磁悬浮飞轮储能装置制造方法及图纸

本申请属于磁悬浮储能设备技术领域，尤其涉及一种磁悬浮飞轮储能装置，磁悬浮飞轮储能装置包括：外壳；飞轮转子；磁轴承及电机的定子和转子；上保护组件，包括上保护轴承和上锥形件，上锥形件内表面具有圆柱面和锥面；下保护组件，包括下保护轴承和下锥形件，下锥形件内表面具有圆柱面和锥面；驱动器，与磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；断电或飞轮转子失控时，驱动器驱动上锥形件移动至第二位置，芯轴两端的锥形面分别与上锥形件和下锥形件的锥形面贴触抵紧。断电或飞轮转子失控的情况下，驱动器驱动上锥形件从第一位置移动至第二位置，上锥形件和下锥形件的锥形面分别与芯轴两端的锥形面贴触抵紧，使飞轮转子重新定心，不产生偏轴旋转。

【技术实现步骤摘要】
磁悬浮飞轮储能装置
本申请属于磁悬浮储能设备
，尤其涉及一种磁悬浮飞轮储能装置。
技术介绍
磁悬浮飞轮储能系统是将电能存储为动能并从存储的动能中产生电能的装置。磁悬浮飞轮储能系统应用范围很广，可以应用在汽车和航天邻域这种移动平台，也可以应用在UPS电源太阳能和风力发电系统电量存储这种固定平台上。在磁悬浮储能系统中，转子与保护轴承之间存在间隙。磁悬浮轴承工作过程中，转子一直在该间隙中高速旋转。转子若能一直居中旋转，磁轴承能将损耗和振动降到最低，但若发生严重的飞轮偏心或动力源中断，磁悬浮轴承可能无法保持悬浮状态并可能突然失效，飞轮转子与保护轴承发生碰撞，极有可能损坏系统零部件。为了最大程度减少由于故障而导致系统零部件损坏，需沿飞轮转子轴线方向上放置滚动轴承作为保护轴承，这样，在飞轮失稳时，转子在保护轴承上旋转，保证系统的重要部件不发生损坏。在磁悬浮轴承发生故障时，转子会跌落在保护轴承上并在其上产生陀螺力矩和极高的分布不均匀的旋转力矩。这两种力矩不仅会缩短保护轴承的寿命，还会对转子产生额外的应力，导致转子发生损坏断裂的现象。传统的保护轴承在紧急情况中虽然有所帮助，但不能防止不均匀的旋转力矩和陀螺力矩产生。传统的保护轴承在磁悬浮储能系统不工作不能将转子固定在中心位置，转子倾斜地依靠在保护轴承上面。在长途搬运过程中，极易发生晃动，造成转子和保护轴承的损坏。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种磁悬浮飞轮储能装置，旨在解决现有技术中的飞轮在发生故障或失效时，产生分布不均匀的旋转力矩会缩短保护轴承的寿命，导致转子损坏断裂的技术问题。为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种磁悬浮飞轮储能装置，包括：外壳；飞轮转子，收容于所述外壳内，包括芯轴和安装于芯轴上的飞轮；磁轴承及电机的定子和转子，所述磁轴承套设在所述芯轴外，所述电机的定子与所述外壳固定，所述电机的转子与所述芯轴固定，所述芯轴的上下两端分别具有锥形面；上保护组件，与所述外壳连接，包括上保护轴承和连接于上保护轴承内圈的上锥形件，所述上锥形件套设于所述芯轴的上端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；下保护组件，与所述外壳连接，包括下保护轴承和连接于下保护轴承内圈的下锥形件，所述下锥形件套设于所述芯轴的下端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；驱动器，与所述外壳连接，且与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；其中，所述驱动器能驱动所述上锥形件在第一位置和第二位置之间往复移动，所述磁悬浮飞轮储能装置正常工作时，所述上保护组件位于所述第一位置，所述芯轴的上下两端分别倾斜地抵靠在所述上锥形件和下锥形件的圆柱面上；所述磁悬浮飞轮储能装置断电或所述飞轮转子失控时，所述驱动器驱动所述上锥形件从所述第一位置向下移动至所述第二位置，所述芯轴上两端的锥形面分别与所述上锥形件和下锥形件的锥形面贴触抵紧。进一步地，所述外壳内设有与所述驱动器通讯连接的位移传感器，所述位移传感器用于检测所述芯轴轴向和径向的偏移状态且将检测信息发送至所述驱动器，所述驱动器在所述位移传感器检测到所述芯轴轴向和/或径向的偏移量超过预设值时驱动所述上锥形件移动至所述第二位置。进一步地，所述驱动器包括磁轭组件和弹性件，所述磁轭组件与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；通电时，所述磁轭组件压缩所述弹性件，所述上锥形件位于所述第一位置；断电时或所述飞轮转子失控时，所述弹性件抵推所述上锥形件，使所述上锥形件从所述第一位置移动至所述第二位置。进一步地，所述弹性件为弹簧、弹片、柔性缓冲层或活塞。进一步地，所述磁轭组件包括上磁极板和下磁极板，所述上磁极板和下磁极板之间围成容置腔，所述容置腔中设有线圈；通电时，所述弹性件被压缩于所述上磁极板和下磁极板之间，所述上锥形件位于所述第一位置；断电时或所述飞轮转子失控，所述弹性件抵推所述下磁极板，进而抵推所述上锥形件移动至所述第二位置。进一步地，所述上保护组件还包括与所述芯轴同轴布设的上支座和轴向位移滑块，所述轴向位移滑块套固在所述上保护轴承外，所述上支座与所述外壳连接，所述上支座形成有容置所述上保护轴承、上锥形件及轴向位移滑块的凹槽，所述弹性件抵推所述下磁极板时，所述下磁极板抵推所述轴向位移滑块在所述凹槽中沿轴向方向下移动，进而带动所述上保护轴承和上锥形件向下移动。进一步地，所述芯轴的上端套设有上保护套，所述上保护套的外表面形成有分别与所述上锥形件的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面，所述芯轴的下端套设有下保护套，所述下保护套的外表面形成有分别与所述下锥形件的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面；所述上锥形件移动至所述第二位置时，所述上锥形件的圆柱面与所述上保护套的圆柱面之间具有间隙，所述下锥形件的圆柱面与所述下保护套的圆柱面之间具有间隙。进一步地，所述上锥形件的外表面与所述上保护轴承的内圈过盈配合，所述上锥形件内表面的底端形成有向下方渐阔的锥形面，所述上保护套与芯轴之间过盈配合，所述上保护套外表面底端形成有向下方渐阔的锥形面，所述上锥形件底端具有向外延伸的凸肩，所述上保护轴承内圈的下端面抵靠在该凸肩的上端面上。进一步地，所述下保护套的内表面与所述芯轴之间过盈配合，所述下保护套的上端向外延伸形成有凸肩，所述下保护套外表面靠近底端处形成有圆柱面，所述下保护套外表面与该凸肩的下表面之间形成锥形面；所述下锥形件的外表面与所述下保护轴承的内圈过盈配合，所述下锥形件的内表面形成有圆柱面，所述下锥形件内表面的顶端形成向上渐阔的锥形面，所述下锥形件顶端形成有向外延伸的挡肩，所述挡肩的下端面抵靠在所述下保护轴承内圈的上端面上，所述挡肩与所述下保护套的凸肩之间具有间隔。进一步地，所述磁悬浮飞轮储能装置还包括套设在所述芯轴上端的轴径一体化磁轴承，以及套设在所述芯轴下端的径向磁轴承。本申请的有益效果：本申请的磁悬浮飞轮储能装置，设有上保护组件、下保护组件及驱动器，通电正常工作时，飞轮转子能够一直绕装置的几何中心轴旋转；断电或飞轮转子失控的情况下，驱动器驱动上锥形件从第一位置移动至第二位置，上锥形件和下锥形件的锥形面分别与芯轴两端的锥形面贴触抵紧，从而锁紧芯轴，使飞轮转子重新定心，不产生偏轴旋转，防止飞轮转子的芯轴和保护轴承之间产生不均匀的旋转力矩和陀螺力矩，减少了零部件的碰撞损坏，提升上下两端保护轴承的寿命；同时，磁悬浮飞轮储能装置能适于长途搬运，飞轮转子不会在外壳中晃动。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的磁悬浮飞轮储能装置的立体结构示意图；图2为图1所示磁悬浮飞轮储能装置的纵剖视图；图3为图1所示磁悬浮飞轮储能装置移出外壳的纵剖视图；图4为图2所示磁悬浮飞轮储能装置中装配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：包括：/n外壳；/n飞轮转子，包括芯轴和安装于芯轴上的飞轮；/n磁轴承及电机的定子和转子，所述磁轴承套设在所述芯轴外，所述电机的定子与所述外壳固定，所述电机的转子与所述芯轴固定，所述芯轴的上下两端分别具有锥形面；/n上保护组件，与所述外壳连接，包括上保护轴承和连接于上保护轴承内圈的上锥形件，所述上锥形件套设于所述芯轴的上端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；/n下保护组件，与所述外壳连接，包括下保护轴承和连接于下保护轴承内圈的下锥形件，所述下锥形件套设于所述芯轴的下端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；/n驱动器，与所述外壳连接，且与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；/n其中，所述驱动器能驱动所述上锥形件在第一位置和第二位置之间往复移动，所述磁悬浮飞轮储能装置正常工作时，所述上保护组件位于所述第一位置，所述芯轴的上下两端分别倾斜地抵靠在所述上锥形件和下锥形件的圆柱面上；所述磁悬浮飞轮储能装置断电或所述飞轮转子失控时，所述驱动器驱动所述上锥形件从所述第一位置向下移动至所述第二位置，所述芯轴上两端的锥形面分别与所述上锥形件和下锥形件的锥形面贴触抵紧。/n...

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：包括：
外壳；
飞轮转子，包括芯轴和安装于芯轴上的飞轮；
磁轴承及电机的定子和转子，所述磁轴承套设在所述芯轴外，所述电机的定子与所述外壳固定，所述电机的转子与所述芯轴固定，所述芯轴的上下两端分别具有锥形面；
上保护组件，与所述外壳连接，包括上保护轴承和连接于上保护轴承内圈的上锥形件，所述上锥形件套设于所述芯轴的上端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；
下保护组件，与所述外壳连接，包括下保护轴承和连接于下保护轴承内圈的下锥形件，所述下锥形件套设于所述芯轴的下端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；
驱动器，与所述外壳连接，且与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；
其中，所述驱动器能驱动所述上锥形件在第一位置和第二位置之间往复移动，所述磁悬浮飞轮储能装置正常工作时，所述上保护组件位于所述第一位置，所述芯轴的上下两端分别倾斜地抵靠在所述上锥形件和下锥形件的圆柱面上；所述磁悬浮飞轮储能装置断电或所述飞轮转子失控时，所述驱动器驱动所述上锥形件从所述第一位置向下移动至所述第二位置，所述芯轴上两端的锥形面分别与所述上锥形件和下锥形件的锥形面贴触抵紧。


2.根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述外壳内设有与所述驱动器通讯连接的位移传感器，所述位移传感器用于检测所述芯轴轴向和径向的偏移状态且将检测信息发送至所述驱动器，所述驱动器在所述位移传感器检测到所述芯轴轴向和/或径向的偏移量超过预设值时驱动所述上锥形件移动至所述第二位置。


3.根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述驱动器包括磁轭组件和弹性件，所述磁轭组件与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；通电时，所述磁轭组件压缩所述弹性件，所述上锥形件位于所述第一位置；断电时或所述飞轮转子失控时，所述弹性件抵推所述上锥形件，使所述上锥形件从所述第一位置移动至所述第二位置。


4.根据权利要求3所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述弹性件为弹簧、弹片、柔性缓冲层或活塞。


5.根据权利要求3所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述磁轭组件包括上磁极板和下磁极板，所述上磁极板和下磁极板之间围成容置腔，所述容置腔中设有线圈；通电时，所述弹性件被压缩于所述上磁极板和下磁极板之间，所述上锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永强，贺智威，晏建，史剑峰，柳哲，夏彬，刘琼，
申请(专利权)人：坎德拉深圳科技创新有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44