CN208623464U - 一种用于车辆的飞轮电池 - Google Patents

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田萌
杨林
韦虹
李双清
李军
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Abstract

本实用新型提供了一种用于车辆的飞轮电池，属于车辆领域。该飞轮电池包括：真空室，其内部具有空腔；和飞轮电机，位于所述真空室的所述空腔内，其中，所述飞轮电机包括同轴设置的一个电机转子和两个电机定子，所述两个电机定子分别以相同的轴向距离对称布置于所述电机转子的沿其轴向的两侧。本实用新型的飞轮电池的充电、放电过程更稳定。

Description

一种用于车辆的飞轮电池
技术领域
本实用新型涉及车辆领域，特别是涉及一种用于车辆的飞轮电池。
背景技术
要使混动车型处于良好的工作状态，必须采用能进行大电流充放电且具有高比功率、长寿命、低损耗的储能装置。飞轮电池具有储能密度高、体积小、质量轻、充电快、寿命长、无任何废气废料污染等特点，能够长时间稳定储能，特别适合电动汽车或混合动力汽车等新能源车辆。
现有技术中的飞轮电池通常设置成电机定子位于中间，在电机定子的两侧分别设置有电机转子，电机转子上贴有永磁体。
但是，现有技术中的飞轮电池的布置形式在高转速、大磁力的工况下，电机转子容易向电机定子倾斜，影响电机定子与电机转子间气隙大小，导致磁通密度不均衡，使得气隙磁场不稳定，导致放电或充电不稳定。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是要提供一种充、放电过程更稳定的飞轮电池。
本实用新型的另一个目的是要提高飞轮电池的飞轮电机高速运转时的效率。
特别地，本实用新型提供了一种用于车辆的飞轮电池，包括：
真空室，其内部具有空腔；和
飞轮电机，位于所述真空室的所述空腔内，其中，
所述飞轮电机包括同轴设置的一个电机转子和两个电机定子，所述两个电机定子分别以相同的轴向距离对称布置于所述电机转子的沿其轴向的两侧。
可选地，所述飞轮电机为盘式电机，所述电机转子和所述电机定子均呈中心有设置圆孔的圆盘形。
可选地，所述转子还包括：
第一永磁体组和第二永磁体组，所述第一永磁体组和所述第二永磁体组均包括沿同一圆周均匀布置的多个永磁体；
且所述电机转子具有分别面向两个所述电机定子的顶面和底面，所述第一永磁体组布置于所述顶面且所述第一永磁体组的圆心与所述电机转子的轴线重合，所述第二永磁体组布置于所述底面且所述第二永磁体组的圆心与所述电机转子的轴线重合。
可选地，多个所述永磁体配置成形成轴向磁通。
可选地，所述飞轮电机还包括：
转轴，所述电机转子套设于所述转轴的中间位置。
可选地，所述飞轮电机还包括：
第一轴承和第二轴承，分别设置于所述转轴的两端，用于支撑所述转轴。
可选地，所述第一轴承和所述第二轴承为磁悬浮轴承。
可选地，所述飞轮电机还包括：
连接件，位于所述电机定子的外圆周表面处，用于将所述电机定子固定于所述真空室的内壁上。
可选地，所述真空室呈空心圆柱形，具有形成所述空腔的上圆板部、下圆板部和圆周侧部。
可选地，所述真空室的下圆板部处设有贯穿其的抽真空口。
本实用新型的飞轮电池的飞轮电机包括一个电机转子和两个电机定子，两个电机定子分别以相同的轴向距离对称布置于所述电机转子的沿其轴向的两侧。本实施例通过采用中间电机转子、两侧电机定子，且两侧电机定子对称布置于电机转子的两侧的布置形式，使得电机转子两侧的气隙均衡、磁感应密度均匀，使得飞轮电池的充电放电过程稳定。
进一步地，电机定子的铁芯采用软磁复合材料(SMC材料)，这种材料的高频耗损小，能够提升飞轮电机在高速运转时的效率，增强飞轮电池的储能容量。
根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本实用新型一个实施例的飞轮电池的结构示意图；
图2是根据本实用新型一个实施例的转子的结构示意图；
图3是根据本实用新型一个实施例的飞轮电池的磁通示意图。
具体实施方式
图1是根据本实用新型一个实施例的飞轮电池的结构示意图。如图1所示，本实施例提供了一种用于车辆的飞轮电池100，其一般性地可以包括真空室10和飞轮电机20。真空室10的内部具有空腔11。飞轮电机20位于真空室10的空腔11内，其中，飞轮电机20包括同轴设置的一个电机转子21和两个电机定子22，两个电机定子22分别以相同的轴向距离对称布置于电机转子21的沿其轴向的两侧。
本实施例的飞轮电池100的飞轮电机20包括一个电机转子21和两个电机定子22，两个电机定子22分别以相同的轴向距离对称布置于电机转子21的沿其轴向的两侧。本实施例通过采用中间电机转子21、两侧电机定子22，且两侧电机定子22对称布置于电机转子21的两侧的布置形式，使得电机转子21两侧的气隙均衡、磁感应密度均匀，使得飞轮电池100的充电放电过程稳定。
一个实施例中，飞轮电机20为盘式电机，电机转子21和电机定子22均呈中心设置有圆孔的圆盘形。
图2是根据本实用新型一个实施例的转子的结构示意图。另一个实施例中，如图1所示，转子21还包括第一永磁体组23和第二永磁体组24，第一永磁体组23和第二永磁体组24均包括沿同一圆周均匀布置的多个永磁体201(参见图2)。电机转子21具有分别面向两个电机定子22的顶面211和底面212，第一永磁体组23布置于顶面211且第一永磁体组23的圆心与电机转子21的轴线重合，第二永磁体组24布置于底面212且第二永磁体组24的圆心与电机转子21的轴线重合。
通常，第一永磁体组23和第二永磁体组24的多个永磁体沿电机转子21的轴向的投影是一一对齐的。
图3是根据本实用新型一个实施例的飞轮电池的磁通示意图。一个实施例中，多个永磁体201配置成形成轴向磁通。如图3所示，第一永磁体组23的一个永磁体201的N极出发的磁通穿过电机转子21和电机定子22之间的气隙，进入相邻的永磁体201的S极，再通过对称路径回到出发的磁极形成闭合磁路。
如图1所示，另一个实施例中，飞轮电机20还包括转轴25，电机转子21套设于转轴25的中间位置。即圆盘式的电机转子21套设于转轴25的正中间位置，电机转子21的上下两侧对称布置有两个圆盘式的电机定子22。
一个实施例中，如图1所示，飞轮电机20还包括第一轴承26和第二轴承27，分别设置于转轴25的两端，用于支撑转轴25。可选地，第一轴承26和第二轴承27为磁悬浮轴承。
另一个实施例中，如图1所示，飞轮电机20还包括连接件28，位于电机定子22的外圆周表面处，用于将电机定子22固定于真空室10的内壁上。
一个实施例中，电机定子22的铁芯采用软磁复合材料(SMC材料)，这种材料的高频耗损小，能够提升飞轮电机20在高速运转时的效率，增强飞轮电池100的储能容量。
一个实施例中，如图1所示，真空室10呈空心圆柱形，具有形成空腔11的上圆板部12、下圆板部13和圆周侧部14。本实施例的真空室10的空腔11呈封闭的圆柱形，该圆柱形的真空室10很好地包围在飞轮电机20的外部。在其他未示出的实施例中，真空室10也可以是其他立体形状，例如带空腔11的立方体等，只要其内部的空间能够放置飞轮电机20即可，在此对真空室10的具体形状不做限定。
如图1所示，一个实施例中，真空室10的下圆板部13处设有贯穿其的抽真空口131。抽真空设备的抽真空头穿过该抽真空口131对真空室10进行抽真空。在其他未示出的实施例中，抽真空口131也可以设置在真空室10的其他部位，能够方便抽真空即可。
本实用新型的飞轮电池100有三种工作模式：
充电模式：飞轮电池100系统在充电时，给电机定子22上的线圈(未示出)通电，由外界电能驱动飞轮电机20，电机转子21加速旋转，达到设计的最高转速，储存能量，此时的飞轮电机20作电动机使用。
保持模式：此过程电机转子21高速旋转，储存动能。在电机转子21达到一定转速后转入低压模式，由外部的电力电子装置提供低压，维持飞轮电池100储能能量的待机损耗为最小水平，维持电机转子21的转速。
放电模式：该过程中电机定子22上的线圈断电，电机转子21施加转矩，通过电力电子装置向外界输出电能，电机转子21的转速不断下降，此时的飞轮电机20作发电机使用。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的飞轮电池，其特征在于，包括：
真空室，其内部具有空腔；和
飞轮电机，位于所述真空室的所述空腔内，其中，
所述飞轮电机包括同轴设置的一个电机转子和两个电机定子，所述两个电机定子分别以相同的轴向距离对称布置于所述电机转子的沿其轴向的两侧。
2.根据权利要求1所述的飞轮电池，其特征在于，
所述飞轮电机为盘式电机，所述电机转子和所述电机定子均呈中心设置有圆孔的圆盘形。
3.根据权利要求2所述的飞轮电池，其特征在于，所述转子还包括：
第一永磁体组和第二永磁体组，所述第一永磁体组和所述第二永磁体组均包括沿同一圆周均匀布置的多个永磁体；
且所述电机转子具有分别面向两个所述电机定子的顶面和底面，所述第一永磁体组布置于所述顶面且所述第一永磁体组的圆心与所述电机转子的轴线重合，所述第二永磁体组布置于所述底面且所述第二永磁体组的圆心与所述电机转子的轴线重合。
4.根据权利要求3所述的飞轮电池，其特征在于，
多个所述永磁体配置成形成轴向磁通。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的飞轮电池，其特征在于，所述飞轮电机还包括：
转轴，所述电机转子套设于所述转轴的中间位置。
6.根据权利要求5所述的飞轮电池，其特征在于，所述飞轮电机还包括：
第一轴承和第二轴承，分别设置于所述转轴的两端，用于支撑所述转轴。
7.根据权利要求6所述的飞轮电池，其特征在于，
所述第一轴承和所述第二轴承为磁悬浮轴承。
8.根据权利要求5所述的飞轮电池，其特征在于，所述飞轮电机还包括：
连接件，位于所述电机定子的外圆周表面处，用于将所述电机定子固定于所述真空室的内壁上。
9.根据权利要求1所述的飞轮电池，其特征在于，
所述真空室呈空心圆柱形，具有形成所述空腔的上圆板部、下圆板部和圆周侧部。
10.根据权利要求9所述的飞轮电池，其特征在于，
所述真空室的下圆板部处设有贯穿其的抽真空口。
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