一种高储能密度超导磁悬浮储能飞轮

摘要

一种高储能密度超导磁悬浮储能飞轮，可以作为电力系统、交通工具以及航空航天系统的储能设备，其主要由底座、密封盖、定子轴安装架、主轴、轴向磁轴承、径向磁轴承、电机、轮体组件、超导磁轴承组成。主轴通过定子轴安装架固定于底座内腔中心，自上而下装有轴向磁轴承、径向磁轴承、电机、径向磁轴承、超导磁轴承；轮体组件位于主轴中心，通过轴向、径向磁轴承与主轴相连。本发明各个组件布局合理、紧凑，利用超导磁轴承和普通磁轴承共同作用实现了飞轮轮体的无接触悬浮，并且利用碳纤维轮体的高速旋转实现了高密度储能。

主权项

一种高储能密度超导磁悬浮储能飞轮，由静止部分和转动部分组成，其特征在于：静止部分包括：安装座(1)、主轴(9)、定子轴安装架(6)、上轴向磁轴承(5)定子、上保护轴承(10)、轴向/径向一体化位移传感器(11)、径向磁轴承(4)定子、电机(3)定子、超导磁轴承(13)定子、下保护轴承(12)、锁紧螺母(8)、小端锁紧螺母(14)、上端密封盖(7)和下端密封盖(15)；转动部分包括轮体组件(2)、上轴向磁轴承(5)转子、径向磁轴承(4)转子、电机(3)转子和超导磁轴承(13)转子；电机(3)位于超导磁悬浮储能飞轮的中间位置，其转子安装在轮体组件(2)的内腔中，其定子安装在主轴(9)上，两个径向磁轴承(4)位于电机(3)的轴向两端，其定子与主轴(9)连接在一起，其转子与轮体组件(2)的内腔连接在一起，在两个径向磁轴承(4)的轴向外侧各有一个固定在主轴(9)上的轴向/径向一体化位移传感器(11)，轴向/径向一体化位移传感器(11)具有4个正交放置的径向探头和2个轴向探头组成，轴向探头完成轮体组件的轴向平动位移的检测，径向探头完成轮体组件(2)的两个径向平动位移和两个扭转角度的检测；在上轴向/径向一体化位移传感器(11)的轴向上侧是上保护轴承(10)，在下轴向/径向一体化位移传感器(11)的轴向下侧是下保护轴承(12)；在上保护轴承的上侧是轴向磁轴承(5)，轴向磁轴承(5)定子安装在主轴(9)上，轴向磁轴承(5)转子固定于轮体组件(2)的轴向上侧，与上保护轴承(10)形成0.10mm‑0.15mm的轴向保护间隙；超导磁轴承(13)位于下保护轴承(12)的轴向下侧与下保护轴承(12)之间形成0.10mm‑0.15mm的保护间隙，超导磁轴承(13)的转子固定于轮体组件(2)的轴向下侧，定子部分与安装座(1)的下侧相连，超导磁轴承(13)转子的激励永磁体组合采用5个磁钢组成的HALBACH结构，磁场径向分布均匀；主轴(9)上端通过锁紧螺母(8)固定于定子轴安装架(6)上，定子轴安 装架(6)与安装座(1)相连，定子轴安装架(6)上端是上端密封盖(7)，主轴(9)下端通过下端锁紧螺母(14)与超导磁轴承(13)的定子相连，下端密封盖(15)通过锁紧螺钉固定于超导磁轴承(13)定子部分的轴向下侧，起到密封作用。