一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置；主要包括机壳、内箱体、飞轮转子、主轴和磁力耦合传动机构；磁力耦合传动机构的定子、永磁转子和调磁环转子都为圆筒形，调磁环转子位于定子和永磁转子之间；调磁环转子和定子之间存在径向气隙，调磁环转子与永磁转子之间存在径向气隙；调磁环转子轴一端与调磁环转子连接；另一端伸出机壳；本实用新型专利技术可以回收车辆的制动能量；相比传统电驱式、机械式飞轮储能系统，具有结构紧凑体积小、静密封、箱体内温升小、磁力传动、无极变速等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置
本技术属于一种储能装置，特别是涉及一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，尤其适合车用的制动储能。
技术介绍
随着能源危机和环境问题的日益凸显，开发节能环保型汽车已成为未来汽车工。业的发展趋势。从节能的角度，目前驱动车辆的节能效果主要体现在两个方面：一是在混合动力汽车(包括部分插电式)上，可以控制内燃机始终在效率较高的区域工作；二是在制动过程中可以大幅回收动能。由于在汽车行驶所消耗的能量中，制动消耗的能量占了很大的比例，故大多数电驱动车辆都配备的制动能量回收功能。飞轮储能具有储能密度高、适应性强、应用范围广、效率高、长寿命、无污染和维修花费低等优点。但现有电驱式飞轮储能系统普遍是通过电动机和发电机对飞轮储能系统进行能量储存和释放，由于飞轮转子和电动/发电机在同一箱体内密封，不可避免的会引起箱体内温升。其次是机械式飞轮储能系统中的行星齿轮变速器是一种精密的机械部件，因此运行过程中会出现振动、噪声、磨损和定期维护等问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有飞轮储能系统存在结构复杂、体积较大、集成度低以及系统中的机械齿轮存在振动、噪声和摩擦损耗等问题，提供了一种满足飞轮储能功能的且用磁力传动的利用飞轮储能的磁力耦合传动装置。本技术目的通过如下技术方案实现：一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，主要包括机壳、内箱体、飞轮转子、主轴和磁力耦合传动机构；所述磁力耦合传动机构主要包括定子、永磁转子、调磁环转子和调磁环转子轴；定子、永磁转子和调磁环转子都为圆筒形，调磁环转子位于定子和永磁转子之间；调磁环转子和定子之间存在径向气隙，调磁环转子与永磁转子之间存在径向气隙；调磁环转子轴一端与调磁环转子连接；另一端伸出机壳；设定子磁极对数、调磁环转子中导磁块数、永磁转子磁极对数分别为Pout、Ns、Pin，Ns＝Pin+Pout；所述机壳为空心结构，中部设有向内的连接体，内箱体设置在机壳空心内，与连接体连接，主要由内箱体和机壳形成密封空腔结构；飞轮转子和磁力耦合传动机构的永磁转子设置在密封空腔结构中，飞轮转子和永磁转子分别和主轴连接；调磁环转子轴位于内箱体外周。为进一步实现本技术目的，优选地，所述定子由定子铁心和定子绕组构成，定子绕组是一个m相定子绕组，当定子绕组通有m相交流电流时，形成Pout极对数的旋转电枢磁场，m、Pout为正整数；定子与机壳内侧连接。优选地，所述永磁转子主要由永磁转子铁心和2Pin个永磁体单元构成，2Pin个永磁体单元沿圆周方向均匀分布排列并固定在永磁转子铁心的外圆表面上，相邻两块永磁体单元的充磁方向相反。优选地，所述调磁环转子由沿圆周方向交错设置的Ns个导磁块和Ns个非导磁块构成，Ns为正整数。优选地，所述导磁块选用软磁复合材料、硅钢片、实心铁或软磁铁氧体；导磁块由硅钢片叠压形成时，硅钢片沿轴向方向叠压形成导磁块或者是硅钢片沿圆周方向叠压形成导磁块；所述非导磁块选用环氧树脂或氧化锆材料。优选地，所述的密封空腔结构还包括左端盖、左轴承端盖、第四密封垫片、第一密封垫片和第二密封垫片；左轴承端盖与左端盖采用第四密封垫片和周向布置的螺栓密封连接，左端盖与主箱体采用第一密封垫片和周向布置的螺栓密封连接，内箱体与主箱体采用第二密封垫片和周向布置的螺栓密封连接。优选地，主轴左端通过第一磁浮轴承与左端盖转动连接，主轴中间部位通过第二磁浮轴承与主箱体的连接体转动连接；飞轮转子与永磁转子分别通过第一花键和第二花键固定在主轴上。优选地，所述调磁环转子轴一端通过绝缘垫片和紧固螺栓固定在调磁环转子上；所述调磁环转子轴的一端从右轴承端盖伸出机壳，且通过第二深沟球轴承与右端盖转动连接；右轴承端盖与右端盖连接；右端盖与机壳右端连接。优选地，所述调磁环转子轴通过第一深沟球轴承与机壳内侧连接。优选地，所述主箱体设置在基座上，堵头设置左端盖上。相对于现有技术，本技术具有如下优点：1、本技术将飞轮转子和一种磁力耦合传动机构巧妙结合，磁力耦合传动机构主要由定子、调磁环转子、永磁转子组成；调磁环转子和定子之间存在径向气隙，调磁环转子与永磁转子之间存在径向气隙；飞轮转子和磁力耦合传动机构的永磁转子设置在密封空腔结构中，飞轮转子和永磁转子分别和主轴连接；磁力耦合传动机构可实现调速，飞轮转子可实现充放能，利用两者的位置关系、定子永磁转子极数比、速度转矩控制方式，可实现对车辆制动能量的回收。2、本技术永磁转子、调磁环转子通过磁力传递速度和转矩，具有无摩擦损耗、低振动、低噪声、高可靠性等优点。3、本技术飞轮转子与永磁转子同轴连接并真空密封在同一箱体内，相比传统电驱式飞轮储能系统中飞轮转子与电机在同一箱体内动密封，该方式箱体内温升小且密封可靠。4、相比传统的机械式飞轮储能系统中飞轮转子+离合器+行星齿轮调速机构，该形式无离合器，结构简单、体积小、集成度高。5、本技术车用利用飞轮储能的磁力耦合传动装置回收的制动能量可以通过快放和慢放的形式释放。慢放是能量先以飞轮机械能形式存储，再缓慢转换为电能后作为寄生能量存储在动力电池中；快放是能量回收结束后，车辆如果要瞬时加速，飞轮存储能量可立刻转化为车辆机械能。附图说明图1为本技术利用飞轮储能的磁力耦合传动装置的结构示意图。图2为图1的A‐A向剖视图。图3为飞轮储能磁力耦合装置应用于车辆时的驱动系统。图4为制动能量回收模式转速关系图。图5为飞轮能量慢放模式转速关系图。图6为飞轮能量快放模式转速关系图。图中示出：基座1、连接螺栓2、堵头3、第四密封垫片4、左轴承端盖5、主轴6、第一磁浮轴承7、第一花键8、左端盖9、第一密封垫片10、飞轮转子11、第二磁浮轴承12、第二密封垫片13、主箱体14、第一深沟球轴承15、定子16、定子铁芯16‐1、定子绕组16‐2、调磁环转子17、导磁块17‐1、非导磁块17‐2、绝缘垫片18、永磁转子19、永磁转子铁芯19‐1、永磁体单元19‐2、第二花键20、第三密封垫片21、右轴承端盖22、调磁环转子轴23、第二深沟球轴承24、右端盖25、内箱体26、紧固螺栓27、蓄电池30、车辆控制器31、电力电子变换器32、利用飞轮储能的磁力耦合传动装置33、常规传动系统34、制动器35、离合器36、差速器37、驱动轮38。具体实施方式为更好地理解本技术，下面结合附图对本技术作进一步的说明，但本技术的实施方式不限如此。如图1和2所示，一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，包括机壳、内箱体26、飞轮转子11、主轴6和磁力耦合传动装置；磁力耦合传动装置主要包括定子16、永磁转子19、调磁环转子17和调磁环转子轴23；定子16、永磁转子19和调磁环转子17都为圆筒形，调磁环转子17位于定子16和永磁转子19之间；调磁环转子17和定子16之间存在径向气隙L1，调磁环转子17与永磁转子19之间存在径向气隙L2；调磁环转子轴23一端与调磁环转子17连接；另一端伸出机壳；机壳为空心结构，优选为圆筒形，中部设有向内的连接体，形成工字型结构；内箱体26设置在机壳空心内，与连接体连接，主要由内箱体26和机壳形成密封空腔结构；飞轮转子11和磁力耦合传动装置的永磁转子19设置在密封空腔结构中，飞轮转子11和永磁转子19分别和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，其特征在于：主要包括机壳、内箱体、飞轮转子、主轴和磁力耦合传动机构；所述磁力耦合传动机构主要包括定子、永磁转子、调磁环转子和调磁环转子轴；定子、永磁转子和调磁环转子都为圆筒形，调磁环转子位于定子和永磁转子之间；调磁环转子和定子之间存在径向气隙，调磁环转子与永磁转子之间存在径向气隙；调磁环转子轴一端与调磁环转子连接；另一端伸出机壳；设定子磁极对数、调磁环转子中导磁块数、永磁转子磁极对数分别为Pout、Ns、Pin，Ns＝Pin+Pout；所述机壳为空心结构，中部设有向内的连接体，内箱体设置在机壳空心内，与连接体连接，主要由内箱体和机壳形成密封空腔结构；飞轮转子和磁力耦合传动机构的永磁转子设置在密封空腔结构中，飞轮转子和永磁转子分别和主轴连接；调磁环转子轴位于内箱体外周。

【技术特征摘要】
1.一种利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，其特征在于：主要包括机壳、内箱体、飞轮转子、主轴和磁力耦合传动机构；所述磁力耦合传动机构主要包括定子、永磁转子、调磁环转子和调磁环转子轴；定子、永磁转子和调磁环转子都为圆筒形，调磁环转子位于定子和永磁转子之间；调磁环转子和定子之间存在径向气隙，调磁环转子与永磁转子之间存在径向气隙；调磁环转子轴一端与调磁环转子连接；另一端伸出机壳；设定子磁极对数、调磁环转子中导磁块数、永磁转子磁极对数分别为Pout、Ns、Pin，Ns＝Pin+Pout；所述机壳为空心结构，中部设有向内的连接体，内箱体设置在机壳空心内，与连接体连接，主要由内箱体和机壳形成密封空腔结构；飞轮转子和磁力耦合传动机构的永磁转子设置在密封空腔结构中，飞轮转子和永磁转子分别和主轴连接；调磁环转子轴位于内箱体外周。2.根据权利要求1所述的利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，其特征在于：所述定子由定子铁心和定子绕组构成，定子绕组是一个m相定子绕组，当定子绕组通有m相交流电流时，形成Pout极对数的旋转电枢磁场，m、Pout为正整数；定子与机壳内侧连接。3.根据权利要求1所述的利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，其特征在于：所述永磁转子主要由永磁转子铁心和2Pin个永磁体单元构成，2Pin个永磁体单元沿圆周方向均匀分布排列并固定在永磁转子铁心的外圆表面上，相邻两块永磁体单元的充磁方向相反。4.根据权利要求1所述的利用飞轮储能的磁力耦合传动装置，其特征在于：所述调磁环转子由沿圆周方向交错设置的Ns个导磁块和Ns个非导...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡青春，谢婧萍，麦千里，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44