[发明专利]用于磁性地卸载转子轴承的设备和方法

权利要求书

1.一种飞轮设备，包括：

飞轮壳体；

转子，所述转子具有转子重量和与重力一致的竖直的旋转轴线，其中，所述转子在围绕所述竖直的旋转轴线旋转的同时存储能量，并且其中，所述转子包括磁性材料；

磁体，所述磁体连接到所述飞轮壳体，所述磁体构造成沿着所述竖直的旋转轴线施加向上的卸载力，所述向上的卸载力部分地抵消产生净向下力的作用在转子上的重力；

上部轴承，所述上部轴承包括轴承内部和轴承外部，其中所述内部固定地附连到所述转子的上部轴，所述上部轴允许所述转子围绕所述旋转轴线旋转，所述上部轴承抵消所述净向下力中的至少一些；以及

上部轴承壳体刚性地连接到所述飞轮壳体，并且带有设置在所述轴承外部的下方的下部，所述上部轴承壳体用作止挡件，以防止由于所述上部轴承的向下轴向运动，其中所述上部轴承壳体包括置于所述上部轴承的上方的锁定帽，并且其中，所述上部轴承的所述轴承内部与所述锁定帽接触。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

控制系统，所述控制系统适于响应于由一个或多个传感器的测量值而将电流提供到所述磁体，从而在所述上部轴承上维持在期望的净向下力。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述一个或多个传感器是力传感器，被设置在所述上部轴承的所述外部的下方，所述力传感器将对所述上部轴承的轴向力的测量值提供到所述控制系统。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述控制系统将所述轴向力的测量值与参考值进行比较，并且根据差来调节流向所述磁体的电流。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述参考值的范围能30磅至400磅。

6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述力传感器是应变仪。

7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述测量值中的至少一个选择自如下的组，所述组包括所述磁体与所述转子之间的磁通量、所述转子的位置以及由所述磁体施加在所述转子上的力。

8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述控制系统是闭环控制系统。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁体包括永磁体。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述上部轴承的内部压配在所述上部轴内。

11.根据权利要求1所述的飞轮设备，其特征在于，还包括备用推力轴承，所述备用推力轴承设置在所述锁定帽上方，并且构造成吸收所述上部轴承的向上的竖直推力。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，在所述备用推力轴承与所述锁定帽之间存在间隙。

13.根据权利要求1所述的飞轮设备，其特征在于，所述上部轴承壳体与所述飞轮壳体刚性连接。

14.根据权利要求1所述的飞轮设备，其特征在于，所述上部轴承壳体是所述飞轮壳体的一部分。

15.根据权利要求1所述的飞轮设备，其特征在于，还包括：

下部轴承壳体，所述下部轴承壳体刚性地连接至所述飞轮壳体，所述下部轴承壳体包括连接的下部轴承，所述下部轴承允许所述转子围绕所述旋转轴线旋转；

其中，所述下部轴承与所述下部轴承壳体具有滑动配合，这使得所述下部轴承的轴向行进能够适应所述转子的轴向尺寸增长。

16.根据权利要求15所述的飞轮设备，其特征在于，还包括：

弹簧，所述弹簧设置在所述下部轴承的下方并且在所述下部轴承壳体的至少一部分的上方，所述弹簧构造成提供规定的预加载力，允许由所述转子的轴向尺寸增长。

17.根据权利要求1所述的飞轮设备，其特征在于，所述上部轴承壳体从下方支承所述上部轴承。