夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法.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CN106655605A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201611242637.7(22)申请日2016.12.29(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)发明人张维煜朱熀秋陈涛杨恒坤(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02N15/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法(57)摘要本发明公开一种夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法，真空室内部正中央是立式转轴，立式转轴的轴向正中间同轴设置盘式飞轮电机，盘式飞轮电机的正上方和正下方各同轴装有一个结构相同、相对于盘式飞轮电机在轴向上下对称布置且空套在立式转轴外的盘形磁轴承，每个盘形磁轴承上绕有一组径向控制线圈；盘式飞轮电机由一个定子、两个转子和两组永磁体组成，定子位于盘式飞轮电机的正中间且同轴空套在立式转轴外，2个转子分别对称布置于定子的上下两侧且同轴固定套接在立式转轴上；2个转子在背对着定子的表面上均沿沿圆周方向贴有一组永磁体，飞轮电池的整体结构为盘式结构，盘式磁轴承与盘式飞轮电机均为扁平结构，抑制转子的陀螺效应。CN106655605ACN106655605A权利要求书1/1页1.一种夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池，包括由顶部端盖（71）、底部端盖（72）和圆桶（73）围成的真空室（7），其特征是：真空室（7）内部正中央是立式转轴（5），立式转轴（5）的顶端外部同轴空套一个上部保护轴承（61）、底端外部同轴空套一个下部保护轴承（62），立式转轴（5）的轴向正中间同轴设置盘式飞轮电机（1），盘式飞轮电机（1）的正上方和正下方各同轴装有一个结构相同、相对于盘式飞轮电机（1）在轴向上下对称布置且空套在立式转轴（5）外的盘形磁轴承，每个盘形磁轴承上绕有一组径向控制线圈；所述盘式飞轮电机（1）由一个定子（11）、两个转子和两组永磁体组成，定子（11）位于盘式飞轮电机（1）的正中间且同轴空套在立式转轴（5）外，2个转子分别对称布置于定子（11）的上下两侧且同轴固定套接在立式转轴（5）上；2个转子在背对着定子（11）的表面上均沿圆周方向贴有一组永磁体，一组永磁体是由四片相同的环形永磁体组成，四片环形永磁体均以N极、S极首尾相接方式排列成圆环状。2.根据权利要求1所述夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：盘式飞轮电机（1）的外径为2R，R是盘式飞轮电机（1）的半径，两个转子的外径、两个盘形磁轴承的外径以及永磁体所排列成的圆环状的外径均为2R，定子（11）的外径小于2R，盘式飞轮电机（1）的轴向高度与其半径R的比例为1:10，两个盘形磁轴承之间的轴向最大高度和半径R的比是3:5。3.根据权利要求1所述夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：两个盘形磁轴承均是中空的圆柱状，且每个磁轴承具有沿圆周方向均匀分布的三个相同的凸型磁极，每个盘形磁轴承的三个凸型磁极上绕有一组星形连接的径向控制线圈。4.根据权利要求3所述夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：上部盘形磁轴承（31）的凸型磁极与位于上部转子（121）上表面上的上部永磁体（131）之间具有轴向上部气隙（21），下部盘形磁轴承（32）的凸型磁极与位于下部转子（122）下表面上的下部永磁体（132）之间具有轴向下部气隙（22）。5.根据权利要求1所述夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：上部保护轴承（61）采用角接触球轴承，下部保护轴承（62）采用深沟球轴承。6.一种如权利要求1所述夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池的工作方法，其特征是包括以下步骤：A、由两个盘形磁轴承控制两个转子实现起浮，在两个转子起浮到中心位置后，外界电能驱动盘式飞轮电机（1）加速旋转，盘式飞轮电机（1）作电动机使用；B、两个转子达到一定转速后由外部电力电子装置提供低压维持转速，两个盘形磁轴承控制两个转子稳定悬浮；C、控制两组径向控制线圈断电，两个转子施加转矩，通过电力电子装置向外设输出电能，上两个转子转速不断下降，盘式飞轮电机（1）作发电机使用。2CN106655605A说明书1/6页夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法技术领域[0001]本发明涉及飞轮电池（也称飞轮储能装置）领域，尤其是一种用于电动汽车的磁悬浮飞轮电池。背景技术[0002]磁悬浮飞轮电池是一种高效、清洁、适合移动、以储存机械能代替储存电能的二次放电装置。它利用不接触的旋转飞轮储存能量，具有高比功率和比能量、充电快、高转速、寿命长以及环境友好等优点，广泛应用在交通运输、航空航天、电力能源等领域。[0003]磁悬浮飞轮电池的工作原理为：磁悬浮飞轮电池利用电力电子转换装置从