基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于电动汽车的基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人，该机器人通过安装在承载件上的超声传感器、视觉传感器和滚轮实现充电基站与目标充电车辆之间的位置变化；通过装配在底座中的两个转向相反的磁悬浮储能飞轮实现对电动汽车的自动充电。本发明专利技术磁悬浮储能飞轮从内至外是第一组件、第二组件、第三组件和飞轮上下盖。磁悬浮储能飞轮的高速旋转依靠了旋转交变磁场驱动，该交变磁场利用扁平状空心杯直流电机的工作原理来实现，使电能转化为旋转组件的旋转动能，使其达到高速旋转的目的。当两个磁悬浮飞轮达到额定转速后，表示机器人充电完毕。

Ground mobile charging robot based on magnetic suspension rotor flywheel energy storage for electric vehicle

The invention discloses an electric vehicle applications magnetic outer rotor of flywheel energy storage based on ground mobile charging robot, the robot through the installation of the position change between the charging station and charging vehicle target on ultrasonic sensor, vision sensor and roller bearing; the assembly in the base of the two steering magnetic storage instead the flywheel automatic charging of electric vehicles to achieve. The magnetic suspension energy storage flywheel of the invention is a first component, a second component, a third component and a flywheel upper and lower cover from inside to outside. Magnetic levitation flywheel rotating on rotating alternating magnetic field driving, the alternating magnetic field based on the principle of flat coreless DC motor to realize the electrical energy into rotational kinetic energy of the rotating assembly, to achieve the purpose of high speed rotating. When the two magnetic suspension flywheel reaches the rated speed, it means that the robot charging is completed.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电动汽车的基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人
本专利技术涉及一种充电机器人，更特别地说，是指一种应用于电动汽车的基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人。
技术介绍
纯电动汽车具有环保、低噪音、体积小等优点，对未来城市交通来说，具有广泛的应用前景。但由于种种技术原因，限制了纯电动汽车的应用普及，其中一个比较突出的就是充电难的问题。主要体现在如下几方面：(1)充电时间长，快充要3～5小时，慢充要10小时以上。(2)充电深度不够，大多数电动汽车充满电后不能行驶到额定里程。(3)充电桩固定，容易被其他车辆占用车位。(4)充电收取高昂停车费，使停车费用远高于充电费用。基于上述原因，本申请提出了一种应用于电动汽车的基于磁悬浮储能飞轮的智能移动充电机器人。
技术实现思路
为了解决电动汽车在无充电装桩或充电桩较少停车场的充电困难问题，采用磁悬浮外转子飞轮储能原理与地面移动机器人技术结合，设计了本专利技术的一种应用于电动汽车的基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人，实现在停车场内为任意停车位的电动汽车自动充电。磁悬浮储能飞轮的高速旋转依靠了旋转交变磁场驱动，该交变磁场利用扁平状空心杯直流电机的工作原理来实现的，将电能转化为磁悬浮飞轮的旋转动能。当两个磁悬浮飞轮达到额定转速后，表示机器人充电完毕。依靠控制系统内的GPS模块和无线通讯模块来实现在目标充电车辆的锁定，利用视觉和超声传感器来实现沿途障碍的躲避和最优路径的解算。本专利技术是一种应用于电动汽车的基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人，其特征在于：所述地面移动充电机器人包括有承载件(1)、上盖板(2)、底座(3)、多关节充电臂(4)、备用充电接口(5)、抽气设备(6)、A组磁悬浮储能飞轮(7)、B组磁悬浮储能飞轮(8)；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)的结构相同；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)的旋转方向相反；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)安装在底座(3)内；承载件(1)上设有四边梁(1A、1B、1C、1D)；底座(3)套接在承载件(1)上；上盖板(2)安装在底座(3)上方；多关节充电臂(4)、备用充电接口(5)和抽气设备(6)安装在上盖板(2)上；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第一组件(71)包括有径向磁轴承线圈(7-1A)、电机定子线圈(7-1B)、AA位移传感器(7-1C)、AB位移传感器(7-1D)、径向磁轴承定子(71A)、电机定子导磁环叠层圈(71C)、电机骨架(71E)、AA隔磁环(71B)和AB隔磁环(71D)；径向磁轴承定子(71A)的外圆环上设有多个用于安装径向磁轴承线圈(7-1A)的极靴(71A1)，所述线圈骨架(71A1)为凹字形状；电机定子导磁环叠层圈(71C)为圆环体结构；电机骨架(71E)为圆环体结构，且圆环的外圆面上设有用于安装电机定子线圈(7-1B)的翅片(71E1)；AA隔磁环(71B)和AB隔磁环(71D)为结构相同的圆环体；所述第一组件(71)的装配为：先将径向磁轴承线圈(7-1A)安装在径向磁轴承定子(71A)的极靴(71A1)上；然后在径向磁轴承线圈(7-1A)与电机定子导磁环叠层圈(71C)之间安装上AA隔磁环(71B)，电机定子导磁环叠层圈(71C)的下方安装在AB隔磁环(71D)；然后在电机定子导磁环叠层圈(71C)的外环上套接电机骨架(71E)，最后在电机骨架(71E)的翅片(71E1)上安装电机定子线圈(7-1B)；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第二组件(72)包括有磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)、传感器A支架(72B)、传感器B支架(72C)和电机永磁体(72D)；磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)为圆环体结构；传感器A支架(72B)和传感器B支架(72C)的结构相同；传感器A支架(72B)上设有用于安装AA位移传感器(7-1C)的A开口槽(72B1)；传感器B支架(72C)上设有用于安装AB位移传感器(7-1D)的B开口槽(72C1)；电机永磁体(72D)为圆环体结构；所述第二组件(72)的装配为：在安装有电机定子线圈(7-1B)的电机骨架(71E)的翅片(71E1)外部安装上电机永磁体(72D)，电机永磁体(72D)的上方对齐安装上磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)；在传感器A支架(72B)的多个A开口槽(72B1)中安装上AA位移传感器(7-1C)，然后将安装有AA位移传感器(7-1C)的传感器A支架(72B)安装在飞轮上盖(75)的内部；在传感器B支架(72C)的多个B开口槽(72C1)中安装上AB位移传感器(7-1D)，然后将安装有AB位移传感器(7-1D)的传感器B支架(72C)安装在飞轮下盖(76)内部；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第三组件(73)包括有飞轮转子(73A)、A轴向磁轴承定子(73B)、B轴向磁轴承定子(73D)、A轴向磁轴承线圈(73C)和B轴向磁轴承线圈(73E)；飞轮转子(73A)为圆环体结构；A轴向磁轴承定子(73B)与B轴向磁轴承定子(73D)的结构相同；A轴向磁轴承定子(73B)由四块A扇形定子(73B1)和四块A扇形隔块(73B2)间隔排列共圆组成，所述A扇形定子(73B1)的一端为平面板(73B3)，A扇形定子(73B1)的另一端设有用于安装A轴向磁轴承线圈(73C)的A扇形凹腔；B轴向磁轴承定子(73D)由四块B扇形定子(73D1)和四块B扇形隔块(73D2)间隔排列共圆组成，所述B扇形定子(73D1)的一端为平面板，B扇形定子(73D1)的另一端设有用于安装B轴向磁轴承线圈(73E)的B扇形凹腔(73D4)；A轴向磁轴承线圈(73C)与B轴向磁轴承线圈(73E)的结构相同；所述第三组件(73)的装配为：将飞轮转子(73A)套接在传感器A支架(72B)与传感器B支架(72C)之间，且飞轮转子(73A)的内壁(73A1)与磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)和电机永磁体(72D)的外壁接触；然后将四个结构相同的A轴向磁轴承线圈(73C)分别安装在A轴向磁轴承定子(73B)的的A扇形定子(73B1)的A扇形凹腔中，安装有A轴向磁轴承线圈(73C)的A扇形定子(73B1)与A扇形隔块(73B2)间隔排放形成圆形结构的A轴向磁轴承定子(73B)；然后将四个结构相同的B轴向磁轴承线圈(73E)分别安装在B轴向磁轴承定子(73D)的B扇形定子(73D1)的B扇形凹腔中，安装有B轴向磁轴承线圈(73E)的B扇形定子(73D1)与B扇形隔块(73D2)间隔排放形成圆形结构的B轴向磁轴承定子(73D)；最后飞轮转子(73A)的上方设置A轴向磁轴承定子(73B)，飞轮转子(73A)的下方设置B轴向磁轴承定子(73D)；磁轴承连接盘(74)的一端上设有A内凸台(74A)和A外圆面板(74B)，A外圆面板(74B)的外缘上设有用于位移传感器通过的C开口槽(74C)；磁轴承连接盘(74)的另一端从内至外设有B内凸台(74D)和C内凸台(74E)，所述B内凸台(74D)从上至下套接有径向磁轴承定子(71A)、AA隔磁环(71B)、电机定子导磁环叠层圈(71C)和AB隔磁环(71D)，且径向磁轴承定子(71A)的端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于电动汽车的基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人，其特征在于：所述地面移动充电机器人包括有承载件(1)、上盖板(2)、底座(3)、多关节充电臂(4)、备用充电接口(5)、抽气设备(6)、A组磁悬浮储能飞轮(7)、B组磁悬浮储能飞轮(8)；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)的结构相同；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)的旋转方向相反；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)安装在底座(3)内；承载件(1)上设有四边梁(1A、1B、1C、1D)；底座(3)套接在承载件(1)上；上盖板(2)安装在底座(3)上方；多关节充电臂(4)、备用充电接口(5)和抽气设备(6)安装在上盖板(2)上；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第一组件(71)包括有径向磁轴承线圈(7‑1A)、电机定子线圈(7‑1B)、AA位移传感器(7‑1C)、AB位移传感器(7‑1D)、径向磁轴承定子(71A)、电机定子导磁环叠层圈(71C)、电机骨架(71E)、AA隔磁环(71B)和AB隔磁环(71D)；径向磁轴承定子(71A)的外圆环上设有多个用于安装径向磁轴承线圈(7‑1A)的极靴(71A1)，所述线圈骨架(71A1)为凹字形状；电机定子导磁环叠层圈(71C)为圆环体结构；电机骨架(71E)为圆环体结构，且圆环的外圆面上设有用于安装电机定子线圈(7‑1B)的翅片(71E1)；AA隔磁环(71B)和AB隔磁环(71D)为结构相同的圆环体；所述第一组件(71)的装配为：先将径向磁轴承线圈(7‑1A)安装在径向磁轴承定子(71A)的极靴(71A1)上；然后在径向磁轴承线圈(7‑1A)与电机定子导磁环叠层圈(71C)之间安装上AA隔磁环(71B)，电机定子导磁环叠层圈(71C)的下方安装在AB隔磁环(71D)；然后在电机定子导磁环叠层圈(71C)的外环上套接电机骨架(71E)，最后在电机骨架(71E)的翅片(71E1)上安装电机定子线圈(7‑1B)；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第二组件(72)包括有磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)、传感器A支架(72B)、传感器B支架(72C)和电机永磁体(72D)；磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)为圆环体结构；传感器A支架(72B)和传感器B支架(72C)的结构相同；传感器A支架(72B)上设有用于安装AA位移传感器(7‑1C)的A开口槽(72B1)；传感器B支架(72C)上设有用于安装AB位移传感器(7‑1D)的B开口槽(72C1)；电机永磁体(72D)为圆环体结构；所述第二组件(72)的装配为：在安装有电机定子线圈(7‑1B)的电机骨架(71E)的翅片(71E1)外部安装上电机永磁体(72D)，电机永磁体(72D)的上方对齐安装上磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)；在传感器A支架(72B)的多个A开口槽(72B1)中安装上AA位移传感器(7‑1C)，然后将安装有AA位移传感器(7‑1C)的传感器A支架(72B)安装在飞轮上盖(75)的内部；在传感器B支架(72C)的多个B开口槽(72C1)中安装上AB位移传感器(7‑1D)，然后将安装有AB位移传感器(7‑1D)的传感器B支架(72C)安装在飞轮下盖(76)内部；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第三组件(73)包括有飞轮转子(73A)、A轴向磁轴承定子(73B)、B轴向磁轴承定子(73D)、A轴向磁轴承线圈(73C)和B轴向磁轴承线圈(73E)；飞轮转子(73A)为圆环体结构；A轴向磁轴承定子(73B)与B轴向磁轴承定子(73D)的结构相同；A轴向磁轴承定子(73B)由四块A扇形定子(73B1)和四块A扇形隔块(73B2)间隔排列共圆组成，所述A扇形定子(73B1)的一端为平面板(73B3)，A扇形定子(73B1)的另一端设有用于安装A轴向磁轴承线圈(73C)的A扇形凹腔；B轴向磁轴承定子(73D)由四块B扇形定子(73D1)和四块B扇形隔块(73D2)间隔排列共圆组成，所述B扇形定子(73D1)的一端为平面板，B扇形定子(73D1)的另一端设有用于安装B轴向磁轴承线圈(73E)的B扇形凹腔(73D4)；A轴向磁轴承线圈(73C)与B轴向磁轴承线圈(73E)的结构相同；所述第三组件(73)的装配为：将飞轮转子(73A)套接在传感器A支架(72B)与传感器B支架(72C)之间，且飞轮转子(73A)的内壁(73A1)与磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)和电机永磁体(72D)的外壁接触；然后将四个结构相同的A轴向磁轴承线圈(73C)分别安装在A轴向磁轴承定子(73B)的的A扇形定子(73B1)的A扇形凹腔中，安装有A轴向磁轴承线圈(73C)的A扇形定子(73B1)与A扇形隔块(73B2)间隔排放形成圆形结构的A轴向磁轴承定子(73B)；然后将四个...

【技术特征摘要】
1.一种应用于电动汽车的基于磁悬浮外转子飞轮储能的地面移动充电机器人，其特征在于：所述地面移动充电机器人包括有承载件(1)、上盖板(2)、底座(3)、多关节充电臂(4)、备用充电接口(5)、抽气设备(6)、A组磁悬浮储能飞轮(7)、B组磁悬浮储能飞轮(8)；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)的结构相同；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)的旋转方向相反；A组磁悬浮储能飞轮(7)与B组磁悬浮储能飞轮(8)安装在底座(3)内；承载件(1)上设有四边梁(1A、1B、1C、1D)；底座(3)套接在承载件(1)上；上盖板(2)安装在底座(3)上方；多关节充电臂(4)、备用充电接口(5)和抽气设备(6)安装在上盖板(2)上；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第一组件(71)包括有径向磁轴承线圈(7-1A)、电机定子线圈(7-1B)、AA位移传感器(7-1C)、AB位移传感器(7-1D)、径向磁轴承定子(71A)、电机定子导磁环叠层圈(71C)、电机骨架(71E)、AA隔磁环(71B)和AB隔磁环(71D)；径向磁轴承定子(71A)的外圆环上设有多个用于安装径向磁轴承线圈(7-1A)的极靴(71A1)，所述线圈骨架(71A1)为凹字形状；电机定子导磁环叠层圈(71C)为圆环体结构；电机骨架(71E)为圆环体结构，且圆环的外圆面上设有用于安装电机定子线圈(7-1B)的翅片(71E1)；AA隔磁环(71B)和AB隔磁环(71D)为结构相同的圆环体；所述第一组件(71)的装配为：先将径向磁轴承线圈(7-1A)安装在径向磁轴承定子(71A)的极靴(71A1)上；然后在径向磁轴承线圈(7-1A)与电机定子导磁环叠层圈(71C)之间安装上AA隔磁环(71B)，电机定子导磁环叠层圈(71C)的下方安装在AB隔磁环(71D)；然后在电机定子导磁环叠层圈(71C)的外环上套接电机骨架(71E)，最后在电机骨架(71E)的翅片(71E1)上安装电机定子线圈(7-1B)；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第二组件(72)包括有磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)、传感器A支架(72B)、传感器B支架(72C)和电机永磁体(72D)；磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)为圆环体结构；传感器A支架(72B)和传感器B支架(72C)的结构相同；传感器A支架(72B)上设有用于安装AA位移传感器(7-1C)的A开口槽(72B1)；传感器B支架(72C)上设有用于安装AB位移传感器(7-1D)的B开口槽(72C1)；电机永磁体(72D)为圆环体结构；所述第二组件(72)的装配为：在安装有电机定子线圈(7-1B)的电机骨架(71E)的翅片(71E1)外部安装上电机永磁体(72D)，电机永磁体(72D)的上方对齐安装上磁轴承转子导磁环叠层圈(72A)；在传感器A支架(72B)的多个A开口槽(72B1)中安装上AA位移传感器(7-1C)，然后将安装有AA位移传感器(7-1C)的传感器A支架(72B)安装在飞轮上盖(75)的内部；在传感器B支架(72C)的多个B开口槽(72C1)中安装上AB位移传感器(7-1D)，然后将安装有AB位移传感器(7-1D)的传感器B支架(72C)安装在飞轮下盖(76)内部；A组磁悬浮储能飞轮(7)中的第三组件(73)包括有飞轮转子(73A)、A轴向磁轴承定子(73B)、B轴向磁轴承定子(73D)、A轴向磁轴承线圈(73C)和B轴向磁轴承线圈(73E)；飞轮转子(73A)为圆环体结构；A轴向磁轴承定子(73B)与B轴向磁轴承定子(73D)的结构相同；A轴向磁轴承定子(73B)由四块A扇形定子(73B1)和四块A扇形隔块(73B2)间隔排列共圆组成，所述A扇形定子(73B1)的一端为平面板(73B3)，A扇形定子(73B1)的另一端设有用于安装A轴向磁轴承线圈(73C)的A扇形凹腔；B轴向磁轴承定子(73D)由四块B扇形定子(73D1)和四块B扇形隔块(73D2)间隔排列共圆组成，所述B扇形定子(73D1)的一端为平面板，B扇形定子(73D1)的另一端设有用于安装B轴向磁轴承线圈(73E)的B扇形凹腔(73D4)；A轴向磁轴承线圈(73C)与B轴向磁轴承线圈(73E)的结构相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，韩邦成，郑世强，刘刚，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11