一种立式永磁悬浮飞轮储能电池的制作方法

本发明涉及一种立式永磁悬浮飞轮储能电池，主要应用于后备电源领域。

背景技术：

飞轮电池是上世纪90年代提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能，由于是电能和机械能的相互转化，不会造成污染。飞轮储能电池最初只是想将其应用在电动汽车上，但限于当时的技术水平，并没有得到发展。直到上世纪90年代由于电路拓扑思想的发展，碳纤维材料的广泛应用，以及全世界范围对污染的重视，这种新型电池又得到了高速发展，并且伴随着磁悬浮轴承技术的发展，这种电池显示出更加广阔的应用前景，现正迅速地从实验室走向市场。

磁悬浮轴承是利用永磁体或电磁体所产生的磁场力将转子悬浮于空中，使转子和定子之间没有任何机械接触的一种高性能轴承。与传统机械轴承相比，它具有磨损小、能耗低、转速高、寿命长、无需润滑和无油污染等优点，特别适用于高速、真空和超净等特殊环境，在能源交通、军工医疗、航空航天以及机器人等高科技领域有着广阔的应用前景。永磁悬浮轴承作为磁悬浮轴承的一种，完全依靠磁体本身所产生的永久磁力或超导磁力来实现转轴在部分自由度上的稳定悬浮。相比主动磁悬浮轴承，具备体积小、无功耗、结构简单等优点。永磁悬浮轴承所具备的一系列优点决定了它具有极其重要的应用价值。因此研究一种永磁悬浮轴承支承的飞轮储能电池，使其能大规模的工业应用很有必要。

技术实现要素：

本发明就是为了克服现有的技术不足，提供一种立式永磁悬浮飞轮储能电池，用于后备电源，旨在一方面使永磁轴承能够工业化应用，发挥其优势，使其应用于后备电源领域，另一方面能够带来后备电源技术方向的革新。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种立式永磁悬浮飞轮储能电池，包括上盖板、储能发电转换装置接口、外壳、飞轮、飞轮轮毂、真空阀、下底板、下永磁悬浮轴承部件、转子压板二、转子铁芯、转子磁钢、转子压板一、定子、定子绕组、上轴承部件和电机转轴；飞轮储能电池工作前，用真空泵通过真空阀对上盖板、外壳和下底板组成的真空密闭装置抽真空后锁紧，储能发电变换装置接口用于外接储能发电变换装置，实现电能与机械能的相互转换；所述电机转轴由上轴承部件和下永磁悬浮轴承部件支承，上轴承部件固定在上盖板下，下永磁悬浮轴承部件固定在下底板上；所述电机转轴与转子铁芯相连，所述转子铁芯与转子磁钢相连，所述定子上设有定子绕组，定子的铁芯固定在外壳上，定子与转子磁钢之间有气隙，转子压板一和转子压板二盖在电机转子两端起到密封固定作用，飞轮轮毂与飞轮固定安装在电机转轴上；外界输入的电能通过电动机驱动飞轮升速，将电能转换成机械动能，机械动能利用飞轮的惯性储存，当外界需要电能的时候，电动机变换成发电机运行，将飞轮储存的机械动能转换成电能，输出到外部负载，飞轮减速。

所述上轴承部件包括上端盖一、外套一、辅助轴承一、碟簧、顶座一、内隔圈和外隔圈；所述上端盖一通过六角圆头螺钉与上盖板相连接，外套一通过内六角圆头螺钉与上端盖一相连；所述内隔圈和外隔圈用于分开上下两个辅助轴承一，辅助轴承一起到径向定位控制的作用，上部的辅助轴承一上面放置顶座一，顶座一上放置碟簧，碟簧的作用在于压紧顶座一，从而压紧上下两个辅助轴承一。

所述下永磁悬浮轴承部件包括上端盖二、内六角螺钉、外套二、内套、下辅助轴承二、下顶座二、下端盖、调整垫片、磁环、定导磁环座、动导磁环座、上辅助轴承二和上顶座二等。所述上端盖二通过内六角螺钉与外套二相连，下端盖通过内六角螺钉与外套二相连；下端盖上放有下顶座二，下顶座二上放置下辅助轴承二，下辅助轴承二和下顶座二均安装在外套二中，上端盖二下放有上顶座二，上顶座二下放置上辅助轴承二，上辅助轴承二和上顶座二均安装在内套二中，上辅助轴承二和下辅助轴承二起到径向定位控制的作用；外套二上放有定导磁环座，两个相互靠斥力悬浮的磁环分别放置在定导磁环座中和动导磁环座中，磁环下有调整垫片用于调整磁环间的间隙位置，定磁环座中的磁环上方悬浮动导磁环座中的磁环，实现永磁悬浮；下端盖、下顶座二、下辅助轴承二、定导磁环座、上辅助轴承二、上顶座二和上端盖二均套在动导磁环座上。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实在性特点和显著的优点：

本发明设计合理，结构紧凑，运行可靠，采用永磁悬浮轴承支承，无需油润滑，磨损小，能耗低，寿命长，能够在高转速下运行，充分实现充放储存电能，可以用作后备电源，起到节能环保作用，有着广阔的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的上轴承部件结构示意图。

图3是本发明的下永磁悬浮轴承部件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。

如图1所示，一种立式永磁悬浮飞轮储能电池，包括上盖板1、储能发电转换装置接口2、外壳3、飞轮4、飞轮轮毂5、真空阀6、下底板7、下永磁悬浮轴承部件8、转子压板二9、转子铁芯10、转子磁钢11、转子压板一12、定子13、定子绕组14、上轴承部件15和电机转轴16；飞轮储能电池工作前，用真空泵通过真空阀6对上盖板1、外壳3和下底板7组成的真空密闭装置抽真空后锁紧，既减少了飞轮转子的空气阻力损耗，同时真空密闭装置可以屏蔽事故发生，提高了飞轮储能电池的安全性。储能发电变换装置接口2用于外接储能发电变换装置，实现电能与机械能的相互转换；所述电机转轴16由上轴承部件15和下永磁悬浮轴承部件8支承，上轴承部件15固定在上盖板1下，下永磁悬浮轴承部件8固定在下底板7上；所述电机转轴16与转子铁芯10相连，所述转子铁芯10与转子磁钢11相连，所述定子13上设有定子绕组14，定子13的铁芯固定在外壳3上，定子13与转子磁钢11之间有气隙，转子压板一12和转子压板二9盖在电机转子两端起到密封固定作用，飞轮轮毂5与飞轮4固定安装在电机转轴16上；外界输入的电能通过电动机驱动飞轮4升速，将电能转换成机械动能，机械动能利用飞轮4的惯性储存，当外界需要电能的时候，电动机变换成发电机运行，将飞轮4储存的机械动能转换成电能，输出到外部负载，飞轮4减速。飞轮4的升速和减速，实现了电能的存储和释放，并且要求空载时损耗非常小。

如图2所示，所述上轴承部件15包括上端盖一17、外套一18、辅助轴承一19、碟簧20、顶座一21、内隔圈22和外隔圈23；所述上端盖一17通过六角圆头螺钉与上盖板1相连接，外套一18通过内六角圆头螺钉与上端盖一17相连；所述内隔圈22和外隔圈23用于分开上下两个辅助轴承一19，辅助轴承一19起到径向定位控制的作用，上部的辅助轴承一19上面放置顶座一21，顶座一21上放置碟簧20，碟簧20的作用在于压紧顶座一21，从而压紧上下两个辅助轴承一19。

如图3所示，所述下永磁悬浮轴承部件8包括上端盖二24、内六角螺钉25、外套二26、内套27、下辅助轴承二28、下顶座二29、下端盖30、调整垫片31、磁环32、定导磁环座33、动导磁环座34、上辅助轴承二35和上顶座二36等。所述上端盖二24通过内六角螺钉25与外套二26相连，下端盖30通过内六角螺钉与外套二26相连；下端盖30上放有下顶座二29，下顶座二29上放置下辅助轴承二28，下辅助轴承二28和下顶座二29均安装在外套二26中，上端盖二24下放有上顶座二36，上顶座二36下放置上辅助轴承二35，上辅助轴承二35和上顶座二36均安装在内套二27中，上辅助轴承二35和下辅助轴承二28起到径向定位控制的作用；外套二26上放有定导磁环座33，两个相互靠斥力悬浮的磁环32分别放置在定导磁环座33中和动导磁环座34中，磁环32下有调整垫片31用于调整磁环间的间隙位置，定磁环座33中的磁环32上方悬浮动导磁环座34中的磁环32，实现永磁悬浮；下端盖30、下顶座二29、下辅助轴承二28、定导磁环座33、上辅助轴承二35、上顶座二36和上端盖二24均套在动导磁环座34上。