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专利号: 2019100720607
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-08-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,最外部是一个外壳,外壳腔内同轴分布五自由度磁轴承、飞轮转子(8)和感应电机,五自由度磁轴承包括静止部分和旋转部分,感应电机具有电机定子(91)和能旋转的电机导体板(92),电机导体板(92)同轴套在电机定子(91)外,其特征是:飞轮转子(8)具有自下而上依次紧密固定连接且外径相同的下部圆环体(88)、主圆柱体(82)、上部圆环体(86)和径向/扭转转子轭(85),主圆柱体(82)正中间的上表面同轴固定连接中心圆柱体(87),中心圆柱体(87)上表面的正中间同轴固定连接长圆柱顶(81),长圆柱顶(81)的上端向上同轴穿过五自由度磁轴承的静止部分;下部圆环体(88)和中心圆柱体(87)都是实心圆盘,上部圆环体(86)的内径大于下部圆环体(88)的内径,下部圆环体(88)的内径大于中心圆柱体(87)的外径,在上部圆环体(86)和中心圆柱体(87)之间形成一圈环形槽,该环形槽内同轴心地嵌有五自由度磁轴承的旋转部分,在主圆柱体(82)和下部圆环体(88)之间形成圆柱形凹槽,该圆柱形凹槽内同轴心地嵌有所述的电机导体板(92)。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:五自由度磁轴承的静止部分包括轴向定子(51)、径向/扭转定子(61)和径向永磁体(63),轴向定子(51)的最上方是上部固定圆盘(511),上部固定圆盘(511)的下表连接经连接圆柱环(512)的连接轴向定子轭(513),轴向定子轭(513)下表面径向的内侧连接轴向内环定子极(514)、中间连接轴向外环定子极(515)、外侧连接轴向外围接收极(516),轴向控制线圈(71)绕在轴向外环定子极(515)上;所述的轴向定子轭(513)和轴向外围接收极(516)的外壁上依次紧密套有圆环形的径向隔磁铝环(64)、径向内定子环(62)、径向永磁体(63)和所述的径向/扭转定子(61),径向永磁体(63)沿径向由内向外充磁;所述的径向/扭转定子(61)由径向/扭转定子轭(612)、径向定子极(611)、扭转定子极(613)和径向/扭转接收极(614)构成,径向/扭转定子轭(612)为圆环体,其上端面沿径向向外延伸3个径向定子极(611)和3个扭转子极(613),3个径向定子极(611)和3个扭转子极(613)沿圆周方向交错间隔均匀地分布,径向/扭转定子轭(612)的下端面沿径向向外延伸径向/扭转接收极(614),径向/扭转接收极(614)的外侧面为沿径向向外凸的球面状,径向定子极(611)上绕制径向控制线圈(72),扭转定子极(613)上绕制扭转控制线圈(73)。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:径向/扭转转子轭(85)内侧壁的上端沿径向向内连接上部径向/扭转转子极(83)、内侧壁的下端沿径向向内连接下部径向/扭转转子极(84),下部径向/扭转转子极(84)的内侧表面为向外凹的球面状,径向定子极(611)和上部径向/扭转转子极(83)在径向上正对且之间留有径向气隙,径向/扭转接收极(614)和下部径向/扭转转子极(84)在径向上正对且之间形成留有气隙。

4.根据权利要求2所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:五自由度磁轴承的旋转部分包括置放在上部圆环体(86)和中心圆柱体(87)之间形成的圆环形槽内的圆环体的轴向转子(54),轴向转子(54)由同轴布置的轴向内环转子极(541)、轴向外环转子极(543)和轴向转子轭(542)组成,轴向转子轭(542)的上表面分别与轴向内环转子极(541)、轴向外环转子极(543)的下表面相连接,轴向内环转子极(541)和轴向外环转子极(543)之间嵌有第二轴向隔磁铝环(56);轴向内环定子极(514)的正下方是固定套在所述的中心圆柱体(87)的外壁上的轴向内环永磁体(52),轴向内环定子极(514)的正下方是所述的轴向内环转子极(541),轴向外围接收极(516)的正下方是轴向外环转子极(543),轴向外环永磁体(53)固定连接于轴向转子轭(542)的下表面,在轴向外环永磁体(53)的内壁、轴向转子(54)的内壁与轴向内环永磁体(52)外壁之间固定嵌有第一轴向隔磁铝环(55),在轴向外环永磁体(53)外壁与轴向转子(54)之间固定连接第三轴向隔磁铝环(57),轴向内环永磁体(52)沿轴向向上充磁,轴向外环永磁体(53)沿轴向向下充磁。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:轴向内环永磁体(52)与轴向内环定子极(514)之间留有轴向气隙,轴向内环转子极(541)与轴向外环定子极(515)之间留有轴向气隙,轴向外围接收极(516)的下表面与外环转子极(543)之间形成轴向外围接收气隙,该轴向外围接收气隙大于轴向气隙。

6.根据权利要求2所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:所述的外壳由一个空心圆柱的壳身(12)、一个上端盖(11)和一个下端盖(13)固定连接组成,轴向定子(51)的上部固定圆盘(511)固定连接上端盖(11),电机定子(91)的下端固定连接下端盖(13);上端盖(11)的中心设有装有辅助轴承(4)的圆柱孔,所述的长圆柱顶(81)从辅助轴承4内孔有间隙地穿出,辅助轴承(4)的上方设有径向传感器支架(21)和轴向传感器支架(22)。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:壳身(12)的外侧壁沿圆周方向均匀分布大小相同的端盖连接架(122),每两个端盖连接架(122)之间均匀布置四个形状相同的第一散热片(121),每两个第一散热片(121)之间的壳身(12)外侧壁上均匀切出两行两列分布的形状相同的方形散热槽;上端盖(11)由一个带中心圆柱孔的上部圆盘(111)、一个中间圆环(112)和一个下部圆环(113)依次连接组成,下部圆盘(113)的上端面上沿圆周方向均匀分布第二散热片(115),上部圆盘(111)的上表面上沿圆周方向均匀分布第三散热片(114),上端盖(11)和下端盖(13)相对于壳身(12)上下对称,下端盖(13)中心不设置圆柱孔。

8.根据权利要求2所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:轴向内环定子极(514)和中间是轴向外环定子极(515)的下表面平齐,轴向外围接收极(516)的下表面高于轴向内环定子极(514)和中间是轴向外环定子极(515)的下表面;上部固定圆盘(511)、连接圆柱环(512)、轴向定子轭(513),轴向内环定子极(514)的内径均相等,上部固定圆盘(511)的外径大于轴向定子轭(513)的外径,轴向定子轭(513)的外径大于连接圆柱环(512)的外径,连接圆柱环(512)的外径等于轴向内环定子极(514)的外径,外围接收极(516)的外径等于轴向定子轭(513)的外径。

9.根据权利要求4所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:轴向内环转子极(541)、轴向外环转子极(543)的上表面平齐。轴向转子轭(542)的内径与轴向内环转子极(541)的内径相等,轴向转子轭(542)的外径与轴向外环转子极(543)的外径相等。

10.根据权利要求2所述的一种电动汽车用虚拟轴式磁悬浮飞轮储能装置,其特征是:

轴向控制线圈(71)通以直流电,径向控制线圈(72)通以三相交流电,扭转控制线圈(73)通以直流电。