一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池.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CN106602788A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201611242500.1(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)发明人张维煜杨恒坤朱熀秋陈涛(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02N15/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池(57)摘要本发明公开一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，真空腔内设有内壳体、球形定子、球形腔转子、两个永磁体和两个磁悬浮球面轴承，球形定子设在飞轮外壳的正中央处，球形定子的外部是球形腔转子，球形腔转子的外部是具有同球心的球冠状的内壳体，内壳体的底部开口处无缝固定连接球冠状的第一永磁体，内壳体和球形腔转子之间通过转子连接器固定连接，第一永磁体正下方是固接在飞轮外壳内表面上的球冠状的第二永磁体，在飞轮外壳和内壳体之间设置固接在飞轮外壳内壁上的两个中心轴交叉分布的磁悬浮球面轴承，本发明消除了空气摩擦对飞轮所带来的损耗，便于增加陀螺控制力矩的范围，抑制了飞轮的陀螺效应的产生。CN106602788ACN106602788A权利要求书1/1页1.一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，包括由球冠状的飞轮外壳（4）和其顶部正中间开口处的球冠状的端盖（1）围成的一个密闭的球形真空腔（17），其特征是：真空腔（17）内设有内壳体（8）、球形定子（10）、球形腔转子（11）、两个永磁体（13、14）和两个磁悬浮球面轴承（6、7），球形定子（10）设在飞轮外壳（4）的正中央，球形定子（10）的外部是球形腔转子（11），球形定子（10）顶端通过定子吊杆（3）固定连接端盖（1）的正中央，球形腔转子（11）的外部是具有同球心的球冠状的内壳体（8），内壳体（8）的顶部和底部均是开口，内壳体（8）的底部开口处无缝固定连接球冠状的第一永磁体（13），内壳体（8）和球形腔转子（11）之间通过转子连接器（9）固定连接，第一永磁体（13）的正下方是固接在飞轮外壳（4）内表面上的球冠状的第二永磁体（14），两个永磁体（13、14）的中心轴重合，两个永磁体（13、14）均是径向充磁，极性相反，在飞轮外壳（4）和内壳体（8）之间设置固接在飞轮外壳（4）内壁上的两个磁悬浮球面轴承（6、7），两个磁悬浮球面轴承（6、7）的中心轴交叉分布，且与两个永磁体（13、14）的中心轴夹角相等。2.根据权利要求1所述一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：两个磁悬浮球面轴承（6、7）均各有8个定子极，8个定子极沿磁悬浮球面轴承（6、7）的中心轴的轴向上分上下两层对应布置，每层中的四个定子极沿圆周方向均匀分布，每个定子极的内表面呈球面状且球面中心与飞轮外壳（4）的球心O重合，每个定子极上绕有绕组，上层四个定子极上的绕组串联，下层四个定子极上的绕组串联。3.根据权利要求2所述一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：上下两层对应的上下两个定子极之间的夹角呈30度。4.根据权利要求1所述一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：两个永磁体（13、14）的球心、内壳体（8）的球心均与飞轮外壳（4）的球心O重合，两个磁悬浮球面轴承（6、7）的中心轴在球心O点处交叉。5.根据权利要求4所述一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：内壳体（8）的顶部开口所占弧度是60度，两个永磁体（13、14）所占弧度是60度，两个磁悬浮球面轴承（6、7）的中心轴之间的夹角是60度。6.根据权利要求1所述一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：两个磁悬浮球面轴承（6、7）与内壳体（8）之间都留有间隙。7.根据权利要求1所述一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池，其特征是：内外壳（8）的壳体上设有开孔，在飞轮外壳（4）和内外壳（8）之间设置不接触内外壳（8）的电位移传感器（15）。2CN106602788A说明书1/5页一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池技术领域[0001]本发明涉及飞轮电池（也称飞轮储能装置）的结构，尤其是一种用于电动汽车的磁悬浮飞轮电池。背景技术[0002]飞轮电池是一种新型的机械储能装置，它利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。与现有的化学电池相比，飞轮电池具有储能密度高、使用寿命长、能量转换效率高、无污染、充电时间短等诸多优点。目前飞轮电池在电动汽车、航空航天、不间断电源(UPS)等领域应用广泛。[0003]高速旋转的飞轮电池转子遇到外界干扰产生的陀螺效应是制约飞轮电池发展的技术难题，导致此难题主要体现在飞轮电池的拓扑结构（磁悬浮支承系统和集成电机的选择与安装）设计。磁悬浮飞轮电池通常是采用电磁/永磁混合