）轭部下端各自沿圆周方向均匀布置三个径向定子极，每个径向定子极的内端表面均为凹球面，在每个径向定子极上绕有径向控制线圈；所述转子（7）最中间是中间圆柱体（73），上下两端各是相同的上端柱体（71）和下端柱体（75），中间圆柱体（73）的上下两端分别是连接上端柱体（71）的上连接体（72）和连接下端柱体（75）的下连接体（74），上、下端柱体（71、75）的侧壁均为凸球面；上、下部径向定子极内端的每个凹球面上下对应地正对着上、下端柱体（71、75）的凸球面，凹球面和凸球面之间有气隙，正对着的凹球面和凸球面的球心重合；所述中间圆柱体（73）外固定嵌套轴向定子（5），轴向定子（5）由结构相同且同轴布置的圆盘形的上、下部轴向定子（51、52）组成，上、下部轴向定子（51、52）之间叠压圆盘形的隔磁铝环（42），上、下部轴向定子（51、52）和隔磁铝环（42）的内腔形成轴向定子腔（17），轴向定子腔（17）内是紧贴其内壁的轴向控制线圈（6）；上部轴向定子（51）的上侧和下部轴向定子（52）的下侧各装有一个紧密叠压在轴向定子（5）和径向定子极之间的环形永磁体，上、下部环形永磁体的结构相同且均轴向充磁，充磁方向相反。2.根据权利要求1所述的一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，其特征是：所述环形永磁体产生偏置磁通，控制转子（7）静态被动悬浮；所述轴向控制线圈通直流电，控制转子（7）轴向一个自由度；所述径向控制线圈通交流电，控制转子（7）径向四个自由度。3.根据权利要求1所述的一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，其特征是：上部轴向定子（51）、下部轴向定子（52）和隔磁铝环（42）的外径均与径向定子极腔（16）的内径相同且均固定连接在径向定子极腔（16）的内壁上。4.根据权利要求1所述的一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，其特征是：上、下部轴向定子（51、52）均各由一个大圆盘（53）、一个中间圆环体（54）以及一个小圆盘（55）在轴向上依序连接组成，隔磁铝环（42）叠压在上下两个相同的大圆盘（53）之间，隔磁铝环（42）的内外径与大圆盘（53）的内外径对应相等。5.根据权利要求4所述的一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，其特征是：中间圆环体（54）的内径等于大圆盘（53）的内径，中间圆环体（54）的外径等于小圆盘（55）的外径但远小于大圆盘（53）的外径，小圆盘（55）的内径小于大圆盘（53）的内径。6.根据权利要求1所述的一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，其特征是：中间圆柱体（73）的外径小于上连接体（72）和下连接体（74）的外径，上连接体（72）和下连接体（74）的外径与上端柱体（71）和下端柱体（75）的上下端面外径相等。7.根据权利要求1所述的一种车载飞轮电池用交直流五自由度双球面混合磁轴承，其特征是：所述凹球面和所述凸球面在轴向上的厚度相等，三个上部径向定子极的上端面和上部径向定子（1）的轭部上端面平齐，三个下部径向定子极的下端面和下部径向定子（8）的轭部下端面平齐。8.根据权利要求1所述的