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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CN107070073A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710197695.0(22)申请日2017.03.29(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)发明人孙玉坤袁野孟高军黄永红(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02N15/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种磁悬浮飞轮电池(57)摘要本发明公开了一种磁悬浮飞轮电池,包括真空室,转轴,飞轮,永磁径向轴承,永磁卸载轴承,径向-轴向磁悬浮支承,单绕组磁悬浮电机,位移判断单元;本发明加入了位移判断单元,飞轮电池采用单绕组磁悬浮电机,只有当系统径向载荷超过支承系统径向负载能力时,单绕组磁悬浮电机,才提供相应的径向悬浮力,产生相应的悬浮功率。绝大多数情况下,外部电源供给单绕组磁悬浮电机的能量全部用于产生转矩为飞轮储能,具有“等价能量转换”功能,不需要消耗能量用于产生悬浮功率。因此,该系统在绝大多数情况下,保持高运行效率。CN107070073ACN107070073A权利要求书1/2页1.一种磁悬浮飞轮电池,其特征是:包括真空室(1),转轴(2),飞轮(3),永磁径向轴承(4),永磁卸载轴承(5),径向-轴向磁悬浮支承(6),单绕组磁悬浮电机(7),位移判断单元(8);转轴(2),飞轮(3),永磁径向轴承(4),永磁卸载轴承(5),径向-轴向磁悬浮支承(6),单绕组磁悬浮电机(7)安装于真空室(1)内,用于减少风阻带来的能量损耗;所述转轴(2)设置于真空室(1)中间,永磁径向轴承(4)安装于转轴(2)上端,用于分担大部分两个自由度径向悬浮力;飞轮(3)、永磁卸载轴承(7)位于转轴(2)中下段,且永磁卸载轴承(7)固连飞轮(3)与真空容器(1),用于卸载飞轮电池轴向平衡时重量;径向-轴向磁悬浮支承(6)安装于转轴(2)最下端,用于分担小部分两个自由度径向悬浮力,位移判断单元(8)根据转轴径向位移值大小和轴向扰动,决定单绕组磁悬浮电机(7)和径向-轴向磁悬浮支承(6)的工作模态。2.如权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮电池,其特征是:位移判断单元(8)可根据转子轴向扰动,决定径向-轴向磁悬浮支承(6)是否提供轴向悬浮力,当位移传感器检测到飞轮电池轴向偏心时,径向-轴向磁悬浮支承(6)提供轴向悬浮力,反之,径向-轴向磁悬浮支承(6)只提供径向悬浮力。3.如权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮电池,其特征是:单绕组磁悬浮电机(7)安装于飞轮(3)和径向-轴向磁悬浮支承(6)之间,每套绕组独立控制,当飞轮电池径向载荷在永磁径向轴承(4)和径向-轴向磁悬浮支承(6)的径向负载能力范围内时,外部电源输入的电能全部用于单绕组磁悬浮电机(7)的加速电动,为飞轮储能,无需提供额外的径向悬浮力。4.如权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮电池,其特征是:当飞轮电池径向载荷超过永磁径向轴承(4)和径向-轴向磁悬浮支承(6)的径向负载能力时,位移判断单元(8)根据转轴轴向位移,给单绕组磁悬浮电机(7)发出指令,额外的径向载荷由单绕组磁悬浮电机(7)提供,单绕组磁悬浮电机(7)此时需要通过调节每套绕组内悬浮电流分量,进而产生相应的悬浮功率和悬浮力,用于维持飞轮电池系统的径向平衡。5.如权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮电池,其特征是:所述永磁径向轴承(4)包括内磁环(401),硅钢片(402),内环压板(403),外环压板(404),外磁环(405);内磁环(401)固连内环压板(403),内环压板(403)固连转轴(2),内磁环(401)可与转轴(2)一起转动;外磁环(405)固连外环压上(404),外环压板(404)固连真空容器(1)。6.如权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮电池,其特征是:所述永磁卸载轴承(5)包括上磁环(501),下磁环(502),硅钢片(503);上磁环(501)两侧贴上硅钢片(503),并固连在飞轮(3)上,可与飞轮(3)一起旋转;下磁环(502)两侧贴上硅钢片(503),并固连在真空容器(1)上;上磁环(501)与下磁环(502)采用但不局限于轴向充磁,充磁方向相反;利用两磁环之间的斥力实现飞轮电池轴向重量卸载。7.如权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮电池,其特征是:所述径向-轴向磁悬浮支承(6)位于转轴(2)下端,提供径向悬浮力和轴向悬浮力;包括轴向定子(601),轴向控制线圈(602),轴承转子(605),径向控制线圈(606),轴向控制线圈(602,径向定子(607),永磁环(608);轴向定子(601固连真空容器(1),2个轴向控制线圈(602)固连在轴向定子(601)内侧上下端,径向定子(607)沿圆周90