[发明专利]一种超薄式车载磁悬浮飞轮电池及其工作方法

权利要求书

1.一种超薄式车载磁悬浮飞轮电池，包括一个外壳，外壳内自上而下同轴设置电机支架(6)、轴向磁通电机(7)、飞轮(1)、五自由度磁轴承的内定子、线圈和永磁体，其特征是：所述的飞轮(1)由连续的上、中、下三层组成，上层是圆环形的飞轮上环形层(11)，飞轮上环形层(11)的正中间是上环形凹槽(14)，轴向磁通电机(7)置放在上环形凹槽(14)内；中层是飞轮中层(12)，由上方的飞轮盘状层(121)和下方的飞轮双环层(122)组成，飞轮盘状层(121)为实心圆盘状，飞轮双环层(122)由中心轴同轴分布的环形飞轮转子极(1221)和飞轮环形外层(1222)组成，飞轮转子极(1221)是由飞轮盘状层(121)的下表面正中间沿轴向下同轴心凸出的圆环状，飞轮转子极(1221)的正中间是环形内槽(15)，飞轮环形外层(1222)的外圆周为球形包络面且内壁与飞轮转子极(1221)外壁之间形成中层圆环腔(16)；下层是圆环状的飞轮下环形层(13)，飞轮下环形层(13)的正中间是下环形凹槽(17)，环形内槽(15)、中层圆环腔(16)和下环形凹槽(17)相通且共同置放五自由度磁轴承的内定子、线圈和永磁体。

2.根据权利要求1所述的一种超薄式车载磁悬浮飞轮电池，其特征是：五自由度磁轴承从内至外分别是轴向磁轴承、斥力磁轴承、扭转磁轴承和径向球面磁轴承，各个磁轴承的定子部分组成五自由度磁轴承的内定子且固定连接在外壳的下端盖上。

3.根据权利要求2所述的一种超薄式车载磁悬浮飞轮电池，其特征是：所述的轴向磁轴承包括轴向磁轴承定子(31)、轴向永磁体(32)和轴向线圈(33)，轴向永磁体(32)的内部同轴套有轴向磁轴承定子(31)，轴向永磁体(32)沿径向充磁，其内侧为N极，外侧为S极，轴向磁轴承定子(31)的上段是轴向定子极(311)，轴向定子极(311)上绕制圆环形的轴向线圈(33)，轴向定子极(311)和轴向磁轴承定子(31)装配后形成完整的圆柱形；轴向永磁体(32)为环形，紧密套在所述的环形内槽(15)内；所述的斥力磁轴承包括同轴心分布的一个斥力磁轴承定子(21)和两个斥力永磁体(22、23)，斥力磁轴承定子( 21) 为环形且固定套在轴向磁轴承定子(31)外，斥力磁轴承定子(21)上表面上设有环形凹槽(211)，装配下方的斥力永磁体(23)，上方的斥力永磁体(22)在下方的斥力永磁体(23)的正上方且不接触，上方的斥力永磁体(22)和下方的斥力永磁体(23)均为轴向充磁且二者N极相对；上方的斥力永磁体(22)的上端面与所述的飞轮转子极(1221)的下端面紧密贴合；所述的扭转磁轴承包括一个扭转磁轴承定子(41)，三个扭转控制线圈(42、43、44)和六个扭转永磁体(45、46、47、48、49、410)，六个扭转永磁体(45、46、47、48、49、410)均沿径向充磁，外侧的三个永磁体(45、46、47)的充磁方向一致，均是内侧为N极，外侧为S极；内侧的三个永磁体(48、49、410)的充磁方向一致，均是内侧为S极，外侧为N极，扭转磁轴承定子(41)为圆环形，固定套在斥力磁轴承定子(21)外部，扭转磁轴承定子(41)上表面沿圆周方向均匀设有三个相同的扇形的扭转定子极(411、412、413)，其上绕制扭转控制线圈(42、43、44)，在每一个内侧的扭转永磁体(48、49、410)和径向正对的每一个外侧的扭转永磁体(45、46、47)之间设置一个扭转定子极(411、412、413)；外侧的三个永磁体(45、46、47)紧密贴合在所述的中层圆环腔(16)的外侧壁上，内侧的三个扭转永磁体(48、49、410)内环与所述的飞轮转子极(1221)的外环紧密贴合；所述的径向球面磁轴承包括一个径向磁轴承定子(51)和径向控制线圈(52、53、54)，环形的径向磁轴承定子(51)固定套在扭转 磁轴承定子(41)外，径向磁轴承定子(51)的外侧壁沿圆周方向均匀地沿径向向外延伸有三个相同的径向定子极(511、512、513)，径向定子极(511、512、513)外侧壁为部分球面，径向控制线圈(52、53、54)串联连接并分别一一对应绕制在径向定子极(511、512、513)上。