[发明专利]一种大功率磁悬浮储能飞轮装置

权利要求书

1.一种大功率磁悬浮储能飞轮装置，包括真空容器、设于真空容器内的电机及飞轮，所述电机包括固设于真空容器内的定子组件、设于定子组件内侧的转轴，所述转轴与飞轮固连，所述飞轮位于定子组件的下方，所述转轴的顶端设置有上径向磁轴承，其特征在于：转轴的底端穿过所述飞轮并与组合磁轴承连接，所述组合磁轴承包括环状的绕线座、设于绕线座内侧的多个定子磁极叠片组件、位于定子磁极叠片组件内侧的转子叠片组件、设于绕线座外侧的导磁环、位于导磁环、绕线座及定子磁极叠片组件上下两侧的轴向定子磁极，所述定子磁极叠片组件由多片定子磁极叠片堆叠形成，所述转子叠片组件由多片转子叠片堆叠形成，定子磁极叠片组件的内侧面与转子叠片组件的外侧面之间具有径向工作间隙，转子叠片组件的上端面、下端面与轴向定子磁极之间具有轴向工作间隙，所述导磁环的顶端与底端分别与所述轴向定子磁极固连，所述绕线座的外侧绕有轴向控制线圈，所述定子磁极叠片组件与轴向定子磁极之间设有偏置磁钢，定子磁极叠片上还绕有径向控制线圈；

所述转轴包括由钐钴材料制成的磁钢轴、位于磁钢轴外侧的保护套位于磁钢轴两端的隔磁板，所述隔磁板通过耐热胶水与所述磁钢轴粘接，所述保护套与飞轮过盈配合；

还包括柜体，所述真空容器设置于柜体内，所述柜体内还设置有与真空容器连接的真空泵、与所述电机连接的电力电子模块、与所述组合磁轴承连接的磁轴承控制器，柜体的顶壁和侧壁上分别设有散热口，散热口处设置有电磁屏蔽网及风扇；

采用非接触式、高精度、高可靠电感传感器、测量精度优于1um、探头驱动信号频率5～100kHz，能同时监控X、Y、Z三个方向的复合位置传感器；

飞轮特征为高强度复合轮体；

磁钢轴采用安装后整体充磁方案，充磁方向为平行充磁，隔磁板由TA2材料制作，热装温度为500℃；

磁轴承控制器其多通道开关功放采用模块化电路结构，单通道采用基于空间矢量调制技术的3桥臂开关功放模块，主芯片采用IPM集成芯片；

电力电子模块采用基于多相交错并联双向BUCK-BOOST电力变换电路调节直流电压，外加三相全桥电路进行电机驱动控制的主电路拓扑结构；充电回路采用基于滑模变结构的PMSM无位置传感器的矢量控制技术，提高系统抗负载扰动性能和提高系统动态响应能力；放电回路采用基于电流前馈解耦的放电控制技术，改善系统动静态特性；

飞轮采用紧固连接和弹性连接相结合的方式固定在柜体，以标准柜的形式实现集成化、模块化，通过直流并联易于容量扩展应用。

2.根据权利要求1所述的大功率磁悬浮储能飞轮装置，其特征在于：所述轴向定子磁极与定子磁极叠片组件之间还设置有与轴向定子磁极固连的压环。

3.根据权利要求1所述的大功率磁悬浮储能飞轮装置，其特征在于：所述定子磁极叠片组件的上下表面分别设置有线圈挡板，所述径向控制线圈绕设于线圈挡板上。

4.根据权利要求1所述的大功率磁悬浮储能飞轮装置，其特征在于：所述绕线座的外表面设有绕线槽，所述轴向控制线圈设置于所述绕线槽内。