CH716188B1

CH716188B1 - Magnetic suspension flywheel energy storage device with virtual shaft for electric vehicles.

Info

Publication number: CH716188B1
Application number: CH01706/19A
Authority: CH
Inventors: Zhang Weiyu; Wang Jianping; Yang Hengkun; Zhu Pengfei; Cheng Ling; Zhang Lindong; Zhu Huangqiu
Original assignee: Univ Jiangsu
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2021-08-31
Also published as: CN109831056B; WO2020151060A1; CN109831056A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Magnetaufhängungs-Schwungrad-Energiespeichervorrichtung mit virtueller Welle für Elektrofahrzeuge, wobei der Schwungradrotor einen unteren Ringkörper, einen Hauptzylinder, einen oberen Ringkörper und ein radialverdrehtes Rotorjoch aufweist, die miteinander verbunden sind und einen identischen Außendurchmesser aufweisen, und wobei an die mittige obere Oberfläche des Hauptzylinders ein mittiger Zylinderkörper koaxial angeschlossen ist, und wobei an die Mitte der oberen Oberfläche des mittigen Zylinderkörpers ein längliches Zylinderoberteil koaxial angeschlossen ist, und wobei das obere Ende des länglichen Zylinderoberteils nach oben koaxial durch den stationären Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers geht; und wobei der untere Ringkörper und der mittige Zylinderkörper jeweils eine massive Scheibe sind, und wobei zwischen dem oberen Ringkörper und dem mittigen Zylinderkörper eine ringförmige Rille ausgebildet ist, und wobei in der ringförmigen Rille der rotierende Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlager koaxial eingebettet ist, und wobei zwischen dem Hauptzylinder und dem unteren Ringkörper eine zylindrische Aussparung ausgebildet ist, in der die Leitungsplatte koaxial eingebettet ist; dadurch kann der Kreiseleffekt besser unterdrückt werden, um eine gute Stabilität, einen hohen Integrationsgrad und eine gute Tragfähigkeit zu realisieren.The present invention discloses a magnetic suspension flywheel energy storage device with virtual shaft for electric vehicles, wherein the flywheel rotor has a lower ring body, a master cylinder, an upper ring body and a radially twisted rotor yoke which are connected to one another and have an identical outer diameter, and with the central one a central cylinder body is coaxially connected to the upper surface of the master cylinder, and an elongated cylinder top is coaxially connected to the center of the upper surface of the central cylinder body, and the upper end of the elongated cylinder top passes upward coaxially through the stationary portion of the five degrees of freedom magnetic bearing; and wherein the lower ring body and the central cylinder body are each a solid disk, and wherein an annular groove is formed between the upper ring body and the central cylinder body, and wherein the rotating portion of the five-degree of freedom magnetic bearing is coaxially embedded in the annular groove, and wherein a cylindrical recess is formed between the master cylinder and the lower ring body, in which the conduction plate is coaxially embedded; this allows the gyroscopic effect to be better suppressed in order to achieve good stability, a high degree of integration and good load-bearing capacity.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwungrad-Energiespeichervorrichtung, insbesondere eine fahrzeugseitig montierte Magnetaufhängungs-Schwungrad-Energiespeichervorrichtung für Elektrofahrzeuge. The present invention relates to a flywheel energy storage device, in particular a vehicle-mounted magnetic suspension flywheel energy storage device for electric vehicles.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Als eine mechanische Energiespeichervorrichtung verfügt die Schwungrad-Energiespeichervorrichtung über die Vorteile einer hohen Lade- und Entladeeffizienz, einer hohen spezifischen Leistung, einer geringen Umweltverschmutzung und einer langen Lebensdauer und stellt eine ideale Hilfsantriebsbatterie für Elektrofahrzeuge dar. Gegenwärtig weisen die meisten Schwungrad-Energiespeichervorrichtungen eine topologische Struktur mit einer langen Hauptträgheitswelle auf. Wenn die Energiespeichervorrichtung durch die Außenumgebung gestört wird, tritt wahrscheinlich ein Kreiseleffekt auf, so dass sie nicht für die Anwendung auf eine fahrzeugseitige Energiespeichervorrichtung geeignet ist. Obwohl die mit einer sphärischen Oberfläche versehene Schwungrad-Energiespeichervorrichtung mit einer langen Hauptwelle den Kreiseleffekt bis zu einem gewissen Grad unterdrücken kann, tritt aufgrund der großen axialen Länge der Hauptwelle jedoch zwangsläufig eine Instabilität auf. Die scheibenartige Schwungrad-Energiespeichervorrichtung verfügt über eine kurze Hauptträgheitswelle und eine scheibenartige Schwungradstruktur und kann den Kreiseleffekt besser unterdrücken, allerdings treibt der Scheibenmotor immer noch durch die Motordrehwelle den Schwungradrotor an, deshalb gehört die „Kurzwellen“-Struktur immer noch zu den Strukturen „mit Wellen“, dabei wird immer noch ein bestimmter Kreiseleffekt auftreten, wodurch die Stabilität des Schwungradbatteriesystems beeinträchtigt wird. Darüber hinaus werden für das Aufhängungsstützsystem der scheibenartigen Schwungrad-Energiespeichervorrichtung ein Zweifreiheitsgrad-Magnetlager und ein Dreifreiheitsgrad-Magnetlager verwendet, die auf der oberen und unteren Seite der Achsrichtung des Schwungrades verteilt sind, um eine verteilte Steuerung zu erreichen, wodurch eine zu große axiale Länge der Energiespeichervorrichtung verursacht wird und ein hoher Integrationsgrad nicht realisiert werden kann. As a mechanical energy storage device, the flywheel energy storage device has advantages of high charging and discharging efficiency, high specific power, low pollution and long life, and is an ideal auxiliary drive battery for electric vehicles. Currently, most of the flywheel energy storage devices have has a topological structure with a long main wave of inertia. If the energy storage device is disturbed by the outside environment, a gyroscopic effect is likely to occur, so that it is not suitable for application to an on-vehicle energy storage device. Although the flywheel energy storage device provided with a spherical surface and having a long main shaft can suppress the gyroscopic effect to some extent, instability inevitably occurs due to the large axial length of the main shaft. The disk-like flywheel energy storage device has a short main inertia shaft and a disk-like flywheel structure and can suppress the gyroscopic effect better, but the disk motor still drives the flywheel rotor through the motor rotating shaft, so the “shortwave” structure is still one of the “with waves” structures “There will still be a certain gyroscopic effect, which will affect the stability of the flywheel battery system. In addition, a two degree of freedom magnetic bearing and a three degree of freedom magnetic bearing are used for the suspension support system of the disc-type flywheel energy storage device, which are distributed on the upper and lower sides of the axial direction of the flywheel to achieve distributed control, thereby increasing the axial length of the Energy storage device is caused and a high degree of integration cannot be realized.

[0003] Bei fahrzeugseitiger Schwungrad-Energiespeichervorrichtung wird der Schwungradrotor üblicherweise durch Magnetlager gestützt, insbesondere bei Metallschwungradrotoren mit Kostenvorteilen, wenn das Konstruktionsziel einer hohen Energiespeichermenge erreicht werden soll, werden das Gewicht und Volumen des Schwungrads groß, wodurch die Tragfähigkeit des Magnetlagers zur Aufnahme des Gewichts des Schwungradrotors ausreichend bemessen sein soll. Die Magnetlager werden in axialer Richtung üblicherweise um den Schwungradrotor herum symmetrisch verteilt. Um eine größere Schwerkraft des Rotors zu tragen, ist der Differenzwert zwischen den absoluten Werten der magnetischen Dichte des oberen und unteren axialen Luftspalts groß, wodurch der Strom der axialen Spule sehr groß gemacht wird, was wiederum zu einem höheren Stromverbrauch des Systems führt. Aufgrund dessen ist es besonders wichtig, ein Schwungradbatterieträgersystem mit großer Tragfähigkeit, geringem Stromverbrauch und hohem Integrationsgrad zu entwickeln. Darüber hinaus werden in der topologischen Struktur der meisten aktuellen Schwungrad-Energiespeichervorrichtungen die Schwungräder, Motoren und Magnetlager immer noch unabhängig voneinander angeordnet, selbst wenn in einigen topologischen Strukturen die Schwungräder und die Motoren integriert werden, handelt es sich dabei immer noch um eine Struktur mit einer Hauptträgheitswelle, deshalb besteht ein niedrigerer Integrationsgrad, was nicht förderlich für die Montage in kleinem Raum eines Elektrofahrzeugs ist. Daher ist es ein unvermeidlicher Trend für die Entwicklung von Schwungradbatterien, den Integrationsgrad des Gesamtsystems der Schwungradbatterie weiterhin zu erhöhen, d.h. die Motoren, die Schwungräder und das Magnetaufhängungsträgersystem weiter zu einem hohen Grad zu integrieren. Darüber hinaus sollen die Kosten der Schwungrad-Energiespeichervorrichtung weiterhin reduziert werden, um eine großtechnische Anwendung der fahrzeugseitigen Schwungrad-Energiespeichervorrichtung zu realisieren. Die meisten Schwungräder bestehen aus Hochfesten Verbundwerkstoffen, daher sind sie teuer und in großem Maßstab schwer zu verbreiten und anzuwenden. Obwohl das Schwungrad aus Metallmaterial den Vorteil geringer Kosten aufweist, erhöhen sich sein Gewicht und Volumen auf einer gleichen Energiespeichermenge mehrfach, was für die Fahrzeugumgebung nicht geeignet ist. Aufgrund dessen ist es von großer Bedeutung, auf einer befriedigenden Energiespeichermenge basierend eine neue fahrzeugseitige Schwungrad-Energiespeichervorrichtung mit hoher Stabilität, hohem Integrationsgrad, hoher Tragfähigkeit, geringem Energieverbrauch und niedrigen Kosten zu konstruieren. In the vehicle-mounted flywheel energy storage device, the flywheel rotor is usually supported by magnetic bearings, especially in metal flywheel rotors with cost advantages, if the design goal of a high amount of energy storage is to be achieved, the weight and volume of the flywheel are large, whereby the load capacity of the magnetic bearing to accommodate the weight of the flywheel rotor should be adequately dimensioned. The magnetic bearings are usually distributed symmetrically in the axial direction around the flywheel rotor. In order to support a greater gravitational force of the rotor, the difference value between the absolute values of the magnetic density of the upper and lower axial air gap is large, which makes the current of the axial coil very large, which in turn leads to a higher power consumption of the system. Because of this, it is particularly important to develop a flywheel battery carrier system with a large load capacity, low power consumption, and a high degree of integration. Furthermore, in the topological structure of most current flywheel energy storage devices, the flywheels, motors, and magnetic bearings are still arranged independently of each other, even if in some topological structures the flywheels and the motors are integrated, it is still a structure with a Main inertia wave, so there is a lower degree of integration, which is not conducive to the assembly in a small space of an electric vehicle. Therefore, it is an inevitable trend for the development of flywheel batteries to further increase the degree of integration of the whole system of the flywheel battery, that is, to further integrate the motors, the flywheels and the magnetic suspension support system to a high degree. In addition, the cost of the flywheel energy storage device is to be further reduced in order to realize a large-scale application of the flywheel energy storage device on the vehicle. Most flywheels are made of high strength composite materials, so they are expensive and difficult to distribute and use on a large scale. Although the flywheel made of metal material has the advantage of low cost, its weight and volume increase several times on the same amount of energy storage, which is not suitable for the vehicle environment. Because of this, it is of great importance to design, based on a satisfactory amount of energy storage, a new on-vehicle flywheel energy storage device having high stability, high degree of integration, high load capacity, low energy consumption and low cost.

INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGCONTENT OF THE PRESENT INVENTION

[0004] Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den Raum der Fahrzeugschwungradbatterie zum höchsten Grad zu benutzen und die Stabilität zu verbessern sowie eine Magnetaufhängungs-Schwungrad-Energiespeichervorrichtung mit virtuellen Wellen für Elektrofahrzeuge zur Verfügung zu stellen, wodurch in Hinsicht auf die Struktur eine hohe Stabilität, ein hoher Integrationsgrad, eine hohe Tragfähigkeit, niedrige Kosten und einen geringem Energieverbrauch usw. der fahrzeugseitigen Schwungrad-Energiespeichervorrichtung realisiert werden. The present invention aims to utilize the space of the vehicle flywheel battery to the highest degree and to improve the stability, and to provide a magnetic suspension flywheel energy storage device with virtual shafts for electric vehicles, which is high in stability in terms of structure , a high degree of integration, a high load capacity, a low cost and a low power consumption, etc. of the on-vehicle flywheel energy storage device can be realized.

[0005] Die vorliegende Erfindung wird durch die technischen Merkmale des Anspruchs 1realisiert. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The present invention is realized by the technical features of claim 1. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.

[0006] Im Rahmen der Erfindung kann das äußerste Teil der Vorrichtung ein Gehäuse sein, wobei in dem Gehäusehohlraum ein Fünffreiheitsgrad-Magnetlager, ein Schwungradrotor und ein Induktionssensor koaxial angeordnet sind, und wobei das Fünffreiheitsgrad-Magnetlager einen stationären Abschnitt und einen rotierenden Abschnitt umfasst, und wobei der Induktionssensor einen Motorstator und eine drehbare Motorleitungsplatte aufweist, die koaxial am Äußeren des Motorstators aufgesetzt ist, und wobei der Schwungradrotor, von unten nach oben, einen unteren Ringkörper, einen Hauptzylinder, einen oberen Ringkörper und ein radialverdrehtes Rotorjoch aufweist, die nacheinander fest verbunden sind und einen identischen Außendurchmesser aufweisen, und wobei an die mittlere obere Oberfläche des Hauptzylinders ein mittlerer Zylinderkörper koaxial fest angeschlossen ist, und wobei an die Mitte der oberen Oberfläche des mittleren Zylinderkörpers ein längliches Zylinderoberteil koaxial fest angeschlossen ist, und wobei das obere Ende des länglichen Zylinderoberteils nach oben koaxial durch den stationären Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers geht; und wobei der untere Ringkörper und der mittlere Zylinderkörper jeweils eine massive Scheibe sind, und wobei der Innendurchmesser des oberen Ringkörpers größer als der Innendurchmesser des unteren Ringkörpers ist, und wobei der Innendurchmesser des unteren Ringkörpers größer als der Außendurchmesser des mittleren Zylinderkörpers ist, und wobei zwischen dem oberen Ringkörper und dem mittleren Zylinderkörper eine ringförmige Rille ausgebildet ist, und wobei in der ringförmigen Rille ein rotierender Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlager koaxial eingebettet ist, und wobei zwischen dem Hauptzylinder und dem unteren Ringkörper eine zylindrische Aussparung ausgebildet ist, in der die Motorleiterplatte koaxial eingebettet ist. In the context of the invention, the outermost part of the device can be a housing, wherein a five-degree magnetic bearing, a flywheel rotor and an induction sensor are coaxially arranged in the housing cavity, and wherein the five-degree magnetic bearing comprises a stationary section and a rotating section, and wherein the induction sensor comprises a motor stator and a rotatable motor lead plate which is coaxially placed on the exterior of the motor stator, and wherein the flywheel rotor, from bottom to top, a lower ring body, a master cylinder, an upper ring body and a radially twisted rotor yoke, which are fixed one after the other are connected and have an identical outer diameter, and a central cylinder body is fixedly connected coaxially to the central upper surface of the main cylinder, and an elongated cylinder top is coaxially fixedly connected to the center of the upper surface of the central cylinder body en, and wherein the upper end of the elongated cylinder top passes upwardly coaxially through the stationary portion of the five degrees of freedom magnetic bearing; and wherein the lower ring body and the middle cylinder body are each a solid disk, and wherein the inner diameter of the upper ring body is greater than the inner diameter of the lower ring body, and wherein the inner diameter of the lower ring body is greater than the outer diameter of the middle cylinder body, and wherein between the upper ring body and the middle cylinder body an annular groove is formed, and wherein a rotating portion of the five degrees of freedom magnetic bearing is coaxially embedded in the annular groove, and wherein a cylindrical recess is formed between the master cylinder and the lower ring body, in which the motor circuit board is coaxially is embedded.

[0007] Bevorzugt umfasst der stationäre Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers einen axialen Stator, einen radialverdrehten Stator und einen radialen Permanentmagneten, wobei das oberste Teil des axialen Stators eine obere feste Scheibe ist, und wobei die Unterseite der oberen festen Scheibe durch einen Verbindungszylinderring mit einem axialen Statorjoch verbunden ist, und wobei die radiale Innenseite der unteren Oberfläche des axialen Statorjochs mit einem axialen Innenring-Statorpol, die Mitte mit einem axialen Außenring-Statorpol und die Außenseite mit einem axialen Umfangsaufnahmepol verbunden ist, und wobei eine axiale Steuerspule an dem axialen Außenring-Statorpol gewickelt ist; und wobei an einer Außenwand des axialen Statorjochs und des axialen Umfangsaufnahmepols nacheinander ein ringförmiger radialer Aluminiummagnetisolierring, ein radialer innerer Statorring, ein radialer Permanentmagnet und der radialverdrehte Stator eng aufgesetzt sind, und wobei der radiale Permanentmagnet entlang der radialen Richtung von innen nach außen eine Magnetisierung aufweist; und wobei der radialverdrehte Stator durch ein radialverdrehtes Statorjoch, einen radialen Statorpol, einen verdrehten Statorpol und einen radialverdrehten Aufnahmepol ausgebildet ist, und wobei das radialverdrehte Statorjoch in Form eines Ringkörpers ausgebildet ist, und wobei sich von seiner oberer Endfläche entlang der radialen Richtung 3radiale Statorpole und 3verdrehte Unterpole nach außen erstrecken, und wobei die 3radialen Statorpole und die 3verdrehten Unterpole entlang der Umfangsrichtung versetzt mit einem Abstand zueinander gleichmäßig verteilt sind, und wobei sich von der unteren Endfläche des radialverdrehten Statorjochs entlang der radialen Richtung der radialverdrehte Aufnahmepol nach außen erstreckt, und wobei eine äußere Seitenfläche des radial verdrehten Aufnahmepols als eine entlang der radialen Richtung nach außen hervorstehende sphärische Oberfläche ausgebildet ist, und wobei an dem radialen Statorpol eine radiale Steuerspule gewickelt ist, während an dem verdrehten Statorpol eine verdrehte Steuerspule gewickelt ist. Preferably, the stationary portion of the five degrees of freedom magnetic bearing comprises an axial stator, a radially twisted stator and a radial permanent magnet, wherein the uppermost part of the axial stator is an upper fixed disk, and the underside of the upper fixed disk by a connecting cylinder ring with a axial stator yoke is connected, and wherein the radially inner side of the lower surface of the axial stator yoke with an axial inner ring stator pole, the center with an axial outer ring stator pole and the outside with an axial circumferential receiving pole, and wherein an axial control coil on the axial outer ring -Stator pole is wound; and wherein an annular radial aluminum magnet insulating ring, a radial inner stator ring, a radial permanent magnet and the radially twisted stator are closely fitted on an outer wall of the axial stator yoke and the axial circumferential receiving pole, and the radial permanent magnet has magnetization along the radial direction from the inside to the outside ; and wherein the radially twisted stator is formed by a radially twisted stator yoke, a radial stator pole, a twisted stator pole and a radially twisted receiving pole, and wherein the radially twisted stator yoke is formed in the shape of an annular body, and wherein from its upper end surface along the radial direction 3 radial stator poles and 3 twisted sub-poles extend outward, and wherein the 3-radial stator poles and the 3-twisted sub-poles are offset along the circumferential direction with a distance from each other evenly distributed, and wherein from the lower end face of the radially twisted stator yoke along the radial direction of the radially twisted receiving pole extends outward, and where an outer side surface of the radially twisted receiving pole is formed as a spherical surface protruding outwardly along the radial direction, and a radial control coil is wound on the radial stator pole, while on the twisted one n stator pole a twisted control coil is wound.

[0008] Bevorzugt umfasst der rotierende Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers einen in der zwischen dem oberen Ringkörper und dem mittleren Zylinderkörper ausgebildeten ringförmigen Rille angeordneten axialen Rotor des Ringkörpers, wobei der axiale Rotor durch einen axialen Innenring-Rotorpol, einen axialen Außenring-Rotorpol und ein axiales Rotorjoch, die koaxial zueinander angeordnet sind, ausgebildet ist, und wobei die obere Oberfläche des axialen Rotorjochs jeweils mit den unteren Oberflächen des axialen Innenring-Rotorpols und des axialen Außenring-Rotorpols verbunden ist, und wobei zwischen dem axialen Innenring-Rotorpol und dem axialen Außenring-Rotorpol ein zweiter axialer Magnetisolieraluminiumring eingebettet ist; und wobei sich genau unterhalb des axialen Innenring-Statorpols ein an einer Außenwand des mittleren Zylinderkörpers fest aufgesetzter axialer Innenring-Permanentmagnet befindet, und wobei sich genau unterhalb des axialen Innenring-Statorpols der axiale Innenring-Rotorpol befindet, und wobei sich genau unterhalb des axialen Umfangsaufnahmepols der axiale Außenring-Rotorpol befindet, und wobei ein axialer Außenring-Permanentmagnet an die untere Oberfläche des axialen Rotorjochs fest angeschlossen ist, und wobei zwischen einer Innenwand des axialen Außenring-Permanentmagneten, einer Innenwand des axialen Rotors und einer Außenwand des axialen Innenring-Permanentmagneten ein erster axialer Aluminiummagnetisolierring fest eingebettet ist, und wobei zwischen eine Außenwand des axialen Außenring-Permanentmagneten und den axialen Rotor ein dritter axialer Aluminiummagnetisolierring fest eingebunden ist, und wobei der axiale Innenring-Permanentmagnet entlang der axialen Richtung nach oben eine Magnetisierung aufweist, während der axiale Außenring-Permanentmagnet entlang der axialen Richtung nach unten eine Magnetisierung aufweist. Preferably, the rotating portion of the five degrees of freedom magnetic bearing comprises an axial rotor of the ring body arranged in the annular groove formed between the upper ring body and the central cylinder body, the axial rotor being formed by an axial inner ring rotor pole, an axial outer ring rotor pole and a axial rotor yoke, which are arranged coaxially to each other, is formed, and wherein the upper surface of the axial rotor yoke is connected to the lower surfaces of the axial inner ring rotor pole and the axial outer ring rotor pole, and wherein between the axial inner ring rotor pole and the axial Outer ring rotor pole is embedded a second axial magnetic insulating aluminum ring; and wherein exactly below the axial inner ring stator pole is an axial inner ring permanent magnet firmly attached to an outer wall of the central cylinder body, and wherein the axial inner ring rotor pole is located exactly below the axial inner ring stator pole, and where is exactly below the axial circumferential receiving pole the axial outer ring rotor pole is located, and wherein an axial outer ring permanent magnet is fixedly connected to the lower surface of the axial rotor yoke, and wherein between an inner wall of the axial outer ring permanent magnet, an inner wall of the axial rotor and an outer wall of the axial inner ring permanent magnet first axial aluminum magnet insulating ring is firmly embedded, and wherein between an outer wall of the axial outer ring permanent magnet and the axial rotor, a third axial aluminum magnet insulating ring is firmly embedded, and wherein the axial inner ring permanent magnet along the axial direction upward one Has magnetization, while the axial outer ring permanent magnet has magnetization along the axial downward direction.

[0009] Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende Vorteile: 1. Das Trägersystem verwendet ein hochintegriertes Fünffreiheitsgrad-Magnetlager mit einseitiger Aufhängungsstützung, im Vergleich zu einer Trägerstruktur, in der die Schwungräder, Motoren und Magnetlager separat angeordnet sind und eine Hauptträgheitswelle vorgesehen ist, werden bei der vorliegenden Erfindung alle Magnetlager auf einer Seite sogar im Inneren des Schwungradrotors integriert, wodurch die axiale Größe und das Volumen verringert werden. Dabei wird ein axiales Magnetisierungsverfahren mit beiden Permanentmagneten verwendet, im Vergleich zur axialen Magnetisierung des einzelnen Permanentmagneten wird nicht nur der axiale Luftspaltmagnetfluss erhöht, während die Länge des axialen Permanentmagneten komprimiert wird, wodurch die axiale Tragfähigkeit verstärkt wird. Mit einem ausgereiften Wechselrichter wird die radiale Steuerspule angetrieben, wodurch der Energieverbrauch und die Kosten reduziert werden, so dass ein Fünffreiheitsgrad-Magnetlager mit einer guten Tragfähigkeit, einem geringen Leistungsverbrauch und einem kleinen Volumen realisiert wird. 2. Das obere Ende und das untere Ende des Schwungradrotors werden geschlitzt, bei der vorliegenden Erfindung wird ein separates Fünffreiheitsgrad-Magnetlager verwendet, wobei der axiale Permanentmagnet des Magnetlager in den Schwungradrotor eingelegt ist, während das Fünffreiheitsgrad-Magnetlager im oberen Schlitz des Schwungradrotors eingebettet ist, und wobei die Leitungsplatte des Motors mit der Wand des unteren Schlitzes des Schwungradrotor eng verbunden ist, und wobei der Stator des Motors und die Spule im unteren Schlitz eingebettet sind, wodurch das Fünffreiheitsgrad-Magnetlager, der Motor und das Schwungrad miteinander integriert sind, dadurch wird die Energiespeichermenge des Schwungrades nicht beeinträchtigt, während die axiale Länge erheblich verkleinert wird, so dass das Volumen der Schwungradbatterie verringert, der Integrationsgrad erhöht und der Kreiseleffekt unterdrückt wird. In der Mitte des oberen Schlitzes des Schwungradrotors befindet sich ein Säulenoberteilhilfsrotor in Form eines schmalen Zylinders, wobei der Säulenoberteilshilfrotor nicht durch den Schwungradrotor durchgeht, deshalb ist er nicht mit dem Motor verbunden und gehört vollständig zur inneren Struktur des Schwungradrotors, deshalb wird der schmale Säulenoberteilshilfrotor auch als „virtuelle Welle“ bezeichnet und dazu verwendet wird, ein Hilfslager und einen Sensor zu montieren. Da der Schwungradrotor beim Rotieren mit dem Motor ohne Hauptträgheitswelle verbunden ist, kann der Kreiseleffekt besser unterdrückt werden, um die Stabilität des Gesamtsystems zu verbessern. 3. Der Schwungradrotor ist in Form einer Säulenoberteilscheibe mit einer virtuellen Welle ausgebildet, wobei das zentrale Säulenoberteil und ein Hilfslager zusammenpassen, um einen Schutz für das Schwungrad und den unteren Motor zu realisieren. Die hauptsächliche Energiespeicherungsstelle des Schwungradrotor ist die zentrale massive Scheibe, im Vergleich zu einem mit einem Mittelloch versehenen Scheibenschwungrad gleicher Größe kann die Energiespeicherdichte des Schwungradrotors in Form einer massiven Scheibe verdoppelt sein. Das Schwungrad besteht aus Metallmaterialien, wodurch die Kosten reduziert werden, während ein gleicher Energiespeichereffekt realisiert wird. 4. Der entworfene Motor ist ein Induktionsmotor mit mehreren Bogen, wobei der Stator eines herkömmlichen Induktionsmotors durch eine Struktur eines Stators mit mehreren Bogen ersetzt wird. Dadurch wird ein Drehmoment in tangentialer Richtung zur Verfügung gestellt, wodurch der Schwungradrotor sich dreht, darüber hinaus kann auch eine Steuerkraft in normaler Richtung zur Verfügung gestellt werden, um eine Positionierungssteuerung und eine radiale Hilfssteuerung mit zwei Freiheitsgraden durchzuführen. Die Motorstruktur weist eine einfache Struktur und ist leicht zu warten und zu reparieren. 5. Die Außenfläche des unteren Aufnahmepols des radialverdrehten Statorpols ist als sphärische Fläche bearbeitet, wobei die Eigenschaft der sphärischen Form zum besseren Unterdrücken des Kreiseleffekts genutzt wird. 6. Am Oberteil des radial verdrehten Statorpols sind 6Magnetpole, 3radiale Statorpole und 3verdrehte Statorpole angeordnet, die versetzt mit einem Abstand zueinander verteilt sind, wobei die 3radialen Statorpole und die 3verdrehten Statorpole entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind und um einen Winkel von 120Grad zueinander versetzt sind. Dadurch werden der radiale Stator und der verdrehte Stator geschickt an demselben Stator integriert, wodurch die Integrationsrate erhöht wird und das Volumen und die Kosten reduziert werden. 7. Die Montagehalterung der Sensoren sind jeweils am Oberteil eines Prototyps angeordnet, wobei der axiale Sensor und der radiale Sensor jeweils konzentriert an der Halterung installiert sind, wodurch die Montage und die Wartung erleichtert werden. 8. Bei der vorliegenden Erfindung werden das Fünffreiheitsgrad-Magnetlager, das Schwungrad und der Motor in einem Vakuumgehäuse abgedichtet, wodurch der durch die Luftreibung bewirkte Verschleiß des Schwungrades beseitigt wird. An der Außenwand wird eine große Anzahl an Kühlrippen verwendet, wodurch das Temperaturproblem mit der Temperaturerhöhung des Schwungradrotors bei hoher Geschwindigkeit gelöst und der Energieverbrauch verringert wird.Compared to the prior art, the present invention has the following advantages: 1. The carrier system uses a highly integrated five degrees of freedom magnetic bearing with one-sided suspension support, compared to a carrier structure in which the flywheels, motors and magnetic bearings are arranged separately and a main inertia shaft is provided, in the present invention all magnetic bearings are integrated on one side even inside the flywheel rotor, whereby the axial size and the volume are reduced. An axial magnetization process is used with both permanent magnets; in comparison to the axial magnetization of the individual permanent magnet, not only is the axial air gap magnetic flux increased, while the length of the axial permanent magnet is compressed, which increases the axial load-bearing capacity. With a sophisticated inverter, the radial control coil is driven, whereby the energy consumption and the cost are reduced, so that a five-degree of freedom magnetic bearing with a good load capacity, a low power consumption and a small volume is realized. 2. The upper end and the lower end of the flywheel rotor are slotted, in the present invention a separate five degrees of freedom magnetic bearing is used, whereby the axial permanent magnet of the magnetic bearing is inserted into the flywheel rotor, while the five degrees of freedom magnetic bearing is embedded in the upper slot of the flywheel rotor , and wherein the lead plate of the motor is closely connected to the wall of the lower slot of the flywheel rotor, and wherein the stator of the motor and the coil are embedded in the lower slot, whereby the five degree of freedom magnetic bearing, the motor and the flywheel are integrated with each other, thereby the energy storage amount of the flywheel is not impaired, while the axial length is reduced significantly, so that the volume of the flywheel battery is reduced, the degree of integration is increased and the gyroscopic effect is suppressed. In the middle of the top slot of the flywheel rotor there is a pillar top auxiliary rotor in the shape of a narrow cylinder, where the pillar top auxiliary rotor does not go through the flywheel rotor, therefore it is not connected to the motor and belongs entirely to the internal structure of the flywheel rotor, therefore the narrow pillar top auxiliary rotor also becomes referred to as a "virtual shaft" and used to mount an auxiliary bearing and sensor. Since the flywheel rotor is connected to the motor without a main inertia shaft when it rotates, the gyroscopic effect can be better suppressed to improve the stability of the overall system. 3. The flywheel rotor is designed in the form of an upper pillar disk with a virtual shaft, the central upper pillar part and an auxiliary bearing fitting together in order to provide protection for the flywheel and the lower motor. The main energy storage point of the flywheel rotor is the central solid disk, compared to a disk flywheel of the same size with a central hole, the energy storage density of the flywheel rotor in the form of a solid disk can be doubled. The flywheel is made of metal materials, which reduces the cost while realizing the same energy storage effect. 4. The designed motor is a multi-arc induction motor in which the stator of a conventional induction motor is replaced with a structure of a multi-arc stator. As a result, a torque is made available in the tangential direction, as a result of which the flywheel rotor rotates; in addition, a control force can also be made available in the normal direction in order to carry out a positioning control and a radial auxiliary control with two degrees of freedom. The engine structure is simple in structure and easy to maintain and repair. 5. The outer surface of the lower receiving pole of the radially twisted stator pole is machined as a spherical surface, the property of the spherical shape being used to better suppress the gyroscopic effect. 6. On the upper part of the radially twisted stator pole are arranged 6 magnetic poles, 3 radial stator poles and 3 twisted stator poles, which are offset with a spacing from each other, the 3 radial stator poles and the 3 twisted stator poles are evenly distributed along the circumferential direction and are offset from one another by an angle of 120 degrees . This cleverly integrates the radial stator and the twisted stator on the same stator, increasing the integration rate and reducing the volume and cost. 7. The mounting brackets for the sensors are each arranged on the upper part of a prototype, with the axial sensor and the radial sensor each being installed in a concentrated manner on the bracket, which facilitates assembly and maintenance. 8. In the present invention, the five degrees of freedom magnetic bearing, the flywheel and the motor are sealed in a vacuum housing, thereby eliminating the wear on the flywheel caused by air friction. A large number of cooling fins are used on the outer wall, which solves the temperature problem with the temperature rise of the flywheel rotor at high speed and reduces energy consumption.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

[0010] Figur 1zeigt eine perspektivische Strukturansicht der vorliegenden Erfindung. Figur 2zeigt eine Vorderansicht der inneren Struktur der vorliegenden Erfindung. Figur 3zeigt eine strukturelle Schnittansicht eines äußeren Gehäuses gemäß Figur 1. Figur 4zeigt eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht eines Schwungradrotors gemäß Figur 1. Figur 5zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der dreidimensionalen Struktur eines axialen Stators des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers gemäß Figur 1. Figur 6zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der dreidimensionalen Struktur eines axialen Rotors des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers gemäß Figur 1. Figur 7zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der dreidimensionalen Struktur eines radialverdrehten Stators des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers gemäß Figur 1. Figur 8zeigt eine Schnittansicht der Montagestruktur eines Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers und eines Schwungradrotors gemäß Figur 1. Figur 9zeigt eine Schnittansicht der Montagestruktur eines axialen Stators und eines axialen Rotors und anderer Korrelationselemente des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers und eines Schwungradrotors in der axialen Richtung. Figur 10zeigt eine Schnittansicht der Montagestruktur eines radial/verdrehten Stators und anderer Korrelationselemente des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers und eines Schwungradrotors in der radialen Richtung. Figur 11zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Montagestruktur einer axialen und radialen Sensorhalterung gemäß Figur 1. Figur 12zeigt eine Schnittansicht einer dreidimensionalen Struktur einer radialen Sensorhalterung gemäß Figur 11. Figur 13zeigt eine Schnittansicht einer dreidimensionalen Struktur einer axialen Sensorhalterung gemäß Figur 11. Figur 14zeigt eine vergrößerte Vorderansicht der Montagestruktur eines Motors und eines Schwungradrotors gemäß Figur 1. Figur 15zeigt eine Draufsicht der Montagestruktur eines Motors und eines Schwungradrotors gemäß Figur 1. Figur 16zeigt eine vergrößerte Strukturansicht eines Motorstators gemäß Figur 14. Figur 17zeigt ein schematisches Diagramm in Betrieb der vorliegenden Erfindung, wobei das Fünffreiheitsgrad-Magnetlager eine statische passive Aufhängung realisiert. Figur 18zeigt ein schematisches Diagramm in Betrieb der vorliegenden Erfindung, wobei eine radiale Zweifreiheitsgrad-Gleichgewichtssteuerung und eine verdrehte passende Steuerung realisiert werden. Figur 19zeigt ein schematisches Diagramm der vorliegenden Erfindung, wobei eine axiale Einzelfreiheitsgrad-Gleichgewichtssteuerung realisiert wird.FIG. 1 shows a perspective structural view of the present invention. Figure 2 shows a front view of the internal structure of the present invention. Figure 3 shows a structural sectional view of an outer housing according to Figure 1. Figure 4 shows an enlarged perspective sectional view of a flywheel rotor according to Figure 1. Figure 5 shows an enlarged sectional view of the three-dimensional structure of an axial stator of the five degrees of freedom magnetic bearing according to Figure 1. Figure 6 shows an enlarged sectional view of the three-dimensional Structure of an axial rotor of the five degrees of freedom magnetic bearing according to Figure 1. Figure 7 shows an enlarged sectional view of the three-dimensional structure of a radially twisted stator of the five degrees of freedom magnetic bearing according to Figure 1. Figure 8 shows a sectional view of the assembly structure of a five degrees of freedom magnetic bearing and a flywheel rotor according to Figure 1. Figure 9 shows Fig. 13 is a sectional view of the assembly structure of an axial stator and an axial rotor and other correlation elements of the five degrees of freedom magnetic bearing and a flywheel rotor in the axial direction. Fig. 10 is a sectional view showing the assembly structure of a radial / twisted stator and other correlation elements of the five-degree of freedom magnetic bearing and a flywheel rotor in the radial direction. FIG. 11 shows an enlarged sectional view of the assembly structure of an axial and radial sensor holder according to FIG. 1. FIG. 12 shows a sectional view of a three-dimensional structure of a radial sensor holder according to FIG. 11. FIG. 13 shows a sectional view of a three-dimensional structure of an axial sensor holder according to FIG Mounting structure of a motor and a flywheel rotor according to FIG. 1. FIG. 15 shows a plan view of the mounting structure of a motor and a flywheel rotor according to FIG. 1. FIG. 16 shows an enlarged structural view of a motor stator according to FIG -Magnetic bearings implemented a static passive suspension. Figure 18 shows a schematic diagram of the operation of the present invention in which radial two degree of freedom equilibrium control and twisted mating control are implemented. Figure 19 shows a schematic diagram of the present invention in which axial single degree of freedom equilibrium control is implemented.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

[0011] 11 Obere Endkappe 111 Obere Scheibe 112 Mittlerer Ringkörper 113 Unterer Ringkörper 114 Dritte Kühlrippe 115 Zweite Kühlrippe 12 Gehäusekörper 121 Erste Kühlrippe 122 Endkappen-Verbindungshalter 13 Untere Endkappe 21 Radiale Sensorhalterung 211 Oberer Ringkörper des radialen Sensors 212 Unterer Ringkörper des radialen Sensors 22 Axiale Sensorhalterung 221 Scheibe des axialen Sensors 222 Ringkörper des axialen Sensors 23 Befestigungsstück des Ringkörpers 31 Axialer Sensor 32 Radialer Sensor 4 Hilfslager 51 Axialer Stator 511 Obere feste Scheibe 512 Verbindungszylinderring 513 Axiales Statorjoch 514 Axialer Innenring-Statorpol 515 Axialer Außenring-Statorpol 516 Axialer Umfangsaufnahmepol 52 Axialer Innenring-Permanentmagnet 53 Axialer Außenring-Permanentmagnet 54 Axialer Rotor 541 Axialer Innenring-Rotorpol 542 Axiales Rotorjoch 543 Axialer Außenring-Rotorpol 55 Erster axialer Aluminiummagnetisolierring 56 Zweiter axialer Aluminiummagnetisolieming 57 Dritter axialer Aluminiummagnetisolierring 61 Radialverdrehter Stator 611 Radialer Statorpol 612 Radialverdrehtes Statorjoch 613 Verdrehter Statorpol 614 Radialverdrehter Aufnahmepol 62 Radialer innerer Statorring 63 Radialer Permanentmagnet 64 Radialer Aluminiummagnetisolierring 71 Axiale Steuerspule 72 Radiale Steuerspule 73 Verdrehte Steuerspule 8 Schwungradrotor 81 Längliches Zylinderoberteil (virtuelle Welle) 82 Hauptzylinder 83 Oberer radialverdrehter Rotorpol 84 Unterer radialverdrehter Rotorpol 85 Radialverdrehtes Rotorjoch 86 Obere Ringkörper 87 Mittiger Zylinderkörper 88 Unterer Ringkörper 91 Motorstator 911 Obere Scheibe 912 Zylindrischer Motorstatorpol 913 Untere Scheibe 914 Motorbolzenloch 92 Leitungsplatte 93 Motorspule 11 Upper end cap 111 Upper disc 112 Middle ring body 113 Lower ring body 114 Third cooling fin 115 Second cooling fin 12 Housing body 121 First cooling fin 122 End cap connection holder 13 Lower end cap 21 Radial sensor holder 211 Upper ring body of the radial sensor 212 Lower ring body of the radial sensor 22 Axial Sensor bracket 221 Axial sensor disk 222 Axial sensor ring body 23 Ring body fastening piece 31 Axial sensor 32 Radial sensor 4 Auxiliary bearing 51 Axial stator 511 Upper fixed disk 512 Connecting cylinder ring 513 Axial stator yoke 514 Axial inner ring stator pole 515 Axial outer ring stator pole 516 Axial circumferential receiving pole 52 Axial circumferential receiving pole 52 Inner ring permanent magnet 53 Axial outer ring permanent magnet 54 Axial rotor 541 Axial inner ring rotor pole 542 Axial rotor yoke 543 Axial outer ring rotor pole 55 First axial aluminum magnet insulation ring 56 Second axial aluminum magnet insulation ring 57 Third axial aluminum m agnetisolierring 61 Radially twisted stator 611 Radial stator pole 612 Radially twisted stator yoke 613 Twisted stator pole 614 Radially twisted mounting pole 62 Radial inner stator ring 63 Radial permanent magnet 64 Radial aluminum magnet isolating ring 71 Axial control coil 72 Radial control coil Main cylinder 73 Rotary cylinder control coil 8 Rotation 84 Lower Radial Twisted Rotor Pole 85 Radially Twisted Rotor Yoke 86 Upper Annular Body 87 Central Cylinder Body 88 Lower Annular Body 91 Motor Stator 911 Upper Disc 912 Cylindrical Motor Stator Pole 913 Lower Disc 914 Motor Bolt Hole 92 Lead Plate 93 Motor Coil

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

[0012] Wie in Figuren 1und 2dargestellt, ist das äußerste Teil der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse, das durch einen Gehäusekörper 12in Form eines hohlen Zylinders, eine obere Endkappe 11und eine untere Endkappe 13ausgebildet ist, wobei das obere Ende des Gehäusekörpers 12eng mit der oberen Endkappe 11fest verbunden ist, während das untere Ende des Gehäusekörpers 12eng mit der unteren Endkappe 13fest verbunden ist, und wobei der Gehäusekörper 12, die obere Endkappe 11und die untere Endkappe 13einen Gehäusehohlraum einschließen. As shown in Figures 1 and 2, the outermost part of the present invention is a housing formed by a housing body 12 in the form of a hollow cylinder, an upper end cap 11 and a lower end cap 13, the upper end of the housing body 12 eng with the upper end cap 11 is fixedly connected, while the lower end of the housing body 12 is tightly connected to the lower end cap 13, and wherein the housing body 12, the upper end cap 11 and the lower end cap 13 enclose a housing cavity.

[0013] In dem Gehäusehohlraum sind ein Fünffreiheitsgrad-Magnetlager, ein Schwungradrotor 8und ein Induktionssensor mit mehreren Bogen koaxial verteilt. Das Fünffreiheitsgrad-Magnetlager umfasst einen stationären Abschnitt und einen rotierenden Abschnitt, wobei der stationäre Abschnitt einen axialen Stator 51, einen radialverdrehten Stator 61und einen radialen Permanentmagneten 63usw. umfasst; und wobei der rotierende Abschnitt einen axialen Rotor 51, einen axialen Innenring-Permanentmagneten 52, einen axialen Außenring-Permanentmagneten 53und einen Fünffreiheitsgrad-Magnetlager usw. umfasst. Der rotierende Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers und der Induktionssensor mit mehreren Bogen sind jeweils im Oberteil und Unterteil des Schwungradrotors 8eingebettet. Das Gehäuse ist wie in Figur 3dargestellt, wobei die obere Endkappe 11und die untere Endkappe 13von außen betrachtend jeweils in Form einer zylindrischen Treppenstufe ausgebildet sind. In der Mitte der oberen Endkappe 11ist ein zylindrisches Loch vorgesehen, um die Montage des Hilfslagers 4zu erleichtern. An einer Außenseitenwand des Gehäusekörpers 12sind entlang der Umfangsrichtung 4Endkappen-Verbindungshalter 122mit einer gleichen Größe gleichmäßig verteilt, wobei am oberen und unteren Ende des Endkappen-Verbindungshalters 12jeweils ein Loch zum Gewindeschneiden vorgesehen ist, um die obere Endkappe 11und die untere Endkappe 13durch eine Schraube jeweils mit dem Gehäusekörper 12fest zu verbinden. Zwischen allen zwei Endkappe-Verbindungshaltern 122sind vier erste Kühlrippen 121mit gleicher Form gleichmäßig verteilt, wobei an einer Außenseitenwand des Gehäusekörpers 12zwischen allen zwei ersten Kühlrippen 121vier quadratische Wärmeableitungsschlitze gleichmäßig geschnitten sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten verteilt sind und eine identische Form aufweisen. Die obere Endkappe 11ist derart ausgebildet, dass eine mit einem zentralen zylindrischen Loch versehene obere Scheibe 111, ein mittlerer Ring 112und ein unterer Ring 113hintereinander verbunden sind, wobei der Außendurchmesser des mittleren Rings 112identisch mit dem Außendurchmesser der oberen Scheibe 111ist, während der Innendurchmesser des mittleren Rings 112identisch mit dem Außendurchmesser des unteren Rings 111ist, und wobei der Außendurchmesser des mittleren Rings 112kleiner als der Außendurchmesser des unteren Rings 113ist, und wobei der Innendurchmesser des mittleren Rings 112viel größer als der Innendurchmesser der oberen Scheibe 111ist. Die obere und untere Endfläche des mittleren Rings 112sind jeweils mit der unteren Endfläche der oberen Scheibe 111und der oberen Endfläche der unteren Scheibe eng verbunden. Dadurch bilden die äußere Seitenfläche der oberen Scheibe 111, die äußere Seitenfläche des mittleren Rings 112und die obere Endfläche der unteren Scheibe 113eine treppenstufenförmige zylindrische Form aus. An der oberen Endfläche der unteren Scheibe 113sind entlang der Umfangsrichtung 24zweite Kühlrippen 115gleichmäßig verteilt, wobei die zweite Kühlrippe 115in Form eines dreieckigen Stücks ausgebildet ist, und wobei eine rechtwinkelige Unterseite der zweiten Kühlrippe 115mit der oberen Endfläche des unteren Rings 113verbunden ist, während eine andere rechtwinkelige Fläche der zweiten Kühlrippe 115mit einer äußeren Seitenfläche der oberen Scheibe 111und einer äußeren Seitenfläche des mittleren Rings 112verbunden ist. An der oberen Oberfläche der oberen Scheibe 111sind entlang der Umfangsrichtung 6quadratische dritte Kühlrippen 114mit gleicher Form gleichmäßig verteilt. In der oberen Scheibe 111ist eine ringförmige Rille dem Mittelloch zugewandt vorgesehen, wobei in dem Boden der ringförmigen Rille 4zylindrische Löcher entlang der Umfangsrichtung vorgesehen sind, und wobei ein Gewindeschneiden durchgeführt wird, um mit einer Schraube die axiale Sensorhalterung 22zu befestigen und zu montieren. In dem unteren Ring 113sind vier Endkappe-Verbindungslochpositionen entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt, um mit den Lochpositionen des Endkappe-Verbindungshalters 122des Gehäusekörpers 12zusammenzupassen. Die obere Endkappe 11und die untere Endkappe 13sind bezüglich des Gehäusekörpers 12längslaufend symmetrisch angeordnet, wobei in der Mitte der unteren Endkappe 13kein zylindrisches Loch vorgesehen ist, und wobei die Endfläche des Bodens eine massive Scheibe ist, dabei ist die andere Struktur gleich wie die der oberen Endkappe 11und wird hier nicht näher erläutert. Mit der Anordnung einer großen Menge an Kühlrippen und Wärmeableitungsschlitzen kann die durch eine Rotation des Schwungradrotors 8bei hoher Geschwindigkeit generierte Wärme wirksam abgeleitet werden. Der Gehäusekörper 12, die obere Endkappe 11und die untere Endkappe 13sowie die axiale Sensorhalterung 22bilden eine geschlossene Vakuumkammer aus, wodurch der Luftreibungsverschleiß wirksam verringert wird. In the housing cavity, a five degree of freedom magnetic bearing, a flywheel rotor 8 and an induction sensor with a plurality of arcs are coaxially distributed. The five degrees of freedom magnetic bearing includes a stationary portion and a rotating portion, the stationary portion having an axial stator 51, a radially twisted stator 61, and a radial permanent magnet 63, and so on. includes; and wherein the rotating portion comprises an axial rotor 51, an axial inner-ring permanent magnet 52, an axial outer-ring permanent magnet 53, and a five-degree magnetic bearing, and so on. The rotating portion of the five degrees of freedom magnetic bearing and the multi-arc induction sensor are embedded in the top and bottom of the flywheel rotor 8, respectively. The housing is shown as in FIG. 3, the upper end cap 11 and the lower end cap 13, viewed from the outside, each being in the form of a cylindrical step. A cylindrical hole is provided in the center of the upper end cap 11 to facilitate the assembly of the auxiliary bearing 4. On an outer side wall of the housing body 12, 4 end cap connection holders 122 of the same size are evenly distributed along the circumferential direction, with a hole for threading being provided at the upper and lower ends of the end cap connection holder 12, around the upper end cap 11 and the lower end cap 13 by a screw, respectively to connect the housing body 12 firmly. Between all two end cap connection holders 122, four first cooling fins 121 of the same shape are evenly distributed, with four square heat dissipation slots being evenly cut on an outer side wall of the housing body 12 between all two first cooling fins 121, which are distributed in two rows and two columns and have an identical shape. The upper end cap 11 is formed in such a way that an upper disk 111 provided with a central cylindrical hole, a middle ring 112 and a lower ring 113 are connected one behind the other, the outer diameter of the middle ring 112 being identical to the outer diameter of the upper disk 111, while the inner diameter of the middle Ring 112 is identical to the outside diameter of lower ring 111, and wherein the outside diameter of middle ring 112 is smaller than the outside diameter of lower ring 113, and wherein the inside diameter of middle ring 112 is much larger than the inside diameter of upper disc 111. The upper and lower end surfaces of the middle ring 112 are closely connected to the lower end surface of the upper disk 111 and the upper end surface of the lower disk, respectively. Thereby, the outer side surface of the upper disc 111, the outer side surface of the middle ring 112, and the upper end surface of the lower disc 113 form a stair-step cylindrical shape. On the upper end surface of the lower disk 113, second cooling fins 115 are evenly distributed along the circumferential direction 24, the second cooling fin 115 being formed in the shape of a triangular piece, and a right-angled underside of the second cooling fin 115 being connected to the upper end surface of the lower ring 113, while another is rectangular Surface of the second cooling fin 115 is connected to an outer side surface of the upper disk 111 and an outer side surface of the middle ring 112. On the upper surface of the upper disk 111, square third cooling fins 114 of the same shape are uniformly distributed along the circumferential direction 6. In the upper disk 111, an annular groove is provided facing the central hole, and in the bottom of the annular groove 4 cylindrical holes are provided along the circumferential direction, and tapping is performed to fix and mount the axial sensor bracket 22 with a screw. In the lower ring 113, four end cap connection hole positions are evenly distributed along the circumferential direction to match the hole positions of the end cap connection holder 122 of the case body 12. The upper end cap 11 and the lower end cap 13 are arranged longitudinally symmetrically with respect to the housing body 12, with no cylindrical hole being provided in the middle of the lower end cap 13, and the end face of the bottom being a solid disc, the other structure being the same as that of the upper end cap 11and is not explained in more detail here. With the arrangement of a large amount of cooling fins and heat dissipation slots, the heat generated by rotating the flywheel rotor 8 at high speed can be effectively dissipated. The housing body 12, the upper end cap 11 and the lower end cap 13 as well as the axial sensor holder 22 form a closed vacuum chamber, whereby the air friction wear is effectively reduced.

[0014] Figur 3zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwungradrotors 8; der Hauptkörper des Schwungradrotors 8ist durch einen Hauptzylinderkörper 82, einen oberen Ringkörper 86, einen unteren Ringkörper 8, einen mittigen Zylinderkörper 87, ein längliches Zylinderoberteil 81, ein radialverdrehtes Rotorjoch 85, einen oberen radialverdrehten Rotorpol 83und einen unteren radialverdrehten Rotorpol 84ausgebildet. Bei der Peripherie handelt es sich um eine zylindrische Struktur, wobei in der Mitte sich ein längliches Zylinderoberteil 81, welches eine virtuelle Welle bildet, befindet. Dabei weisen der untere Ringkörper 88, der Hauptzylinderkörper 82, der obere Ringkörper 86und das radialverdrehte Rotorjoch 85in der gesamten Peripheriestruktur einen identischen Außendurchmesser auf, wobei sie von unten nach oben nacheinander überlappt und eng miteinander fest verbunden sind, und wobei der Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Gehäusekörpers 12ist. An die zentrale obere Oberfläche des Hauptzylinders 82ist ein mittiger Zylinderkörper 87fest angeschlossen ist, wobei an die Zentrale der oberen Oberfläche des mittigen Zylinderkörpers 87ein langes Zylinderoberteil 81fest angeschlossen ist, und wobei das obere Ende des länglichen Zylinderoberteils 81nach oben koaxial durch den stationären Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers geht und mit einem Spalt durch das mittlere Durchgangsloch des axialen Stators 51, des radialverdrehten Stators 61und des radialen Permanentmagneten 63geht. Der Außendurchmesser des langen Zylinderoberteils 81ist viel kleiner als der Außendurchmesser des mittigen Zylinderkörpers 87. Das radialverdrehte Rotorjoch 85ist in Form eines Ringkörpers ausgebildet, wobei das untere Ende seiner Innenseitenwand entlang der radialen Richtung nach innen mit dem unteren radialverdrehten Rotorpol 84verbunden ist, und wobei die untere Endfläche des unteren radialverdrehten Rotorpols 84bündig mit der unteren Endfläche des radialverdrehten Rotorjochs 85abschließt und mit der oberen Oberfläche des oberen Ringkörpers 86verbunden ist. FIG. 3 shows a perspective view of a flywheel rotor 8; the main body of the flywheel rotor 8 is formed by a main cylinder body 82, an upper ring body 86, a lower ring body 8, a central cylinder body 87, an elongated cylinder upper part 81, a radially twisted rotor yoke 85, an upper radially twisted rotor pole 83 and a lower radially twisted rotor pole 84. The periphery is a cylindrical structure, with an elongated upper cylinder part 81, which forms a virtual shaft, being located in the middle. The lower ring body 88, the main cylinder body 82, the upper ring body 86 and the radially twisted rotor yoke 85 have an identical outer diameter in the entire peripheral structure, they overlap one after the other from bottom to top and are tightly connected to one another, and the outer diameter is smaller than the inner diameter of the case body 12 is. A central cylinder body 87 is fixedly connected to the central upper surface of the master cylinder 82, a long cylinder top 81 being fixedly connected to the center of the upper surface of the central cylinder body 87, and the upper end of the elongated cylinder top 81 being coaxially upward through the stationary section of the five-degree of freedom- Magnetic bearing and goes with a gap through the central through hole of the axial stator 51, the radially twisted stator 61 and the radial permanent magnet 63. The outer diameter of the long upper cylinder part 81 is much smaller than the outer diameter of the central cylinder body 87. The radially twisted rotor yoke 85 is formed in the form of an annular body, the lower end of its inner side wall being connected to the lower radially twisted rotor pole 84 along the radial inward direction, and the lower The end surface of the lower radially twisted rotor pole 84 is flush with the lower end surface of the radially twisted rotor yoke 85 and is connected to the upper surface of the upper ring body 86.

[0015] Das obere Ende der Innenseitenwand des radialverdrehten Rotorjochs 85ist entlang der radialen Richtung nach innen mit dem oberen radialverdrehten Rotorpol 83verbunden, wobei die obere Endfläche des oberen radialverdrehten Rotorpols 83bündig mit der oberen Endfläche des radialverdrehten Rotorjochs 85abschließt. Der Außendurchmesser des radial/verdrehten Rotorpols 83und der Außendurchmesser des unteren radialverdrehten Rotorpols 84sind identisch mit dem Innendurchmesser des oberen radialverdrehten Rotorjochs 85. Der obere radialverdrehte Rotorpol 83kommt nicht mit dem unteren radialverdrehten Rotorpol 84in Berührung, wobei zwischen den beiden ein Abstand vorgesehen ist. Der untere radialverdrehte Rotorpol 84ist in Form eines zyklischen Körpers ausgebildet, wobei die innere Oberfläche in Form einer nach außen konkaven sphärischen Fläche ausgebildet ist, und wobei die äußere Oberfläche eine zylindrische Fläche ist. Der Innendurchmesser des oberen radialverdrehten Rotorpols 83und des unteren radialverdrehten Rotorpols 84ist viel größer als der Innendurchmesser des oberen Ringkörpers 86. The upper end of the inner side wall of the radially twisted rotor yoke 85 is connected along the radially inward direction to the upper radially twisted rotor pole 83, with the upper end surface of the upper radially twisted rotor pole 83 being flush with the upper end surface of the radially twisted rotor yoke 85. The outer diameter of the radially / twisted rotor pole 83 and the outer diameter of the lower radially twisted rotor pole 84 are identical to the inner diameter of the upper radially twisted rotor yoke 85. The upper radially twisted rotor pole 83 does not come into contact with the lower radially twisted rotor pole 84, a distance being provided between the two. The lower radially twisted rotor pole 84 is formed in the shape of a cyclic body with the inner surface being in the shape of an outwardly concave spherical surface and the outer surface being a cylindrical surface. The inner diameter of the upper radially twisted rotor pole 83 and the lower radially twisted rotor pole 84 are much larger than the inner diameter of the upper ring body 86.

[0016] Bei dem unteren Ringkörper 88und dem mittigen Zylinderkörper 87handelt es sich um eine massive Scheibe, wobei der Innendurchmesser des oberen Ringkörpers 86größer als der Innendurchmesser des unteren Ringkörpers 88ist, während der Innendurchmesser des unteren Ringkörpers 88größer als der Außendurchmesser des mittigen Zylinderkörpers 87ist. Zwischen dem oberen Ringkörper 86und dem mittigen Zylinderkörper 87ist ein Kreis von ringförmiger Rille ausgebildet, in der der rotierende Abschnitt des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers installiert ist, so dass der rotierende Abschnitt koaxial in der ringförmigen Rille eingebettet ist. The lower ring body 88 and the central cylinder body 87 is a solid disk, the inner diameter of the upper ring body 86 being greater than the inner diameter of the lower ring body 88, while the inner diameter of the lower ring body 88 is greater than the outer diameter of the central cylinder body 87. Between the upper ring body 86 and the central cylinder body 87, there is formed a circle of ring-shaped groove in which the rotating portion of the five-degree-of-freedom magnetic bearing is installed so that the rotating portion is coaxially embedded in the ring-shaped groove.

[0017] Figur 5zeigt eine dreidimensionale Strukturansicht eines axialen Stators 51des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers. Der axiale Stator 51ist durch eine obere feste Scheibe 511, einen Verbindungszylinderring 512, ein axiales Statorjoch 513, einen axialen Innenring-Statorpol 514, einen axialen Außenring-Statorpol 515und einen axialen Umfangsaufnahmepol 516ausgebildet, die koaxial zueinander angeordnet sind. Das oberste Teil ist die obere feste Scheibe 511, wobei die untere Oberfläche der oberen festen Scheibe 511mit der oberen Oberfläche des Verbindungszylinderrings 512verbunden ist, während die untere Oberfläche des Verbindungszylinderrings 512mit der oberen Oberfläche des axialen Statorjochs 513verbunden ist. Die untere Oberfläche des axialen Statorjochs 513ist jeweils mit dem axialen Innenring-Statorpol 514, dem axialen Außenring-Statorpol 515und dem axialen Umfangsaufnahmepol 516verbunden, wobei sich an der radialen Innenseite der axiale Innenring-Statorpol 514, in der Mitte der axiale Außenring-Statorpol 515und an der radialen Außenseite der axiale Umfangsaufnahmepol 516befindet, und wobei der axiale Innenring-Statorpol 514bündig mit der unteren Oberfläche, in deren Mitte sich der axiale Außenring-Statorpol 515befindet, abschließt, allerdings ist die untere Oberfläche des axialen Umfangsaufnahmepols 516etwa 1mm höher als der axiale Innenring-Statorpol 514und die untere Oberfläche, in deren Mitte sich der axiale Außenring-Statorpol 515befindet. Der Verbindungszylinderring 512, das axiale Statorjoch 513, der axiale Innenring-Statorpol 514, der axiale Außenring-Statorpol 515und der axiale Umfangsaufnahmepol 516sind jeweils in Form eines Ringkörpers ausgebildet. Die obere feste Scheibe 511, der Verbindungszylinderring 512, das axiale Statorjoch 513und der axiale Innenring-Statorpol 514weisen jeweils einen identischen Innendurchmesser auf, deshalb ist in der Mitte ein nach oben und unten durchgehendes mittleres Durchgangsloch ausgebildet. Der Außendurchmesser der oberen festen Scheibe 511ist größer als der Außendurchmesser des axialen Statorjochs 513, wobei der Außendurchmesser des axialen Statorjochs 513viel größer als der Außendurchmesser des Verbindungszylinderrings 512ist. Der Außendurchmesser des Verbindungszylinderrings 512ist identisch mit dem Außendurchmesser des axialen Innenring-Statorpols 514. Der Innendurchmesser des axialen Außenring-Statorpols 515ist größer als der Außendurchmesser des axialen Innenring-Statorpols 514, während der Außendurchmesser des axialen Außenring-Statorpols 515kleiner als der Innendurchmesser des axialen Umfangsaufnahmepols 516ist. Der Außendurchmesser des Umfangsaufnahmepols 516ist identisch mit dem Außendurchmesser des axialen Statorjochs 513. Figure 5 shows a three-dimensional structural view of an axial stator 51 of the five degrees of freedom magnetic bearing. The axial stator 51 is formed by an upper fixed disk 511, a connecting cylinder ring 512, an axial stator yoke 513, an axial inner-ring stator pole 514, an axial outer-ring stator pole 515, and an axial peripheral receiving pole 516 which are arranged coaxially with each other. The uppermost part is the upper fixed washer 511, the lower surface of the upper fixed washer 511 connected to the upper surface of the connecting cylinder ring 512, while the lower surface of the connecting cylinder ring 512 is connected to the upper surface of the axial stator yoke 513. The lower surface of the axial stator yoke 513 is connected to the axial inner ring stator pole 514, the axial outer ring stator pole 515 and the axial circumferential receiving pole 516, with the axial inner ring stator pole 514 on the radially inner side, the axial outer ring stator pole 515 in the middle the radial outer side of the axial circumferential receiving pole 516, and wherein the axial inner ring stator pole 514 is flush with the lower surface, in the center of which the axial outer ring stator pole 515 is located, but the lower surface of the axial circumferential receiving pole 516 is about 1mm higher than the axial inner ring. Stator pole 514 and the lower surface, at the center of which is the axial outer ring stator pole 515. The connecting cylinder ring 512, the axial stator yoke 513, the axial inner ring stator pole 514, the axial outer ring stator pole 515, and the axial peripheral receiving pole 516 are each formed in the shape of an annular body. The upper fixed washer 511, the connecting cylinder ring 512, the axial stator yoke 513, and the axial inner ring stator pole 514 each have an identical inner diameter, therefore a central through hole is formed in the center up and down. The outer diameter of the upper fixed disk 511 is larger than the outer diameter of the axial stator yoke 513, and the outer diameter of the axial stator yoke 513 is much larger than the outer diameter of the connecting cylinder ring 512. The outer diameter of the connecting cylinder ring 512 is identical to the outer diameter of the axial inner ring stator pole 514. The inner diameter of the axial outer ring stator pole 515 is larger than the outer diameter of the axial inner ring stator pole 514, while the outer diameter of the axial outer ring stator pole 515 is smaller than the inner diameter of the axial peripheral receiving pole 516 is. The outer diameter of the circumferential receiving pole 516 is identical to the outer diameter of the axial stator yoke 513.

[0018] Aufgrund dessen ist zwischen dem axialen Innenring-Statorpol 514und dem axialen Außenring-Statorpol 515sowie zwischen dem axialen Außenring-Statorpol 515und dem axialen Umfangsaufnahmepol 516eine axiale Statorrille ausgebildet, in der eine axiale Steuerspule 71angeordnet ist, wobei die axiale Steuerspule 71an dem axialen Außenring-Statorpol 515gewickelt ist. Due to this, an axial stator groove is formed between the axial inner ring stator pole 514 and the axial outer ring stator pole 515 and between the axial outer ring stator pole 515 and the axial peripheral receiving pole 516, in which an axial control coil 71 is arranged, the axial control coil 71 on the axial outer ring -Stator pole 515 is wound.

[0019] Figur 6zeigt eine Schnittansicht der dreidimensionalen Struktur eines axialen Rotors 54des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers, wobei der axiale Rotor 54des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers in Struktur eines Ringkörpers ausgebildet und aus dem axialen Innenring-Rotorpol 541, dem axialen Außenring-Rotorpol 543und dem axialen Rotorjoch 542besteht, die koaxial zueinander angeordnet sind. Der axiale Innenring-Rotorpol 541, der axiale Außenring-Rotorpol 543und das axiale Rotorjoch 542sind jeweils in Form eines Ringkörpers ausgebildet, wobei die obere Oberfläche des axialen Rotorjochs 542jeweils mit der unteren Oberfläche des axialen Innenring-Rotorpols 541und des axialen Außenring-Rotorpols 543verbunden ist, und wobei die oberen Oberflächen des axialen Innenring-Rotorpols 541und des axialen Außenring-Rotorpols 543bündig abschließen. Der Innendurchmesser des axialen Rotorjochs 542ist identisch mit dem Innendurchmesser des axialen Innenring-Rotorpols 541, wobei der Außendurchmesser des axialen Rotorjochs 542identisch mit dem Außendurchmesser des axialen Außenring-Rotorpols 543ist. Der Innendurchmesser des axialen Außenring-Rotorpols 543ist größer als der Außendurchmesser des axialen Innenring-Rotorpols 541, wodurch zwischen dem axialen Innenring-Rotorpol 541und dem axialen Außenring-Rotorpols 543eine ringförmige Rille ausgebildet ist. Figure 6 shows a sectional view of the three-dimensional structure of an axial rotor 54 of the five degrees of freedom magnetic bearing, the axial rotor 54 of the five degrees of freedom magnetic bearing formed in the structure of an annular body and consists of the axial inner ring rotor pole 541, the axial outer ring rotor pole 543 and the axial rotor yoke 542 which are arranged coaxially to one another. The axial inner ring rotor pole 541, the axial outer ring rotor pole 543 and the axial rotor yoke 542 are each formed in the form of an annular body, the upper surface of the axial rotor yoke 542 being connected to the lower surface of the axial inner ring rotor pole 541 and the axial outer ring rotor pole 543, respectively, and wherein the upper surfaces of the inner ring axial rotor pole 541 and the outer ring axial rotor pole 543 are flush. The inner diameter of the axial rotor yoke 542 is identical to the inner diameter of the axial inner ring rotor pole 541, the outer diameter of the axial rotor yoke 542 being identical to the outer diameter of the axial outer ring rotor pole 543. The inner diameter of the axial outer ring rotor pole 543 is larger than the outer diameter of the axial inner ring rotor pole 541, whereby an annular groove is formed between the axial inner ring rotor pole 541 and the axial outer ring rotor pole 543.

[0020] Bei der Montage des axialen Stators 51des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers gemäß Figur 5und des axialen Rotors 54gemäß Figur 6befindet sich der axiale Rotor 54unterhalb des axialen Stators 51, wobei die untere äußere Oberfläche des axialen Stators 51oben und unten bündig mit der äußeren Oberfläche des axialen Rotors 54abschließt. Genau unterhalb des axialen Umfangsaufnahmepols des Stators 516befindet sich ein axialer Außenring-Rotorpol des Rotors 543, wobei sich genau unterhalb des axialen Außenring-Statorpols des Stators 515ein axialer Innenring-Rotorpol des Rotors 541befindet. When assembling the axial stator 51 of the five degrees of freedom magnetic bearing according to Figure 5 and the axial rotor 54 according to Figure 6, the axial rotor 54 is located below the axial stator 51, the lower outer surface of the axial stator 51 above and below flush with the outer surface of the axial Rotor 54 completes. An axial outer ring rotor pole of the rotor 543 is located exactly below the axial circumferential receiving pole of the stator 516, an axial inner ring rotor pole of the rotor 541 being located exactly below the axial outer ring stator pole of the stator 515.

[0021] Figur 7zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht eines radialverdrehten Stators 61des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers. Der radialverdrehte Stator 61ist durch ein radialverdrehtes Statorjoch 612, einen radialen Statorpol 611, einen verdrehten Statorpol 613und einen radialverdrehten Aufnahmepol 614ausgebildet. Das radialverdrehte Statorjoch 612ist in Form eines Ringkörpers ausgebildet, wobei sich von oberer Endfläche des radialverdrehten Statorjochs 612entlang der radialen Richtung 3radiale Statorpole 611und 3verdrehte Unterpole 613nach außen erstrecken, und wobei die 3radialen Statorpole 611und die 3verdrehten Unterpole entlang der Umfangsrichtung versetzt mit einem Abstand zueinander gleichmäßig verteilt sind und jeweils ein Magnetpol mit einem Polschuh am äußeren Ende sind. Die obere Oberfläche des radialen Statorpols 611und des verdrehten Statorpols 613schließen bündig mit der oberen Oberfläche des radialverdrehten Statorjochs 612ab. Von der unteren Endfläche des radialverdrehten Statorjochs 612erstreckt sich ein radialverdrehter Aufnahmepol 614entlang der radialen Richtung nach außen, wobei der radialverdrehte Aufnahmepol 614in Form eines zyklischen Körpers ausgebildet ist, und wobei seine Innenfläche eine zylindrische Fläche und seine äußere Seitenfläche eine entlang der radialen Richtung nach außen konvexe sphärische Fläche ist, und wobei seine untere Endfläche bündig mit der unteren Endfläche des radialverdrehten Statorjochs 612abschließt. Der Innendurchmesser des radialverdrehten Aufnahmepols 614ist identisch mit dem Außendurchmesser des radialverdrehten Statorjochs 612. Figure 7 shows a three-dimensional sectional view of a radially rotated stator 61 of the five degrees of freedom magnetic bearing. The radially twisted stator 61 is formed by a radially twisted stator yoke 612, a radial stator pole 611, a twisted stator pole 613, and a radially twisted receiving pole 614. The radially twisted stator yoke 612 is designed in the form of an annular body, with 3 radial stator poles 611 and 3 twisted sub-poles 613 extending outward from the upper end surface of the radially twisted stator yoke 612 along the radial direction, and the 3-radial stator poles 611 and the 3-twisted sub-poles distributed uniformly offset from one another along the circumferential direction and each have a magnetic pole with a pole piece at the outer end. The top surface of radial stator pole 611 and twisted stator pole 613 are flush with the top surface of radially twisted stator yoke 612. From the lower end surface of the radially twisted stator yoke 612, a radially twisted receiving pole 614 extends outwardly along the radial direction, the radially twisted receiving pole 614 being formed in the shape of a cyclic body, and having its inner surface a cylindrical surface and its outer side surface being convex outward along the radial direction is spherical surface and its lower end surface is flush with the lower end surface of the radially twisted stator yoke 612. The inside diameter of the radially twisted receiving pole 614 is identical to the outside diameter of the radially twisted stator yoke 612.

[0022] Wie in Figuren 1, 2, 3, 4, 5, 6und 8dargestellt, befindet sich der Schwungradrotor 8genau mitten in der Achsmitte im Inneren der geschlossenen Vakuumkammer des Gehäuses. Der axiale Stator 51des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers und der Schwungradrotor 8sind koaxial verteilt, wobei die obere Oberfläche der oberen festen Scheibe 511des axialen Stators 51eng mit der unteren Oberfläche der oberen Scheibe 111, deren obere Endkappe 11mit einem zentralen zylindrischen Loch versehen ist, fest verbunden ist. Genau unterhalb der unteren Oberfläche des axialen Stators 51ist eine durch den mittigen Zylinderkörper 87und den oberen Ringkörper 86des Schwungradrotors 8gemäß Figur 4ausgebildete ringförmige Rille, wobei die untere Oberfläche des axialen Stators 51und die obere Oberfläche der ringförmigen Rille bündig miteinander abschließen und einen identischen Außendurchmesser aufweisen, und wobei der Innen- und Außendurchmesser der unteren Oberfläche des axialen Stators 51jeweils entsprechend identisch mit dem Innen- und Außendurchmesser der ringförmigen Rille ist. As shown in Figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 8, the flywheel rotor 8 is located exactly in the middle of the axis inside the closed vacuum chamber of the housing. The axial stator 51 of the five degrees of freedom magnetic bearing and the flywheel rotor 8 are coaxially distributed, with the upper surface of the upper fixed disk 511 of the axial stator 51 engaging with the lower surface of the upper disk 111, the upper end cap 11 of which is provided with a central cylindrical hole. Exactly below the lower surface of the axial stator 51 is an annular groove formed by the central cylinder body 87 and the upper annular body 86 of the flywheel rotor 8 as shown in Figure 4, the lower surface of the axial stator 51 and the upper surface of the annular groove being flush with one another and having an identical outer diameter, and the inner and outer diameters of the lower surface of the axial stator 51 being identical to the inner and outer diameters of the annular groove, respectively.

[0023] In der durch den mittigen Zylinderkörper 87und den oberen Ringkörper 86des Schwungradrotors 8ausgebildeten ringförmigen Rille sind der axiale Rotor 54, der axiale Innenring-Permanentmagnet 52und der axiale Außenring-Permanentmagnet 53platziert. Der axiale Innenring-Permanentmagnet 52und der axiale Außenring-Permanentmagnet 53sind jeweils in Form eines Ringkörpers ausgebildet. Dabei ist der axiale Außenring-Permanentmagnet 53fest mit der unteren Oberfläche des axialen Rotors 54, wobei der Innendurchmesser des axialen Außenring-Permanentmagneten 53identisch mit dem Innendurchmesser des axialen Rotors 54ist. Der axiale Innenring-Permanentmagnet 52befindet sich an der Innenseite des axialen Rotors 54und des axialen Außenring-Permanentmagneten 53. Der Innendurchmesser des axialen Innenring-Permanentmagneten 52ist identisch mit dem Außendurchmesser des mittigen Zylinderkörpers 87des Schwungradrotors 8, wobei der axiale Innenring-Permanentmagnet fest an einer Außenwand des mittigen Zylinderkörpers 87des Schwungradrotors 8gemäß Figur 4aufgesetzt ist und sich koaxial zu dem Schwungradrotor 8dreht. Die obere und untere Oberfläche des axialen Innenring-Permanentmagneten 52schließen jeweils bündig mit der entsprechenden oberen und untern Oberfläche des mittigen Zylinderkörpers 87ab. In the annular groove formed by the central cylinder body 87 and the upper ring body 86 of the flywheel rotor 8, the axial rotor 54, the axial inner ring permanent magnet 52 and the axial outer ring permanent magnet 53 are placed. The axial inner ring permanent magnet 52 and the axial outer ring permanent magnet 53 are each formed in the form of an annular body. The axial outer ring permanent magnet 53 is fixed to the lower surface of the axial rotor 54, the inner diameter of the axial outer ring permanent magnet 53 being identical to the inner diameter of the axial rotor 54. The axial inner ring permanent magnet 52 is located on the inside of the axial rotor 54 and the axial outer ring permanent magnet 53. The inner diameter of the axial inner ring permanent magnet 52 is identical to the outer diameter of the central cylinder body 87 of the flywheel rotor 8, with the axial inner ring permanent magnet fixed to an outer wall of the central cylinder body 87 of the flywheel rotor 8 according to FIG. 4 is placed and rotates coaxially with the flywheel rotor 8. The upper and lower surfaces of the axial inner ring permanent magnet 52 are each flush with the corresponding upper and lower surfaces of the central cylinder body 87.

[0024] Genau oberhalb des axialen Innenring-Permanentmagneten 52befindet sich der axiale Innenring-Statorpol 514des axialen Stators 51, nämlich entspricht der Innen- und Außendurchmesser des axialen Innenring-Permanentmagneten 52jeweils dem Innen- und Außendurchmesser des axialen Innenring-Statorpols 514. Der Innen- und Außendurchmesser des axialen Außenring-Permanentmagneten 53entspricht jeweils dem Innen- und Außendurchmesser des axialen Innenring-Statorpols 541des axialen Rotors 54 und des axialen Außenring-Statorpols 515des axialen Stators 51, wobei sich genau unterhalb des axialen Außenring-Statorpols 515des axialen Stators 51, ein axialer Innenring-Statorpol 514des axialen Rotors 54befindet, und wobei sich genau unterhalb des axialen Innenring-Statorpols 514, ein axialer Außenring-Permanentmagnet 53befindet, und wobei die drei von oben nach unten einander entsprechen. Genau unterhalb des axialen Innenring-Statorpols 514befindet sich ein axialer Innenring-Rotorpol 541, wobei sich genau unterhalb des axialen Umfangsaufnahmepols ein axialer Außenring-Rotorpol 543befindet. Exactly above the axial inner ring permanent magnet 52 is the axial inner ring stator pole 514 of the axial stator 51, namely the inner and outer diameter of the axial inner ring permanent magnet 52 each correspond to the inner and outer diameter of the axial inner ring stator pole 514. and outer diameter of the axial outer ring permanent magnet 53 corresponds in each case to the inner and outer diameter of the axial inner ring stator pole 541 of the axial rotor 54 and the axial outer ring stator pole 515 of the axial stator 51, with an axial stator just below the axial outer ring stator pole 515 of the axial stator 51 Inner ring stator pole 514 of axial rotor 54, and just below axial inner ring stator pole 514, an axial outer ring permanent magnet 53, and the three correspond from top to bottom. An axial inner ring rotor pole 541 is located exactly below the axial inner ring stator pole 514, an axial outer ring rotor pole 543 being located exactly below the axial circumferential receiving pole.

[0025] Zwischen der Innenwand des axialen Außenring-Permanentmagneten 53, der Innenwand des axialen Rotors 54und der Außenwand des axialen Innenring-Permanentmagneten 52ist ein erster axialer Aluminiummagnetisolierring 55durch die Presspassung fest eingebettet. Zwischen der Außenwand des axialen Außenring-Permanentmagneten 53und dem axialen Rotor 54ist ein dritter axialer Aluminiummagnetisolierring 57fest angeklebt. Between the inner wall of the axial outer ring permanent magnet 53, the inner wall of the axial rotor 54 and the outer wall of the axial inner ring permanent magnet 52, a first axial aluminum magnet insulating ring 55 is firmly embedded by the press fit. A third axial aluminum magnet insulating ring 57 is firmly glued between the outer wall of the axial outer ring permanent magnet 53 and the axial rotor 54.

[0026] Der Innen- und Außendurchmesser des Innenring-Rotorpols 541des axialen Rotors 54entspricht jeweils dem Innen- und Außendurchmesser des axialen Außenring-Statorpols 515des axialen Statorpols 51, während der Innen- und Außendurchmesser des Außenring-Rotorpols 543des axialen Rotors 54jeweils dem Innen- und Außendurchmesser des axialen Umfangsaufnahmepols 516des axialen Statorpols 51entspricht. The inner and outer diameters of the inner ring rotor pole 541 of the axial rotor 54 correspond to the inner and outer diameters of the axial outer ring stator pole 515 of the axial stator pole 51, while the inner and outer diameters of the outer ring rotor pole 543 of the axial rotor 54 each correspond to the inner and outer diameter Outer diameter of the axial peripheral receiving pole 516 of the axial stator pole 51 corresponds.

[0027] In einer ringförmigen Rille zwischen dem axialen Innenring-Rotorpol 541und dem axialen Außenring-Rotorpol 543ist ein zweiter axialer Aluminiummagnetisolierring 56durch die Presspassung fest eingebettet. In an annular groove between the axial inner ring rotor pole 541 and the axial outer ring rotor pole 543, a second axial aluminum magnetic insulating ring 56 is firmly embedded by the interference fit.

[0028] Der Außendurchmesser des axialen Außenring-Rotorpols 543des axialen Rotors 54ist identisch mit dem Außendurchmesser des dritten axialen Aluminiummagnetisolierring 57und ist jeweils identisch dem Innendurchmesser des oberen Ringkörpers 86des Schwungradrotors 8sowie ist mit dem oberen Ringkörper 86fest verbunden. Die oberen Endflächen des axialen Innenring-Permanentmagneten 52, des ersten axialen Aluminiummagnetisolierring 55, des axialen Rotors 54, des zweiten axialen Aluminiummagnetisolierring 56, des oberen Ringkörpers 86des Schwungradrotors 8und des mittleren Zylinderkörpers 87schließen jeweils bündig miteinander ab. The outer diameter of the axial outer ring rotor pole 543 of the axial rotor 54 is identical to the outer diameter of the third axial aluminum magnetic insulating ring 57 and is in each case identical to the inner diameter of the upper ring body 86 of the flywheel rotor 8 and is fixedly connected to the upper ring body 86. The upper end surfaces of the axial inner ring permanent magnet 52, the first axial aluminum magnetic insulating ring 55, the axial rotor 54, the second axial aluminum magnetic insulating ring 56, the upper ring body 86 of the flywheel rotor 8 and the central cylinder body 87 are each flush with one another.

[0029] Der axiale Innenring-Permanentmagnet 52, der axiale Außenring-Permanentmagnet 53, der axiale Rotor 54, der erste axiale Aluminiummagnetisolierring 55, der zweite axiale Aluminiummagnetisolierring 56, der dritte axiale Aluminiummagnetisolierring 57und der Schwungradrotor 8sind koaxial verteilt und stellen jeweils einen Ringkörper dar. The axial inner ring permanent magnet 52, the axial outer ring permanent magnet 53, the axial rotor 54, the first axial aluminum magnetic insulating ring 55, the second axial aluminum magnetic insulating ring 56, the third axial aluminum magnetic insulating ring 57 and the flywheel rotor 8 are distributed coaxially and each represent an annular body .

[0030] Die Höhe des axialen Innenring-Permanentmagneten 52ist größer als die des axialen Außenring-Permanentmagneten 53, wobei die Permanentmagneten jeweils aus einem Hochleistungs-Seltenerdmaterial - Neodym-Eisen-Bor - hergestellt sind. Der axiale Innenring-Permanentmagnet 52führt eine Magnetisierung entlang der axialen Richtung nach oben durch, während der axiale Außenring-Permanentmagnet 53eine Magnetisierung entlang der axialen Richtung nach unten durchführt, wobei die beiden entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweisen. Die obere Oberfläche des axialen Innenring-Permanentmagneten 52hat einen Abstand von 0,5mm zu der unteren Oberfläche des axialen Stators 51, nämlich hat einen Abstand von 0,5mm zu der unteren Oberfläche des axialen Innenring-Statorpols 514, um einen axialen Luftspalt auszubilden. Die unteren Oberflächen des Innenring-Rotorpols 541des axialen Rotors 54und des axialen Außenring-Statorpols 515haben zueinander einen Abstand von 0,5mm, um einen axialen Luftspalt auszubilden. Die untere Oberfläche des axialen Umfangsaufnahmepols 516und die obere Oberfläche des Außenring-Rotorpols 543haben zueinander einen Abstand von 1,5mm, um einen axialen Umfangsaufnahmeluftspalt auszubilden, wobei der axiale Umfangsaufnahmeluftspalt größer als der axiale Luftspalt ist. The height of the axial inner ring permanent magnet 52 is greater than that of the axial outer ring permanent magnet 53, the permanent magnets each made of a high-performance rare earth material - neodymium-iron-boron - are made. The axial inner ring permanent magnet 52 performs magnetization along the axial upward direction, while the axial outer ring permanent magnet 53 performs magnetization along the axial downward direction, the two having opposite directions of magnetization. The upper surface of the inner ring axial permanent magnet 52 is spaced 0.5 mm from the lower surface of the axial stator 51, namely, 0.5 mm from the lower surface of the inner ring axial stator pole 514 to form an axial air gap. The lower surfaces of the inner ring rotor pole 541 of the axial rotor 54 and the axial outer ring stator pole 515 are spaced apart by 0.5 mm to form an axial air gap. The lower surface of the axial circumferential receiving pole 516 and the upper surface of the outer ring rotor pole 543 are spaced 1.5mm apart to form an axial circumferential receiving air gap, the axial circumferential receiving air gap being larger than the axial air gap.

[0031] Figur 10zeigt eine Schnittansicht der Montagestruktur eines radialen Magnetlagers des Fünffreiheitsgrad-Magnetlagers und eines Schwungradrotors 51. Wie in Figuren 1, 2, 3, 4, 6und 8dargestellt, ist an der Außenwand des axialen Statorjochs 513des axialen Stators 51und des axialen Umfangsaufnahmepols 516ein ringförmiger radialer Aluminiummagnetisolierring 64eng aufgesetzt, wobei an der Außenwand des radialen Aluminiummagnetisolierring 64ein radialer innerer Statorring 62eng aufgesetzt ist, und wobei der radiale Aluminiummagnetisolierring 64und der axiale Stator 51durch die Presspassung miteinander verbunden sind, und wobei die obere und untere Endfläche des radialen Aluminiummagnetisolierring 64jeweils entsprechend bündig mit der oberen Endfläche des axialen Statorjochs 513des axialen Stators 51und der unteren Oberfläche des axialen Außenring-Statorpols 515des axialen Stators 51abschließen. Die obere und untere Oberfläche des radialen inneren Statorrings 62schließen jeweils entsprechend bündig mit der oberen und unteren Oberfläche des radialen Aluminiummagnetisolierring 64ab. An der Außenwand de radialen inneren Statorrings 62ist ein ringförmiger radialer Permanentmagnet 63eng aufgesetzt, wobei an der Außenwand des radialen Permanentmagneten 63ein radialer verdrehter Stator 61aufgesetzt ist. Der Innen- und Außendurchmesser des ringförmigen radialen Permanentmagneten 63entspricht jeweils dem Außendurchmesser des radialen inneren Statorrings 62und dem Innendurchmesser des radialverdrehten Statorjochs 612des radialverdrehten Stators 61. Der ringförmige radiale Permanentmagnet 63ist durch einen Klebstoff eng an der Peripherie des radialen inneren Statorrings 62aufgesetzt, wobei der radialverdrehte Stator 61durch die Presspassung am Äußeren des ringförmigen radialen Permanentmagneten 63aufgesetzt ist. Die obere und untere Oberfläche des radialverdrehten Statorjochs 612schließen jeweils entsprechend bündig mit der oberen und unteren Oberfläche des radialen Permanentmagneten 63ab. Der radiale Permanentmagnet 63ist aus einem Hochleistungs-Seltenerdmaterial - Neodym-Eisen-Bor - hergestellt und führt eine Magnetisierung entlang der radialen Richtung von innen nach außen durch. Figure 10 shows a sectional view of the assembly structure of a radial magnetic bearing of the five degrees of freedom magnetic bearing and a flywheel rotor 51. As shown in Figures 1, 2, 3, 4, 6 and 8, is on the outer wall of the axial stator yoke 513 of the axial stator 51 and the axial circumferential receiving pole 516a annular radial aluminum magnetic insulating ring 64 tightly fitted, with a radial inner stator ring 62 tightly fitted on the outer wall of the radial aluminum magnetic insulating ring 64, and wherein the radial aluminum magnetic insulating ring 64 and the axial stator 51 are press-fitted together, and the upper and lower end surfaces of the radial aluminum magnetic insulating ring 64 are respectively flush with the upper end surface of the axial stator yoke 513 of the axial stator 51 and the lower surface of the axial outer ring stator pole 515 of the axial stator 51. The top and bottom surfaces of the radial inner stator ring 62 are flush with the top and bottom surfaces of the radial aluminum magnetic isolation ring 64, respectively. An annular radial permanent magnet 63 is tightly placed on the outer wall of the radial inner stator ring 62, with a radially twisted stator 61 being placed on the outer wall of the radial permanent magnet 63. The inner and outer diameters of the ring-shaped radial permanent magnet 63 correspond to the outer diameter of the radial inner stator ring 62 and the inner diameter of the radially twisted stator yoke 612 of the radially twisted stator 61, respectively 61 is press-fitted to the exterior of the annular radial permanent magnet 63. The top and bottom surfaces of the radially twisted stator yoke 612 are flush with the top and bottom surfaces of the radial permanent magnet 63, respectively. The radial permanent magnet 63 is made of a high-performance rare earth material - neodymium-iron-boron - and magnetizes along the inner-outward radial direction.

[0032] An dem radialen Statorpol 611ist eine radiale Steuerspule 72gewickelt, wobei an dem verdrehten Statorpol 613eine verdrehte Steuerspule 73gewickelt ist. A radial control coil 72 is wound on the radial stator pole 611, with a twisted control coil 73 being wound on the twisted stator pole 613.

[0033] Wie in Figuren 7und 4dargestellt, liegen der radiale Statorpol 611des radialverdrehten Stators 61und der obere radiale verdrehte Rotorpol 83des Schwungradrotors 8genau zueinander in der radialen Richtung, wobei der radialverdrehte Aufnahmepol 614und der untere radialverdrehte Rotorpol 84genau zueinander in der radialen Richtung liegen. Die äußere Oberfläche des radialen Statorpols 611und die innere Oberfläche des oberen radialverdrehten Rotorpols 83haben zueinander einen Abstand von 0,5mm, wobei zwischen den beiden ein radialer Luftspalt vorgesehen ist. Die äußere Oberfläche des radialverdrehten Aufnahmepols 614und die innere Oberfläche des unteren radialverdrehten Rotorpols 84haben zueinander einen Abstand von 0,5mm, wobei zwischen den beiden ein radialer Luftspalt vorgesehen ist. As shown in Figures 7 and 4, the radial stator pole 611 of the radially twisted stator 61 and the upper radial twisted rotor pole 83 of the flywheel rotor 8 are exactly to each other in the radial direction, the radially twisted receiving pole 614 and the lower radially twisted rotor pole 84 are exactly to each other in the radial direction. The outer surface of the radial stator pole 611 and the inner surface of the upper radially twisted rotor pole 83 are spaced 0.5mm apart with a radial air gap between the two. The outer surface of the radially twisted receiving pole 614 and the inner surface of the lower radially twisted rotor pole 84 are spaced 0.5mm apart with a radial air gap between the two.

[0034] Figur 11zeigt eine Schnittansicht der Montagestruktur einer radialen Sensorhalterung 21und einer axialen Sensorhalterung 22. Das Hilfslager 4ist in dem Mittelloch der gebohrten oberen Endkappe 11eingepasst. Die obere und untere Endfläche des Hilfslagers 4schließen bündig mit der oberen und unteren Endfläche der Mittellochrille der oberen Endkappe 11ab. Das längliche Zylinderoberteil 81des Schwungradrotors 8wird aus dem Innenloch des Hilfslagers 4herausgeführt und sein Durchmesser ist 0,5mm kleiner als der Durchmesser des Innenlochs des Hilfslagers, wobei die beiden mit einem Spalt zusammenpassen. Oberhalb des Hilfslagers 4sind eine radiale Sensorhalterung 21und eine axiale Sensorhalterung 22angeordnet. FIG. 11 shows a sectional view of the assembly structure of a radial sensor holder 21 and an axial sensor holder 22. The auxiliary bearing 4 is fitted in the center hole of the drilled upper end cap 11. The upper and lower end surfaces of the auxiliary bearing 4 are flush with the upper and lower end surfaces of the center hole groove of the upper end cap 11. The elongated upper cylinder part 81 of the flywheel rotor 8 is led out of the inner hole of the auxiliary bearing 4 and its diameter is 0.5 mm smaller than the diameter of the inner hole of the auxiliary bearing, the two fitting together with a gap. A radial sensor holder 21 and an axial sensor holder 22 are arranged above the auxiliary bearing 4.

[0035] Figur 12zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht einer radialen Sensorhalterung 21, wobei die radiale Sensorhalterung 21dadurch ausgebildet ist, dass der oben befindliche obere Ringkörper 211des radialen Sensors und der unten befindliche untere Ringkörper 212des radialen Sensors miteinander verbunden sind. An der oberen Endfläche des unteren Ringkörpers 212des radialen Sensors sind entlang der Umfangsrichtung 4axiale Bolzenlöcher gleichmäßig vorgesehen, wobei die untere Oberfläche des unteren Ringkörpers des radialen Sensors 212bündig mit der oberen Oberfläche der mittleren kreisförmigen Rille der oberen Endkappe 11abschließt, wie in Figur 11dargestellt, liegt die untere Oberfläche des Mittellochs der oberen Endkappe 11eng an dem Befestigungsstück des Ringkörpers 23an. An der Endfläche des Befestigungsstücks 23sind 4axiale Bolzenlöcher entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig vorgesehen. Die vier Bolzenlöcher am unteren Ringkörper 212des radialen Sensors 212passen in die vier Bolzenlöcher an der mittleren kreisförmigen Rille der oberen Endkappe 11und die vier Bolzenlöcher des Befestigungsstücks 23, durch die Bolzen wird die radiale Sensorhalterung 21mit dem Befestigungsstück 23befestigt, so dass das Hilfslager 4mit der radialen Sensorhalterung 21befestigt ist. An der Zylinderwand des oberen Ringkörpers 211des radialen Sensors sind entlang der Umfangsrichtung vier radiale Durchgangslöcher gleichmäßig vorgesehen, um eine radiale Sensorsonde 32zu installieren, wobei die radiale Sensorsonde 32auf die Seitenwand des langen Zylinderoberteils 81hin gerichtet ist. FIG. 12 shows a three-dimensional sectional view of a radial sensor holder 21, the radial sensor holder 21 being formed in that the upper ring body 211 of the radial sensor located at the top and the lower ring body 212 of the radial sensor located below are connected to one another. On the upper end surface of the lower ring body 212 of the radial sensor, axial bolt holes are uniformly provided along the circumferential direction, with the lower surface of the lower ring body of the radial sensor 212 being flush with the upper surface of the central circular groove of the upper end cap 11, as shown in FIG lower surface of the center hole of the upper end cap 11 tightly to the attachment piece of the ring body 23an. On the end face of the fixing piece 23, four axial bolt holes are uniformly provided along the circumferential direction. The four bolt holes on the lower ring body 212 of the radial sensor 212 fit into the four bolt holes on the central circular groove of the upper end cap 11 and the four bolt holes of the fastening piece 23, through the bolts the radial sensor holder 21 is fastened to the fastening piece 23, so that the auxiliary bearing 4 is fastened to the radial sensor holder 21 is attached. On the cylinder wall of the upper ring body 211 of the radial sensor, four radial through holes are uniformly provided along the circumferential direction for installing a radial sensor probe 32, with the radial sensor probe 32 facing the side wall of the long cylinder top 81.

[0036] Figur 13zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht einer axialen Sensorhalterung 22, die derart ausgebildet ist, dass eine obere Scheibe des axialen Sensors 211und ein unterer Ringkörper des axialen Sensors 22miteinander verbunden sind. Die Mitte der Scheibe des axialen Sensors 221ist entlang der axialen Richtung gebohrt, um die axiale Sensorsonde 31zu installieren, die auf das Zentrum der oberen Endfläche des langen Zylinderoberteils 81hin gerichtet ist. Die untere Oberfläche der Scheibe des axialen Sensors 221kommt in enger Berührung mit der oberen Oberfläche des oberen Ringkörpers des radialen Sensors 211. An einer Seitenwand des Ringkörpers des axialen Sensors 22ist entlang der radialen Richtung ein Bolzenloch vorgesehen, wobei ein Bolzen mit dem Ringkörper 211der radialen Sensorhalterung 21passt, um die axiale Sensorhalterung 22zu befestigen. Figure 13 shows a three-dimensional sectional view of an axial sensor holder 22, which is designed such that an upper disk of the axial sensor 211 and a lower ring body of the axial sensor 22 are connected to one another. The center of the disk of the axial sensor 221 is bored along the axial direction to install the axial sensor probe 31 directed toward the center of the upper end surface of the long cylinder top 81. The lower surface of the disk of the axial sensor 221 comes into close contact with the upper surface of the upper ring body of the radial sensor 211. On a side wall of the ring body of the axial sensor 22, a bolt hole is provided along the radial direction, a bolt with the ring body 211 of the radial sensor bracket 21 fits to attach the axial sensor mount 22.

[0037] Wie in Figuren 1, 2, 14und 15dargestellt, ist ein Induktionssensor genau unterhalb des Schwungradrotors 8installiert, wobei zwischen dem Hauptzylinderkörper 82des Schwungradrotors 8und dem unteren Ringkörper 88eine zylindrische Aussparung ausgebildet ist. Der Induktionssensor umfasst einen festen Motorstator 9, eine feste Motorspule 93sowie eine drehbare Motorleiterplatte 92, wobei die Motorleiterplatte 92koaxial am Äußeren des Motorstators 91aufgesetzt ist, um den Motorstator 91, die Leitungsplatte 92und die Motorspule 93in der zylindrischen Aussparung einzubetten. Die ringförmige Leitungsplatte 92ist ein drehbarer Rotorabschnitt und ihre Außenwand liegt eng an der Innenwand des unteren Ringkörpers 88an, wobei die obere Endfläche der Leitungsplatte 92eng mit der unteren Endfläche des Hauptzylinderkörpers 82des Schwungradrotors 8verbunden ist, und wobei die untere Endfläche der Leitungsplatte 92bündig mit der unteren Endfläche des unteren Ringkörpers 88des Schwungradrotors 8abschließt. As shown in Figures 1, 2, 14 and 15, an induction sensor is installed exactly below the flywheel rotor 8, with a cylindrical recess being formed between the main cylinder body 82 of the flywheel rotor 8 and the lower ring body 88. The induction sensor comprises a fixed motor stator 9, a fixed motor coil 93 and a rotatable motor circuit board 92, the motor circuit board 92 being coaxially placed on the exterior of the motor stator 91 in order to embed the motor stator 91, the conductor plate 92 and the motor coil 93 in the cylindrical recess. The annular conduit plate 92 is a rotatable rotor portion and its outer wall rests closely against the inner wall of the lower annulus 88, with the upper end surface of the conduit plate 92 engaging with the lower end surface of the master cylinder body 82 of the flywheel rotor 8, and with the lower end surface of the conduction plate 92 flush with the lower end surface of the lower ring body 88 of the flywheel rotor 8.

[0038] Wie in Figur 16dargestellt, ist der Motorstator 91durch eine obere Scheibe 911, einen massiven Zylinder 915und eine untere Scheibe 913ausgebildet. An der oberen Scheibe 911sind entlang der Umfangsrichtung 6fächerförmige Statoren mit gleicher Form gleichmäßig geschnitten, wobei am äußeren Rand jedes fächerförmigen Stators entlang der Umfangsrichtung 6zylindrische Statorpole 912gleichmäßig geschnitten sind, und wobei die 6zylindrische Motorstatorpole 912zueinander einen Abstand von 5Grad haben. Die obere und untere Endfläche des massiven Zylinders 915sind jeweils mit der unteren Endfläche der oberen Scheibe 911und der oberen Endfläche der unteren Scheibe 913eng verbunden, wobei der massive Zylinder 915, die obere Scheibe 911und die untere Scheibe 913koaxial konfiguriert sind. Am Rand der unteren Scheibe 913sind entlang der Umfangsrichtung 8Motorbolzenlöcher 914gleichmäßig verteilt, um ein Passen ins Bolzenloch der unteren Endkappe 13zu realisieren, wobei durch eine Montage des Bolzens die untere Endfläche der unteren Scheibe 913und die obere Endfläche des unteren Endkappe eng miteinander fest verbunden sind. Zwischen der bogenförmigen Außenwand des Motorstatorpols 912und der Innenwand der Leitungsplatte 92ist ein Luftspalt von 0,5mm vorgesehen, wobei zwischen der oberen Endfläche des Motorstatorpols 912und der unteren Endfläche des Hauptzylinderkörpers 8des Schwungradrotors 8ein Spalt vorgesehen ist, um die Spule zu installieren, und wobei die untere Endfläche des Motorstatorpols 912bündig mit der unteren Endfläche der Leitungsplatte 92abschließt. Die Motorspule 93ist an jedem Motorstatorpol 912gewickelt. Der Schwungradrotor 8, der Motorstator 91, die Leitungsplatte 92und die untere Endkappe 13sind jeweils koaxial montiert. Zwischen dem Motorstator 91und der unteren Rillenwand des Schwungradrotors ist ein Spalt vorgesehen, um die Spule zu installieren, wobei die Motorspule 93und der Schwungradrotor 8nicht in Berührung miteinander kommen. As shown in FIG. 16, the motor stator 91 is formed by an upper disk 911, a solid cylinder 915 and a lower disk 913. On the upper disk 911, 6 fan-shaped stators of the same shape are cut evenly along the circumferential direction, with 6 cylindrical stator poles 912 being cut evenly along the circumferential direction on the outer edge of each fan-shaped stator, and the 6 cylindrical motor stator poles 912 being spaced 5 degrees apart. The upper and lower end surfaces of the solid cylinder 915 are closely connected to the lower end surface of the upper disc 911 and the upper end surface of the lower disc 913, respectively, with the solid cylinder 915, the upper disc 911 and the lower disc 913 being configured coaxially. At the edge of the lower disk 913, motor bolt holes 914 are evenly distributed along the circumferential direction 8 in order to realize a fitting into the bolt hole of the lower end cap 13, the lower end surface of the lower disk 913 and the upper end surface of the lower end cap being tightly connected to one another by mounting the bolt. An air gap of 0.5mm is provided between the arcuate outer wall of the motor stator pole 912 and the inner wall of the lead plate 92, with a gap being provided between the upper end surface of the motor stator pole 912 and the lower end surface of the master cylinder body 8 of the flywheel rotor 8 to install the coil, and the lower The end face of the motor stator pole 912 is flush with the lower end face of the lead plate 92. The motor coil 93 is wound on each motor stator pole 912. The flywheel rotor 8, the motor stator 91, the lead plate 92, and the lower end cap 13 are each coaxially mounted. A gap is provided between the motor stator 91 and the lower groove wall of the flywheel rotor to install the coil, the motor coil 93 and the flywheel rotor 8 not coming into contact with each other.

[0039] Durch den Dreiphasenwechselstrom generiert die Motorspule 93ein Rotationsmagnetfeld in dem Luftspalt, wobei unter Wirkung des Rotationsmagnetfeldes ein Induktionsstrom in der Leitungsplatte 92erfasst wird, und wobei die Leitungsplatte 92sich dreht, und wobei der Induktionsstrom und das Rotationsmagnetfeld gegenseitig wirken, um eine elektromagnetische Schubkraft Fl zu erzeugen, so dass der Schwungradrotor 8sich entlang der tangentialen Richtung des bogenförmigen Luftspalts bewegt, da der Schwungradrotor 8mit der Leitungsplatte 92fest verbunden ist, wird der Schwungradrotor 8zur gemeinsamen Drehung angetrieben. Wenn der Schwungradrotor 8eine geringe Störung hat und von der Mitte abweicht, wird der Spulenstrom geändert, um an einer entsprechenden Bogenfläche der Leitungsplatte eine Normalkraft zu erzeugen, so dass der Schwungradrotor 8zurück zu der Kreismittelpunkt kehrt. By the three-phase alternating current, the motor coil 93 generates a rotating magnetic field in the air gap, whereby an induction current is detected in the line plate 92 under the action of the rotating magnetic field, and the line plate 92 rotates, and the induction current and the rotating magnetic field act mutually to generate an electromagnetic thrust Fl so that the flywheel rotor 8 moves along the tangential direction of the arcuate air gap, since the flywheel rotor 8 is fixedly connected to the line plate 92, the flywheel rotor 8 is driven to rotate together. When the flywheel rotor 8 has a slight disturbance and deviates from the center, the coil current is changed to generate a normal force on a corresponding arcuate surface of the lead plate, so that the flywheel rotor 8 returns to the center of the circle.

[0040] In Betrieb der vorliegenden Erfindung können eine statische passive Aufhängung, ein radiales Zweifreiheitsgrad-Gleichgewicht, ein radiales Torsions-Zweifreiheitsgrad-Gleichgewicht und ein axiales Einzelfreiheitsgrad-Gleichgewicht des Schwungradrotors 8realisiert werden. Wenn der Schwungradrotor 8sich bei hoher Geschwindigkeit wird bezüglich der axialen Steuerung die axiale Steuerspule 71mit Gleichstrom angeschaltet, so dass sie mit dem axialen Stator 51einen Elektromagneten ausbilden, durch die Variierung und die Steuerung der Größe und Richtung des Gleichstroms werden die Größe und Richtung der Kraftwirkung auf den Schwungradrotor 8in der axialen Richtung geändert, um eine axiale Einzelfreiheitsgrad-Steuerung zu realisieren. Bezüglich der radialen Steuerung werden drei Sätze von den radialen Steuerspulen 72mit Dreiphasenwechselstrom angeschaltet, durch eine Variierung der Größe des Stroms der Steuerspule 72wird eine genaue Freizeitgrads-Steuerung in der radialen Richtung realisiert. Bezüglich der verdrehten Steuerung werden drei Sätze von den verdrehten Steuerspulen 73mit Gleichstrom angeschaltet, durch eine Variierung der Größe und der Richtung des Gleichstroms wird eine verdrehte Steuerung realisiert. Details sind wie folgt: In operation of the present invention, a static passive suspension, a radial two degree of freedom balance, a radial torsional two degree of freedom balance, and an axial single degree of freedom balance of the flywheel rotor 8 can be realized. When the flywheel rotor 8 is at high speed for the axial control, the axial control coil 71 is turned on with direct current so that they form an electromagnet with the axial stator 51, by varying and controlling the magnitude and direction of the direct current, the magnitude and direction of the force acting on changed the flywheel rotor 8 in the axial direction to realize axial single degree of freedom control. Regarding the radial control, three sets of the radial control coils 72 are energized with three-phase alternating current, by varying the magnitude of the current of the control coil 72, precise degree of leisure control in the radial direction is realized. As for the twisted control, three sets of the twisted control coils 73 are turned on with direct current, and twisted control is realized by varying the size and direction of the direct current. Details are as follows:

[0041] Die Realisierung der statischen passiven Aufhängung: siehe Figur 17, der durch den radialen Permanentmagneten 63generierte Vorspannungsmagnetfluss ist wie punktierte Linie und Pfeil gemäß Figur 17dargestellt, der durch den radialen Permanentmagneten 63generierte Vorspannungsmagnetfluss geht von dem N-Pol des radialen Permanentmagneten 63durch das radialverdrehte Statorjoch 613, geht jeweils durch den radialen Statorpol 611, den radialen Luftspalt, den oberen radialverdrehten Rotorpol 83und den radialverdrehten Aufnahmepol 614, den radialen Luftspalt und den unteren radialverdrehten Rotorpol 84und fließt in dem radialverdrehten Rotorjoch 85des Schwungradrotors 8zusammen, geht durch den oberen Ringkörper 86, den axialen Luftspalt und den radialen Statorring 62und kehrt am Ende zu dem S-Pol des radialen Permanentmagneten 63zurück. Der axiale Innenring-Permanentmagnet 52führt entlang der axialen Richtung nach oben eine Magnetisierung durch, während der axiale Außenring-Permanentmagnet 53entlang der axialen Richtung nach unten eine Magnetisierung durchführt, der durch den axialen Innenring-Permanentmagneten 52und den axialen Außenring-Permanentmagneten 53generierte Vorspannungsmagnetfluss sind wie punktierte Linie und Pfeil gemäß Figur 17dargestellt. Der durch den axialen Innenring-Permanentmagneten 52generierte Vorspannungsmagnetfluss geht von dem N-Pol des axialen Innenring-Permanentmagneten 52nacheinander durch den axialen Luftspalt, den axialen Innenring-Statorpol 514, das axiale Statorjoch 513, den axialen Außenring-Statorpol 515, den axialen Luftspalt und den axialen Innenring-Rotorpol 541des axialen Rotors 54(da die untere Oberfläche des axialen Umfangsaufnahmepols 516einen Abstand von 1,5mm zu der oberen Oberfläche des Außenring-Rotorpols 543hat und der Abstand größer als der Abstand des axialen Luftspalts von 0,5mm ist, geht der Vorspannungsmagnetfluss nur durch den axialen Luftspalt und den axialen Innenring-Rotorpol 541) und erreicht am Ende den S-Pol des axialen Außenring-Permanentmagneten 53. Wenn der Schwungradrotor 8sich an der mittleren Gleichgewichtsposition befindet, überlappt die Mittelwelle des Schwungradrotors 8mit der axialen Mittelwelle des Magnetlagers und der axialen Mittelwelle des Motorstators. In der radialen Richtung sind die Luftspaltmagnetflüsse des oberen radialverdrehten Rotorpols 83, des unteren radialverdrehten Rotorpols 84der sphärischen Fläche und des radialen Statorpols 611, des radialverdrehten Aufnahmepols 614der sphärischen Fläche des Schwungradrotors 8völlig miteinander identisch, deshalb wirkt sich eine elektromagnetische Kraft balanciert auf den Schwungradrotor 7in der radialen Richtung, um eine radiale stabile Aufhängung des Schwungradrotors 7zu realisieren. In der axialen Richtung sind die axialen Luftspaltmagnetflüsse zwischen dem axialen Innenring-Statorpol 514, dem axialen Außenring-Statorpol 515und dem axialen Innenring-Permanentmagneten 52und dem axialen Innenring-Rotorpol 541des axialen Rotors 54völlig miteinander identisch, deshalb wirkt sich eine elektromagnetische Kraft balanciert auf den Schwungradrotor 8in der axialen Richtung, wodurch eine axiale stabile Aufhängung des Schwungradrotors 8realisiert wird. The implementation of the static passive suspension: see Figure 17, the bias magnetic flux generated by the radial permanent magnet 63 is shown as a dotted line and arrow according to FIG Stator yoke 613, goes through the radial stator pole 611, the radial air gap, the upper radially twisted rotor pole 83 and the radially twisted receiving pole 614, the radial air gap and the lower radially twisted rotor pole 84 and flows together in the radially twisted rotor yoke 85 of the flywheel rotor 8, goes through the upper ring body 86, the axial air gap and the radial stator ring 62 and returns to the S pole of the radial permanent magnet 63 at the end. The axial inner ring permanent magnet 52 magnetizes along the axial upward direction, while the axial outer ring permanent magnet 53 performs magnetization along the axial downward direction, the bias magnetic flux generated by the axial inner ring permanent magnet 52 and the axial outer ring permanent magnet 53 are as dotted Line and arrow shown in FIG. The bias magnetic flux generated by the axial inner ring permanent magnet 52 goes from the N pole of the axial inner ring permanent magnet 52 successively through the axial air gap, the axial inner ring stator pole 514, the axial stator yoke 513, the axial outer ring stator pole 515, the axial air gap and the axial inner ring rotor pole 541 of the axial rotor 54 (since the lower surface of the axial peripheral receiving pole 516 is 1.5mm from the upper surface of the outer ring rotor pole 543 and the distance is larger than the axial air gap distance of 0.5mm, the bias magnetic flux goes only through the axial air gap and the axial inner ring rotor pole 541) and at the end reaches the S pole of the axial outer ring permanent magnet 53. When the flywheel rotor 8 is in the middle equilibrium position, the central shaft of the flywheel rotor 8 overlaps with the axial central shaft of the magnetic bearing and the axial center shaft of the motor stator. In the radial direction, the air gap magnetic fluxes of the upper radially twisted rotor pole 83, the lower radially twisted rotor pole 84 of the spherical surface and the radial stator pole 611, the radially twisted receiving pole 614 of the spherical surface of the flywheel rotor 8 are completely identical to each other, therefore an electromagnetic force in the flywheel rotor 7 acts in a balanced manner radial direction in order to realize a radially stable suspension of the flywheel rotor 7. In the axial direction, the axial air gap magnetic fluxes between the axial inner ring stator pole 514, the axial outer ring stator pole 515 and the axial inner ring permanent magnet 52 and the axial inner ring rotor pole 541 of the axial rotor 54 are completely identical to each other, therefore an electromagnetic force acts in a balanced manner on the flywheel rotor 8 in the axial direction, whereby an axially stable suspension of the flywheel rotor 8 is realized.

[0042] Die Realisierung des radialen Zweifreiheitsgrad-Gleichgewichts: siehe Figur 18, wird in einer radialen Ebene ein Koordinatensystem in drei Richtungen A, B und C errichtet, wenn der Schwungradrotor 8im radialen Zweifreiheitsgrad eine Störung erhält und in Richtung A abweicht, werden die drei radialen Steuerspulen 72gleichzeitig angeschaltet, und die in Richtungen A, B und C generierten steuermagnetkreise sind wie fette durchgezogene Linien und Pfeil gemäß Figur 15dargestellt. Die radialen Steuerspulen in der vorliegenden Erfindung sind durch einen Dreiphasen-Wechselrichter angetrieben, wobei die punktierten Linien und der Pfeil für die Richtung des Vorspannungsmagnetflusses stehen, und wobei die fetten durchgezogenen Linien und der Pfeil für die Richtung des radialen Steuermagnetflusses stehen. Wenn die punktierten Linien und die fetten durchgezogenen Linien gleich Richtungen aufweisen, zeigt es an, dass die Magnetflüsse überlagert sind, wenn die Richtungen entgegengesetzt sind, zeigt es an, dass die Magnetflüsse ausgeglichen werden. Deshalb werden die zusammengesetzten Magnetflüsse in der negativen Richtung überlappt, nämlich wird in der negativen Richtung eine zusammengesetzte magnetische Zugkraft generiert, so dass der Schwungradrotor 8zu der radialen Gewichtsposition zurückkehrt. Das Arbeitsprinzip der Generierung in Richtungen B und C ist ähnlich wie das Vorstehende. The realization of the radial equilibrium of two degrees of freedom: see Figure 18, a coordinate system is established in a radial plane in three directions A, B and C, if the flywheel rotor 8 receives a disturbance in the radial degree of freedom and deviates in direction A, the three radial control coils 72 are switched on at the same time, and the control magnetic circuits generated in directions A, B and C are shown as bold solid lines and arrows according to FIG. The radial control coils in the present invention are driven by a three phase inverter, with the dotted lines and arrow representing the direction of bias magnetic flux, and the bold solid lines and arrow representing the direction of radial control magnetic flux. When the dotted lines and the bold solid lines have the same directions, it indicates that the magnetic fluxes are superimposed, when the directions are opposite, it indicates that the magnetic fluxes are balanced. Therefore, the composite magnetic fluxes are overlapped in the negative direction, namely, a composite magnetic tensile force is generated in the negative direction, so that the flywheel rotor 8 returns to the radial weight position. The working principle of generation in directions B and C is similar to the above.

[0043] Die Realisierung des Gleichgewichts des verdrehten Zweifreiheitsgrades: siehe Figur 18, wenn der Schwungradrotor gestört wird und eine nach unten gerichtete verdrehte Abweichung in Richtung A auftritt, wird sich der axiale Luftspalt in Richtung A vergrößern, während sich der axiale Luftspalt in negativen Richtung A verkleinert. Die verdrehte Spule 73wird angeschaltet, so dass die Magnetflüsse in Richtung A überlappen und sich verstärken und der Magnetfluss-Ausgleich in negativer Richtung A sich verringert, wodurch sich in Richtung A eine nach oben gerichtete magnetische Zugkraft auf den Schwungradrotor wirkt und in negativer Richtung A eine nach unten gerichtete magnetische Zugkraft auf den Schwungradrotor wirkt, wodurch der axiale Luftspalt in Richtung A sich verkleinert und der axiale Luftspalt in negativer Richtung von A sich vergrößert, am Ende kehrt der Schwungradrotor 8zu dem Gleichgewichtsposition. The realization of the equilibrium of the twisted degree of freedom: see Figure 18, if the flywheel rotor is disturbed and a downward twisted deviation occurs in direction A, the axial air gap will increase in direction A, while the axial air gap in the negative direction A reduced. The twisted coil 73 is switched on, so that the magnetic fluxes overlap and increase in direction A and the magnetic flux balance in negative direction A is reduced, as a result of which an upward magnetic pulling force acts on the flywheel rotor in direction A and one in negative direction A. downward magnetic pulling force acts on the flywheel rotor, whereby the axial air gap in direction A decreases and the axial air gap in the negative direction of A increases, at the end the flywheel rotor 8 returns to the equilibrium position.

[0044] Die Realisierung des Gleichgewichts des axialen Einzelfreiheitsgrades: siehe Figur 19, wenn der Schwungradrotor 8im axialen einzelnen Freiheitsgrad gestört und sich nach unten abweicht, vergrößert sich der axiale Luftspalt, die axiale Steuerspule 71wird mit Gleichstrom angeschaltet, der durch die axiale Steuerspule 71generierte Magnetkreis ist wie fette durchgezogene Linien und Pfeil gemäß Figur 19dargestellt. Dabei stehen die punktierte Linie und der Pfeil für die Richtung des Vorspannungsmagnetflusses, während die fette durchgezogene Linie und der Pfeil für die Richtung des axialen Steuermagnetflusses steht, wenn die punktierten Linien und die fetten durchgezogenen Linien gleich Richtungen aufweisen, zeigt es an, dass die Magnetflüsse überlagert sind, wenn die Richtungen entgegengesetzt sind, zeigt es an, dass die Magnetflüsse ausgeglichen werden. Daraus kann es herausgefunden werden, dass der gesamte Magnetfluss in axialer Richtung zunimmt, wodurch an dem Schwungradrotor 8eine nach oben gerichtet synthetisierte magnetische Zugkraft generiert wird, so dass der axiale Luftspalt sich verringert, am Ende zehrt der Schwungradrotor 8zur axialen Gleichgewichtsposition zurück. The realization of the equilibrium of the axial individual degrees of freedom: see Figure 19, when the flywheel rotor 8 is disturbed in the axial individual degrees of freedom and deviates downward, the axial air gap increases, the axial control coil 71 is switched on with direct current, the magnetic circuit generated by the axial control coil 71 is shown like bold solid lines and arrows according to FIG. 19. Here, the dotted line and the arrow stand for the direction of the bias magnetic flux, while the bold solid line and the arrow stand for the direction of the axial control magnetic flux, when the dotted lines and the bold solid lines have the same directions, it indicates that the magnetic fluxes are superimposed when the directions are opposite, it indicates that the magnetic fluxes are being balanced. From this it can be found that the total magnetic flux increases in the axial direction, as a result of which an upwardly synthesized magnetic tensile force is generated on the flywheel rotor 8, so that the axial air gap is reduced, at the end the flywheel rotor 8 draws back to the axial equilibrium position.

[0045] Mit dem vorstehenden Inhalt kann die vorliegende Erfindung realisiert werden. Änderungen und Modifikationen, die durch den Fachmann auf diesem Gebiet ohne Abweichung vom Schutzumfang der Ansprüche der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, sollen als vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden. With the above content, the present invention can be realized. Changes and modifications made by those skilled in the art without departing from the scope of the claims of the present invention are intended to be embraced within the scope of the present invention.

Claims

1. Magnetic suspension flywheel energy storage device with virtual shaft for electric vehicles, wherein an outermost part of the device is a housing, and in the housing cavity, a five-degree magnetic bearing, a flywheel rotor (8) and an induction motor are coaxially arranged, and wherein the five-degree of freedom is Magnetic bearing comprises a stationary section and a rotating section, and wherein the induction motor has a motor stator (91) and a rotatable circuit board (92) which is placed coaxially on the outer circumference of the motor stator (91), characterized in that, from bottom to top , the flywheel rotor (8) has a lower ring body (88), a master cylinder (82), an upper ring body (86) and a radially twisted rotor yoke (85), which are connected to one another and have an identical outer diameter, and with the central on the upper surface of the master cylinder (82) a central cylinder body (87) coaxially is closed, and wherein at the center of the upper surface of the central cylinder body (87) an elongated cylinder top (81) is coaxially connected, and the upper end of the elongated cylinder top (81) goes upward coaxially through a stationary portion of the five degrees of freedom magnetic bearing ; and wherein the lower ring body (88) and the central cylinder body (87) are each a solid disk, and wherein the inner diameter of the upper ring body (86) is greater than the inner diameter of the lower ring body (88), and wherein the inner diameter of the lower ring body (88) is larger than the outer diameter of the central cylinder body (87), and wherein an annular groove is formed between the upper ring body (86) and the middle cylinder body (87), and in the annular groove a rotating portion of the five degree of freedom magnetic bearing is embedded coaxially, and wherein between the main cylinder (82) and the lower ring body (88) a cylindrical recess is formed in which the circuit board (92) is embedded coaxially.

2. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 1, characterized in that the stationary portion of the five degrees of freedom magnetic bearing comprises an axial stator (51), a radially twisted stator (61) and a radial permanent magnet (63), the uppermost part of the axial Stator (51) forms an upper fixed disk (511), and wherein an underside of the upper fixed disk (511) is connected by a connecting cylinder ring (512) to an axial stator yoke (513), and wherein the one radially inner side of the lower surface of the axial stator yoke (513) with an axial inner ring stator pole (514), the center of the lower surface with an axial outer ring stator pole (515) and an outer side of the lower surface with an axial peripheral receiving pole (516), and wherein an axial control coil (71) is wound on the axial outer ring stator pole (515); and an annular radial aluminum magnet insulating ring (64), a radial inner stator ring (62), a radial permanent magnet (63) and the radially twisted stator (61) are placed one after the other on an outer side of the axial stator yoke (513) and the axial circumferential receiving pole (516) , and wherein the radial permanent magnet (63) has a magnetization in the radial direction from the inside to the outside; and wherein the radially twisted stator (61) is formed by a radially twisted stator yoke (612), at least one radial stator pole (611), at least one twisted stator pole (613) and a radially twisted receiving pole (614), and wherein the radially twisted stator yoke (612) in Shape of an annular body is formed from its upper end face along the radial direction 3radial stator poles (611) and 3 twisted stator poles (613) extend outward, and wherein the 3 radial stator poles (611) and the 3 twisted stator poles (613) offset along the circumferential direction with a distance are evenly distributed to each other, and wherein from the lower end surface of the radially twisted stator yoke (612) along the radial direction of the radially twisted receiving pole (614) extends outward, and wherein an outer side surface of the radially twisted receiving pole (614) as one along the radial direction outwardly protruding spherical surface is formed, and wherein on the A radial control coil (72) is wound on the radial stator poles (611), while a twisted control coil (73) is wound on the twisted stator poles (613).

3. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 2, characterized in that the upper end of the inner side wall of the radially twisted rotor yoke (85) along the radially inward direction is connected to an upper radially twisted rotor pole (83), the lower end along the inner side wall connected in the radial inward direction to a lower radially twisted rotor pole (84), and wherein the inner surface of the lower radially twisted rotor pole (84) is in the form of an outwardly concave spherical surface. and wherein the radial stator pole (611) and the upper radial rotated rotor pole (83) lie exactly to one another in the radial direction and a radial air gap is provided between the two, and wherein the radially rotated receiving pole (614) and the lower radially rotated rotor pole (84) are exactly to one another lie in the radial direction and an air gap is provided between the two.

4. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 2, characterized in that the rotating portion of the five degrees of freedom magnetic bearing has an axial rotor (54) of the ring body arranged in the annular groove formed between the upper ring body (86) and the central cylinder body (87) comprises, wherein the axial rotor (54) is formed by an axial inner ring rotor pole (541), an axial outer ring rotor pole (543) and an axial rotor yoke (542) which are arranged coaxially to each other, and wherein the upper surface of the axial rotor yoke (542) is respectively connected to the lower surfaces of the axial inner ring rotor pole (541) and the axial outer ring rotor pole (543), and wherein between the axial inner ring rotor pole (541) and the axial outer ring rotor pole (543) a second axial aluminum magnetic isolation ring (56) is embedded; and wherein exactly below the axial inner ring stator pole (514) is an axial inner ring permanent magnet (52) placed on an outer wall of the central cylinder body (87), and exactly below the axial inner ring stator pole (514) the axial inner ring Rotor pole (541) is located, and wherein the axial outer ring rotor pole (543) is located exactly below the axial circumferential receiving pole (516), and wherein an axial outer ring permanent magnet (53) is connected to the lower surface of the axial rotor yoke (542), and wherein between an inner wall of the axial outer ring permanent magnet (53), an inner wall of the axial rotor (54) and an outer wall of the axial inner ring permanent magnet (52), a first axial aluminum magnet insulating ring (55) is embedded, and between an outer wall of the axial Outer ring permanent magnet (53) and the axial rotor (54) a third axial aluminum magnet insulating ring (57) is connected, and wherein the axial inner ring permanent magnet (52) performs magnetization along the axial upward direction, while the axial outer ring permanent magnet (53) performs magnetization along the axial downward direction.

5. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 4, characterized in that an axial air gap is provided between the axial inner ring permanent magnet (52) and the axial inner ring stator pole (514), wherein between the axial inner ring rotor pole (541) and the axial outer ring stator pole (515) an axial air gap is provided, and wherein an axial circumferential receiving air gap is formed between the lower surface of the axial circumferential receiving pole (516) and the outer ring rotor pole (543), and wherein the axial circumferential receiving air gap is larger than the axial air gap is.

6. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 2, characterized in that the housing is designed such that a housing body (12) in the form of a hollow cylinder, an upper end cap (11) and a lower end cap (13) are connected to one another, wherein the upper fixed disk (511) of the axial stator (51) is connected to the upper end cap (11), while the lower end of the motor stator (91) is connected to the lower end cap (13); and wherein in the middle of the upper end cap (11) a cylindrical hole in which an auxiliary bearing (4) is fitted is arranged, wherein the elongated upper cylinder part (81) is led out of the inner hole of the auxiliary bearing 4 with a gap, and above the Auxiliary bearing (4) a radial sensor holder (21) and an axial sensor holder (22) are arranged.

7. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 6, characterized in that on an outer side wall of the housing body (12) along the circumferential direction end cap connection holders (122) are evenly distributed with the same size, between each two end cap connection holders (122) first cooling fins (121) are evenly arranged with the same shape, and wherein on the outer side wall of the housing body (12) between each two first cooling fins (121) four rectangular heat dissipation slots are evenly cut, which are distributed in two rows and two columns and one identical Have shape; and wherein the upper end cap (11) is formed such that an upper disc (111) provided with a central cylindrical hole, a middle ring (112) and a lower ring (113) are connected in series; and wherein second cooling fins (115) are evenly distributed on the upper end surface of the lower disk (113) along the circumferential direction; and wherein third cooling fins (114) are evenly distributed on the upper surface of the upper disk (111) along the circumferential direction; and no cylindrical hole is provided in the center of the lower end cap (13).

8. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 2, characterized in that the axial inner ring stator pole (514) is flush with the lower surface of the axial stator (51), in the center of which the axial outer ring stator pole (515) is located wherein the lower surface of the axial peripheral receiving pole (516) is higher than the lower surfaces of the axial inner ring stator pole (514), and the axial outer ring stator pole (515), and wherein the upper fixed disc (511), the connecting cylinder ring ( 512), the axial stator yoke (513) and the axial inner ring stator pole (514) each have an identical inner diameter, and wherein the outer diameter of the upper fixed disk (511) is greater than the outer diameter of the axial stator yoke (513), and wherein the The outer diameter of the axial stator yoke (513) is greater than the outer diameter of the connecting cylinder ring (512), and wherein the outer diameter of the connecting cylinder ring (512) is equal to the outer diameter of the axial inner ring stator pole (514), and wherein the outer diameter of the circumferential receiving pole (516) is equal to the outer diameter of the axial stator yoke (513).

9. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 4, characterized in that the upper surfaces of the axial inner ring rotor pole (541) and the axial outer ring rotor pole (543) are flush with one another, the inner diameter of the axial rotor yoke (542) being equal to that Is the inner diameter of the axial inner ring rotor pole (541), wherein the outer diameter of the axial rotor yoke (542) is equal to the outer diameter of the axial outer ring rotor pole (543).

10. Magnetic suspension flywheel energy storage device according to claim 2, characterized in that the axial control coil (71) is connected to direct current, wherein the radial control coil (72) is connected to three-phase alternating current, and wherein the twisted control coil (73) is connected to direct current .