【技术实现步骤摘要】
本申请涉及飞轮结构，尤其涉及一种环形转子储能飞轮的五自由度磁悬浮方法。
技术介绍
1、机械轴承在飞轮储能系统中主要用于支撑旋转部件并减少摩擦，虽然机械轴承具有承载能力强和摩擦系数低的优点，但是机械轴承的精度要求高，因此其制造成本较高，需要经过精密加工和特殊处理，并且机械轴承方式对使用环境有一定要求，即轴承的润滑和性能可能受到工作环境的影响，如温度、湿度、粉尘等，需要采取相应的防护措施，因此也会影响到使用寿命。
2、由此，本申请提出一种五自由度磁悬浮方法，实现和转子的无接触运转，从而避免机械轴承的缺点。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提出了一种环形转子储能飞轮的五自由度磁悬浮方法，以解决上述
技术介绍
所体现的问题。
2、根据本申请的一方面，提供了一种环形转子储能飞轮，包括：外壳、定子组件、环形转子、转子组件、摩擦组件和轴向磁轴承组件；
3、所述外壳内部设置有真空腔，且沿所述真空腔的垂直方向上设置有支撑部；
4、所述定子组件包括第一定子和第二定子，且所述第一定子套设在所述支撑部的外侧，所述第二定子周向设置在所述外壳的侧壁上；
5、所述环形转子套设在所述第一定子外侧，且未与所述第一定子相接触；
6、所述转子组件包括第一转子和第二转子，所述第一转子和所述第二转子均设置在所述环形转子内部，且所述第一转子位于所述环形转子靠近所述第一定子一侧，所述第二转子位于所述环形转子靠近所述第二定子一侧；
7、所述摩擦组件
8、所述轴向磁轴承组件，相对嵌设置在所述外壳的顶面和底面。
9、作为本申请的一种可选实施方案，所述外壳包括壳体、上盖和密封板；
10、所述上盖设置在所述壳体顶部，且所述支撑部的顶端自所述外壳内部向所述上盖延伸设置，且与所述上盖的顶面平齐设置，所述密封板设置在所述上盖的顶面中心位置处，且所述密封板的底面与所述支撑部的顶面相贴合。
11、作为本申请的一种可选实施方案，所述第一定子和所述第一转子的尺寸大小相匹配，所述第二定子和所述第二转子的尺寸大小相匹配。
12、作为本申请的一种可选实施方案，所述第一定子的高度大于所述第二定子的高度，且所述第一定子的高度与所述第一转子的高度相同，且均小于所述环形转子的高度；
13、所述第二定子的高度与所述第二转子的高度相同，且所述第二转子的顶端与所述环形转子的顶端之间的距离，与所述第二转子的底端与所述环形转子的底端之间的距离相同。
14、作为本申请的一种可选实施方案，所述轴向磁轴承组件包括上端轴向磁轴承和下端轴向磁轴承；所述上端轴向磁轴承和所述下端轴向磁轴承的数量相同，均为多个；
15、所述上端轴向磁轴承的两侧在水平方向上分别与所述环形转子靠近所述第一定子一侧和靠近所述第二定子一侧的距离相同。
16、作为本申请的一种可选实施方案，所述上端轴向磁轴承与所述环形转子顶面之间的距离，与所述下端轴向磁轴承与所述环形转子的底面之间的距离相同。
17、本申请还提供了一种飞轮转子五自由度轴承控制方法，基于所述的环形转子储能飞轮进行实施，所述方法包括以下步骤：
18、抽取所述真空腔的气体，使所述真空腔保持真空状态；
19、确定空间直角坐标系原点并基于所述环形转子旋转的轴线作为z轴，根据坐标系的右手定则，建立所述环形转子的空间直角坐标系；
20、所述轴向磁轴承组件之间通过磁力控制所述环形转子沿z轴的平动平衡，所述第二定子和所述第二转子形成的磁力控制所述环形转子在所述空间直角坐标系的x轴平动平衡和y轴平动平衡，且相互制约所述环形转子绕着所述x轴或所述y轴的转动平衡；
21、所述环形转子沿所述z轴、所述x轴和所述y轴的平动平衡和绕着所述x轴或所述y轴的转动平衡的相互制约，将所述环形转子保持五自由度的空间平衡。
22、作为本申请的一种可选实施方案，所述轴向磁轴承组件之间通过磁力控制所述环形转子沿z轴的平动平衡包括：
23、将所述上端轴向磁轴承产生的磁场和下端轴向磁轴承产生的磁场叠加，得到叠加磁场；
24、所述第一转子和所述第二转子的绕圈线组在所述叠加磁场中产生磁悬浮力，所述磁悬浮力控制所述环形转子沿着z轴的平动平衡。
25、作为本申请的一种可选实施方案，所述第二定子和所述第二转子形成的磁力控制所述环形转子在所述空间直角坐标系的x轴平动平衡和y轴平动平衡，且相互制约所述环形转子绕着所述x轴或所述y轴的转动平衡，包括：
26、所述第二转子在所述第二定子产生的旋转磁场中通过磁力旋转；
27、所述第二转子在旋转时产生感应电动势，所述感应电动势根据洛伦兹力定律形成电流；
28、所述电流在所述第二转子产生动磁场，所述动磁场和所述旋转磁场的相互作用力控制所述环形转子在所述空间直角坐标系的x轴平动平衡和y轴平动平衡，且相互制约所述环形转子绕着所述x轴或所述y轴的转动平衡。
29、作为本申请的一种可选实施方案，所述第一定子和所述第一转子通过磁力带动所述环形转子同步转动。
30、本申请还提供了一种电子设备，包括：
31、处理器；
32、用于存储处理器可执行指令的存储器；
33、其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现上述所述的飞轮转子五自由度轴承控制方法。
34、本申请的有益效果：
35、本专利技术通过环形转子储能飞轮设有外壳、定子组件、环形转子、转子组件、摩擦组件和轴向磁轴承组件，利用五自由度的磁悬浮轴承控制技术，将环形转子沿z轴、x轴和y轴的平动平衡和绕着x轴或y轴的转动平衡的相互制约，将环形转子保持五自由度的空间平衡，补齐了机械轴承的寿命和维护端板，整体提升了飞轮的使用寿命。同时使储能飞轮更能抵抗外部干扰和变化，并且提高能量转化效率，减少能量损耗，提高了储能飞轮的整体能效。
36、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。
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1.一种环形转子储能飞轮，其特征在于，包括：外壳、定子组件、环形转子、转子组件、摩擦组件和轴向磁轴承组件；
2.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述外壳包括壳体、上盖和密封板；
3.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述第一定子和所述第一转子的尺寸大小相匹配，所述第二定子和所述第二转子的尺寸大小相匹配。
4.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述第一定子的高度大于所述第二定子的高度，且所述第一定子的高度与所述第一转子的高度相同，且均小于所述环形转子的高度；
5.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述轴向磁轴承组件包括上端轴向磁轴承和下端轴向磁轴承；所述上端轴向磁轴承和所述下端轴向磁轴承的数量相同，均为多个；
6.根据权利要求5所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述上端轴向磁轴承与所述环形转子顶面之间的距离，与所述下端轴向磁轴承与所述环形转子的底面之间的距离相同。
7.一种飞轮转子五自由度轴承控制方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的
8.根据权利要求7所述的飞轮转子五自由度轴承控制方法，其特征在于，所述轴向磁轴承组件之间通过磁力控制所述环形转子沿z轴的平动平衡包括：
9.根据权利要求8所述的飞轮转子五自由度轴承控制方法，其特征在于，所述第二定子和所述第二转子形成的磁力控制所述环形转子在所述空间直角坐标系的x轴平动平衡和y轴平动平衡，且相互制约所述环形转子绕着所述x轴或所述y轴的转动平衡，包括：
10.根据权利要求7所述的飞轮转子五自由度轴承控制方法，其特征在于，所述第一定子和所述第一转子通过磁力带动所述环形转子同步转动。
...【技术特征摘要】
1.一种环形转子储能飞轮，其特征在于，包括：外壳、定子组件、环形转子、转子组件、摩擦组件和轴向磁轴承组件；
2.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述外壳包括壳体、上盖和密封板；
3.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述第一定子和所述第一转子的尺寸大小相匹配，所述第二定子和所述第二转子的尺寸大小相匹配。
4.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述第一定子的高度大于所述第二定子的高度，且所述第一定子的高度与所述第一转子的高度相同，且均小于所述环形转子的高度；
5.根据权利要求1所述的环形转子储能飞轮，其特征在于，所述轴向磁轴承组件包括上端轴向磁轴承和下端轴向磁轴承；所述上端轴向磁轴承和所述下端轴向磁轴承的数量相同，均为多个；
6.根据权利要求5所述的环形转子储能飞轮，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：王少锋，王佳良，李光军，汪大春，李树胜，
申请(专利权)人：北京泓慧国际能源技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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