CN211209493U - 磁悬浮飞轮储能装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于磁悬浮储能设备技术领域，尤其涉及一种磁悬浮飞轮储能装置，磁悬浮飞轮储能装置包括：外壳；飞轮转子；磁轴承及电机的定子和转子；上保护组件，包括上保护轴承和上锥形件，上锥形件内表面具有圆柱面和锥面；下保护组件，包括下保护轴承和下锥形件，下锥形件内表面具有圆柱面和锥面；驱动器，与磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；断电或飞轮转子失控时，驱动器驱动上锥形件移动至第二位置，芯轴两端的锥形面分别与上锥形件和下锥形件的锥形面贴触抵紧。断电或飞轮转子失控的情况下，驱动器驱动上锥形件从第一位置移动至第二位置，上锥形件和下锥形件的锥形面分别与芯轴两端的锥形面贴触抵紧，使飞轮转子重新定心，不产生偏轴旋转。

Description

磁悬浮飞轮储能装置

技术领域

本申请属于磁悬浮储能设备技术领域，尤其涉及一种磁悬浮飞轮储能装置。

背景技术

磁悬浮飞轮储能系统是将电能存储为动能并从存储的动能中产生电能的装置。磁悬浮飞轮储能系统应用范围很广，可以应用在汽车和航天邻域这种移动平台，也可以应用在UPS电源太阳能和风力发电系统电量存储这种固定平台上。

在磁悬浮储能系统中，转子与保护轴承之间存在间隙。磁悬浮轴承工作过程中，转子一直在该间隙中高速旋转。转子若能一直居中旋转，磁轴承能将损耗和振动降到最低，但若发生严重的飞轮偏心或动力源中断，磁悬浮轴承可能无法保持悬浮状态并可能突然失效，飞轮转子与保护轴承发生碰撞，极有可能损坏系统零部件。为了最大程度减少由于故障而导致系统零部件损坏，需沿飞轮转子轴线方向上放置滚动轴承作为保护轴承，这样，在飞轮失稳时，转子在保护轴承上旋转，保证系统的重要部件不发生损坏。

在磁悬浮轴承发生故障时，转子会跌落在保护轴承上并在其上产生陀螺力矩和极高的分布不均匀的旋转力矩。这两种力矩不仅会缩短保护轴承的寿命，还会对转子产生额外的应力，导致转子发生损坏断裂的现象。传统的保护轴承在紧急情况中虽然有所帮助，但不能防止不均匀的旋转力矩和陀螺力矩产生。传统的保护轴承在磁悬浮储能系统不工作不能将转子固定在中心位置，转子倾斜地依靠在保护轴承上面。在长途搬运过程中，极易发生晃动，造成转子和保护轴承的损坏。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种磁悬浮飞轮储能装置，旨在解决现有技术中的飞轮在发生故障或失效时，产生分布不均匀的旋转力矩会缩短保护轴承的寿命，导致转子损坏断裂的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种磁悬浮飞轮储能装置，包括：

外壳；

飞轮转子，收容于所述外壳内，包括芯轴和安装于芯轴上的飞轮；

磁轴承及电机的定子和转子，所述磁轴承套设在所述芯轴外，所述电机的定子与所述外壳固定，所述电机的转子与所述芯轴固定，所述芯轴的上下两端分别具有锥形面；

上保护组件，与所述外壳连接，包括上保护轴承和连接于上保护轴承内圈的上锥形件，所述上锥形件套设于所述芯轴的上端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；

下保护组件，与所述外壳连接，包括下保护轴承和连接于下保护轴承内圈的下锥形件，所述下锥形件套设于所述芯轴的下端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；

驱动器，与所述外壳连接，且与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；

其中，所述驱动器能驱动所述上锥形件在第一位置和第二位置之间往复移动，所述磁悬浮飞轮储能装置正常工作时，所述上保护组件位于所述第一位置，所述芯轴的上下两端分别倾斜地抵靠在所述上锥形件和下锥形件的圆柱面上；所述磁悬浮飞轮储能装置断电或所述飞轮转子失控时，所述驱动器驱动所述上锥形件从所述第一位置向下移动至所述第二位置，所述芯轴上两端的锥形面分别与所述上锥形件和下锥形件的锥形面贴触抵紧。

进一步地，所述外壳内设有与所述驱动器通讯连接的位移传感器，所述位移传感器用于检测所述芯轴轴向和径向的偏移状态且将检测信息发送至所述驱动器，所述驱动器在所述位移传感器检测到所述芯轴轴向和/或径向的偏移量超过预设值时驱动所述上锥形件移动至所述第二位置。

进一步地，所述驱动器包括磁轭组件和弹性件，所述磁轭组件与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；通电时，所述磁轭组件压缩所述弹性件，所述上锥形件位于所述第一位置；断电时或所述飞轮转子失控时，所述弹性件抵推所述上锥形件，使所述上锥形件从所述第一位置移动至所述第二位置。

进一步地，所述弹性件为弹簧、弹片、柔性缓冲层或活塞。

进一步地，所述磁轭组件包括上磁极板和下磁极板，所述上磁极板和下磁极板之间围成容置腔，所述容置腔中设有线圈；通电时，所述弹性件被压缩于所述上磁极板和下磁极板之间，所述上锥形件位于所述第一位置；断电时或所述飞轮转子失控，所述弹性件抵推所述下磁极板，进而抵推所述上锥形件移动至所述第二位置。

进一步地，所述上保护组件还包括与所述芯轴同轴布设的上支座和轴向位移滑块，所述轴向位移滑块套固在所述上保护轴承外，所述上支座与所述外壳连接，所述上支座形成有容置所述上保护轴承、上锥形件及轴向位移滑块的凹槽，所述弹性件抵推所述下磁极板时，所述下磁极板抵推所述轴向位移滑块在所述凹槽中沿轴向方向下移动，进而带动所述上保护轴承和上锥形件向下移动。

进一步地，所述芯轴的上端套设有上保护套，所述上保护套的外表面形成有分别与所述上锥形件的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面，所述芯轴的下端套设有下保护套，所述下保护套的外表面形成有分别与所述下锥形件的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面；所述上锥形件移动至所述第二位置时，所述上锥形件的圆柱面与所述上保护套的圆柱面之间具有间隙，所述下锥形件的圆柱面与所述下保护套的圆柱面之间具有间隙。

进一步地，所述上锥形件的外表面与所述上保护轴承的内圈过盈配合，所述上锥形件内表面的底端形成有向下方渐阔的锥形面，所述上保护套与芯轴之间过盈配合，所述上保护套外表面底端形成有向下方渐阔的锥形面，所述上锥形件底端具有向外延伸的凸肩，所述上保护轴承内圈的下端面抵靠在该凸肩的上端面上。

进一步地，所述下保护套的内表面与所述芯轴之间过盈配合，所述下保护套的上端向外延伸形成有凸肩，所述下保护套外表面靠近底端处形成有圆柱面，所述下保护套外表面与该凸肩的下表面之间形成锥形面；所述下锥形件的外表面与所述下保护轴承的内圈过盈配合，所述下锥形件的内表面形成有圆柱面，所述下锥形件内表面的顶端形成向上渐阔的锥形面，所述下锥形件顶端形成有向外延伸的挡肩，所述挡肩的下端面抵靠在所述下保护轴承内圈的上端面上，所述挡肩与所述下保护套的凸肩之间具有间隔。

进一步地，所述磁悬浮飞轮储能装置还包括套设在所述芯轴上端的轴径一体化磁轴承，以及套设在所述芯轴下端的径向磁轴承。

本申请的有益效果：本申请的磁悬浮飞轮储能装置，设有上保护组件、下保护组件及驱动器，通电正常工作时，飞轮转子能够一直绕装置的几何中心轴旋转；断电或飞轮转子失控的情况下，驱动器驱动上锥形件从第一位置移动至第二位置，上锥形件和下锥形件的锥形面分别与芯轴两端的锥形面贴触抵紧，从而锁紧芯轴，使飞轮转子重新定心，不产生偏轴旋转，防止飞轮转子的芯轴和保护轴承之间产生不均匀的旋转力矩和陀螺力矩，减少了零部件的碰撞损坏，提升上下两端保护轴承的寿命；同时，磁悬浮飞轮储能装置能适于长途搬运，飞轮转子不会在外壳中晃动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的磁悬浮飞轮储能装置的立体结构示意图；

图2为图1所示磁悬浮飞轮储能装置的纵剖视图；

图3为图1所示磁悬浮飞轮储能装置移出外壳的纵剖视图；

图4为图2所示磁悬浮飞轮储能装置中装配于芯轴上端部件的纵剖视图；

图5为图2所示磁悬浮飞轮储能装置中装配于芯轴下端部件的纵剖视图；

图6为图1所示磁悬浮飞轮储能装置的爆炸示意图；

图7为图2所示磁悬浮飞轮储能装置中驱动器的爆炸示意图。

其中，图中各附图标记：

100-外壳；200-飞轮转子；310-轴径一体化磁轴承；320-径向磁轴承；400-电机；410-定子；420-转子；500-上保护组件；600-下保护组件；700-驱动器；800-位移传感器；810-上位移传感器；820-下位移传感器；110-中壳；120-轴承座；130-底座；140-固定座；210-芯轴；220-飞轮；230-上保护套；231-锥形面；240-下保护套；250-上端盖；241-锥形面；510-上保护轴承；520-上锥形件；530-轴向位移滑块；540-上支座；541-凹槽；610-下保护轴承；620-下锥形件；630-下端盖；710-上磁极板；711-环形槽；720-下磁极板；730-线圈；740-弹性件；741-波形弹簧；750-垫片；760-磁极板座。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1～3所示，本申请实施例提供的磁悬浮飞轮储能装置，包括外壳100、飞轮转子200、磁轴承300、电机400的定子410和转子420、上保护组件500、下保护组件600和驱动器700。飞轮转子200包括芯轴210和固定于芯轴210上的飞轮220；磁轴承、电机400的定子410和转子420、飞轮220、芯轴210、上保护组件500、下保护组件600和驱动器700同轴布设。磁轴承300套设在芯轴210外，电机400的定子410与外壳100固定，电机400的转子420与芯轴210固定，芯轴210的上下两端分别具有锥形面，该锥形面可以是一体形成于芯轴210的外表面，也可以是通过套设在芯轴210上的保护件形成的。上保护组件500包括上保护轴承510和连接于上保护轴承510内圈的上锥形件520，上锥形件520套设于芯轴210的上端，上锥形件520具有相连接的圆柱面和锥形面；下保护组件600与外壳100固定，下保护组件600包括下保护轴承610和连接于下保护轴承610内圈的下锥形件620，下锥形件620套设于芯轴210的下端，下锥形件620具有相连接的圆柱面和锥形面。

驱动器700与外壳100连接，驱动器700与磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接，两者通用一套供电系统。驱动器700能驱动上锥形件520在第一位置和第二位置之间往复移动。

结合参考图2、图4及图5，通电且磁悬浮飞轮储能装置正常工作时，上锥形件520位于第一位置，上锥形件520位于非工作位置，芯轴210上端倾斜地倚靠在上锥形件520的圆柱面上，芯轴210下端倾斜地倚靠在下锥形件620的圆柱面上，上锥形件520和下锥形件620的锥形面均与芯轴210的锥形面具有间隙。磁悬浮飞轮储能装置准备悬浮时，驱动器700通电驱动上锥形件520移动到非工作位置，上、下保护组件600与飞轮转子200分离，磁悬浮飞轮储能装置可以正常位置标定、悬浮和升速。

断电时，驱动器700驱动上锥形件520从第一位置移动至位于第二位置，上锥形件520处于工作位置，此时上锥形件520的锥形面与芯轴210上端配合的锥形面接触，下锥形件620的锥形面与芯轴210下端配合的锥形面接触，芯轴210稳定地保持于整个装置的几何旋转轴上，能适于磁悬浮飞轮储能装置的长途搬运，飞轮转子200不会在外壳100中晃动。

也就是说，当磁悬浮飞轮储能装置出现飞轮转子200大幅度偏移，磁轴承300即将失效和系统突然断电情况时，上锥形件520在驱动器700作用下，迅速移动至第二位置，让芯轴210和上、下锥形件620接触，芯轴210能够重新定心，在整个装置的几何旋转轴上旋转，并且可以一直旋转到静止为止。飞轮转子200在整个装置的几何旋转轴上旋转，能够防止飞轮转子200的芯轴210在上下保护轴承610内反复晃动撞击，防止作用在保护轴承上产生不均匀的旋转力矩和陀螺力矩，减少零部件的碰撞损坏，提升保护轴承的寿命。

本实施例提供的磁悬浮飞轮储能装置，设有上保护组件500、下保护组件600及驱动器700，通电正常工作时，飞轮转子200能够一直绕装置的几何中心轴旋转；断电或飞轮转子200失控的情况下，驱动器700驱动上锥形件520从第一位置移动至第二位置，上锥形件520和下锥形件620的锥形面分别与芯轴210两端的锥形面贴触抵紧，从而锁紧芯轴210，使飞轮转子200重新定心，不产生偏轴旋转，防止飞轮转子200的芯轴210和保护轴承之间产生不均匀的旋转力矩和陀螺力矩，减少了零部件的碰撞损坏，提升上下两端保护轴承的寿命；同时，磁悬浮飞轮储能装置能适于长途搬运，飞轮转子200不会在外壳100中晃动。

如图1、图2及图6所示，外壳100包括同轴布设的中壳110、轴承座120和底座130，中壳110内部中空、整体呈环状且上下两端开口，飞轮220大致对应中壳110的中央位置布设，轴承座120连接于中壳110的上端，底座130连接于中壳110的下端。底座130底面通过紧固件连接有固定座140，底座130开设有呈环向布设的多个扇形孔，固定座140的顶面对应各扇形孔的位置凸设有适配的扇形块，扇形块适配卡入扇形孔内。固定座140横截面的面积大于底座130横截面的面积，固定座140开设有安装孔，以通过连接件将磁悬浮飞轮储能装置安装于外部设备上。

在一实施例中，外壳100内设有与驱动器700通讯连接的位移传感器800，800位移传感器用于检测芯轴210轴向和径向的偏移状态且将检测信息发送至驱动器700，位移传感器800检测到芯轴210轴向和/或径向的偏移量超过预设值时，驱动器700驱动上锥形件520移动至第二位置。这样，当磁悬浮飞轮储能装置出现飞轮转子200大幅度偏移，或磁轴承即将失效和系统突然断电情况时，位移传感器800会发送检测信息至驱动器700，此时驱动器700驱动上锥形件520轴向向下移动至第二位置，上保护轴承510随着上锥形件520一起移动，上下两端的锥形面锁紧芯轴210，使芯轴210重新定心，在整个装置的几何旋转轴上旋转，避免了芯轴210反复撞击两端的保护轴承。

在一实施方式中，如图2、图3所示，800位移传感器设置有两个，包括上位移传感器810和下位移传感器820，上位移传感器810与轴承座120固定，下位移传感器820与底座130固定，通过上下两个位移传感器的同时检测，能更为准确地检测出芯轴210的偏移情况，以提高设备运行的可靠性。电机400的定子410的一端通过转接件与下位移传感器820连接，实现与外壳100的相对固定，电机400的转子420固定在飞轮220的底面，转子420包括内转子铁芯和外转子铁芯，定子410插入内转子铁芯和外转子铁芯之间，定子410与内转子铁芯和外转子铁芯之间形成磁间隙。

在一实施例中，驱动器700包括磁轭组件，磁轭组件与磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接，断电时，弹性件740伸展，弹性件740与上保护组件500相抵，此时上锥形件520的锥形面与芯轴210上端的锥形面相抵，下锥形件620的锥形面与芯轴210下端的锥形面相抵，飞轮转子200相对于外壳100固定，飞轮转子200不会发生晃动。

在一实施例中，如图4、图7所示，磁轭组件包括上磁极板710和下磁极板720，上磁极板710和下磁极板720之间围成有容置腔，容置腔中设有线圈730，线圈730通电时，两个磁极板相互吸引，两者距离减小，其中发生移动的磁极板对弹性件740进行压缩；线圈730断电时，两个磁极板复位至原始位置，此时弹性件740与上保护组件500相抵，上保护组件500的上锥形定位发生移动，其锥形面与芯轴210上端的锥形面相接触。

在一实施方式中，如图4、图6及图7所示，上磁极板710的底面凹陷形成有环形槽711，下磁极板720与环形槽711围成适配容置线圈730的容置腔；上磁极板710和下磁极板720的内侧分别形成有环形的定位台阶，弹性件740采用层叠在一起的多层波形弹簧741，波形弹簧741的外径适配于上磁极板710的内径，位于最顶部的波形弹簧741放置有垫片750，垫片750与上磁极板710内侧的定位台阶相抵，多层波形弹簧741位于上磁极板710和下磁极板720之间。

在一实施例中，弹性件740为弹簧、弹片、柔性缓冲层或活塞，可以理解地，弹性件740还可以是其它具有快速响应特点的动力装置。在一实施方式中，弹性件740采用卷绕多圈而成的波形弹簧741，波形弹簧741是金属薄圆环上具有若干峰谷的弹性元件，其适用于载荷和变形量均不大和受较小安装空间制约的应用；如图4、图7所示，弹性件740还可以采用层叠在一起的多层波形弹簧741，位于最顶部的波形弹簧741放置有适配上磁极板710内侧定位台阶的垫片750。

在一实施例中，如图2、图4所示，上保护组件500还包括与芯轴210同轴布设的上支座540和轴向位移滑块530，轴向位移滑块530套固在上保护轴承510外。上支座540与外壳100连接，具体上支座540与外壳100的轴承座120连接固定；上支座540内形成有容置上保护轴承510、上锥形件520及轴向位移滑块530的凹槽541。弹性件740抵推下磁极板720时，下磁极板720抵推轴向位移滑块530在凹槽541中沿轴向方向下移动，进而带动上保护轴承510和上锥形件520向下移动。

如图1、图3及图4所示，驱动器700还包括磁极板座760，磁极板座760下端的周缘与上支座540连接固定，磁极板座760的底面开设有用于容置上磁极板710、下磁极板720的容置槽。

在一实施例中，如图3、图4所示，芯轴210的上端套设有上保护套230，上保护套230的外表面形成有分别与上锥形件520的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面，上锥形件520的圆柱面与上保护套230的圆柱面之间具有间隙。上保护套230的顶端可设有上端盖250，该上端盖250封闭上保护套230顶部的开口，如此将芯轴210顶端外露的面遮盖，避免外界粉尘或异物的进入。

如图3、图5所示，芯轴210的下端套设有下保护套240，下保护套240的外面形成有分别与下锥形件620的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面，下锥形件620的圆柱面与下保护套240的圆柱面之间具有间隙。下保护组件600还可包括有下端盖630，下端盖630开设有供芯轴210下端穿过的过孔，下端盖630与底座130的底面连接固定；底座130开设有供下保护套240穿过的通孔，下保护轴承610的外圈与底座130的通孔孔壁过盈配合。

具体地，如图4所示，上锥形件520的外表面与上保护轴承510的内圈过盈配合，上保护套230外表面底端形成有向下方渐阔的锥形面231，上锥形件520的内表面的圆柱面的长度小于上保护套230外表面的圆柱面的长度，上锥形件520内表面的底端形成有向下方渐阔的锥形面，该锥形面的倾斜角度与上保护套230外表面底端的锥形面231相匹配；上锥形件520底端具有向外延伸的凸肩，上保护轴承510内圈的下端面抵靠在该凸肩的上端面上，借助该凸肩定位；上保护套230与芯轴210之间过盈配合，芯轴210的上端形成有轴肩，上保护套230的下端面抵靠在该轴肩上，借助该轴肩定位；轴向位移滑块530与上保护轴承510的外圈过盈配合，轴向位移滑块530能带动上保护轴承510及上锥形件520在上支座540内上下移动，轴向位移滑块530顶端具有向内延伸的挡肩，该挡肩的下端面抵靠在上保护轴承510外圈的上端面上，借助该挡肩定位。

如图5所示，下保护套240的内表面与芯轴210之间过盈配合，下保护套240的上端向外延伸形成有凸肩，下保护套240外表面靠近底端的位置形成有圆柱面，下保护套240外表面与该凸肩的下表面之间形成锥形面241；下锥形件620的外表面与下保护轴承610的内圈过盈配合，下锥形件620的内表面形成有圆柱面，该圆柱面的长度小于下保护套240外壁面的圆柱面的长度，下锥形件620内表面的顶端形成向上渐阔的锥形面，该锥形面的倾斜角度与下保护套240的锥形面241的倾斜角度相匹配，下锥形件620顶端形成有向外延伸的挡肩，该挡肩的下端面抵靠在下保护轴承610内圈的上端面上，该挡肩与下保护套240的凸肩之间具有间隔，下保护轴承610外圈的下端面抵靠在下端盖630的顶面上。

在一实施例中，上保护轴承510和下保护轴承610均可采用角接触球轴承、深沟球轴承或圆柱滚子轴承。在一实施方式中，如图3所示，上保护轴承510采用角接触球轴承，下保护轴承610采用深沟球轴承。

在一实施例中，如图2、图3所示，磁轴承300包括套设在芯轴210外的轴径一体化磁轴承310和径向磁轴承320，轴径一体化磁轴承310靠近芯轴210的上端，轴径一体化磁轴承310的外圈与轴承座120固定，径向磁轴承320靠近芯轴210的下端，两种磁轴承的设置可使芯轴210工作时处于悬浮的状态。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：包括：

外壳；

飞轮转子，包括芯轴和安装于芯轴上的飞轮；

磁轴承及电机的定子和转子，所述磁轴承套设在所述芯轴外，所述电机的定子与所述外壳固定，所述电机的转子与所述芯轴固定，所述芯轴的上下两端分别具有锥形面；

上保护组件，与所述外壳连接，包括上保护轴承和连接于上保护轴承内圈的上锥形件，所述上锥形件套设于所述芯轴的上端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；

下保护组件，与所述外壳连接，包括下保护轴承和连接于下保护轴承内圈的下锥形件，所述下锥形件套设于所述芯轴的下端且内表面具有相连接的圆柱面和锥面；

驱动器，与所述外壳连接，且与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；

其中，所述驱动器能驱动所述上锥形件在第一位置和第二位置之间往复移动，所述磁悬浮飞轮储能装置正常工作时，所述上保护组件位于所述第一位置，所述芯轴的上下两端分别倾斜地抵靠在所述上锥形件和下锥形件的圆柱面上；所述磁悬浮飞轮储能装置断电或所述飞轮转子失控时，所述驱动器驱动所述上锥形件从所述第一位置向下移动至所述第二位置，所述芯轴上两端的锥形面分别与所述上锥形件和下锥形件的锥形面贴触抵紧。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述外壳内设有与所述驱动器通讯连接的位移传感器，所述位移传感器用于检测所述芯轴轴向和径向的偏移状态且将检测信息发送至所述驱动器，所述驱动器在所述位移传感器检测到所述芯轴轴向和/或径向的偏移量超过预设值时驱动所述上锥形件移动至所述第二位置。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述驱动器包括磁轭组件和弹性件，所述磁轭组件与所述磁悬浮飞轮储能装置的供电结构电连接；通电时，所述磁轭组件压缩所述弹性件，所述上锥形件位于所述第一位置；断电时或所述飞轮转子失控时，所述弹性件抵推所述上锥形件，使所述上锥形件从所述第一位置移动至所述第二位置。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述弹性件为弹簧、弹片、柔性缓冲层或活塞。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述磁轭组件包括上磁极板和下磁极板，所述上磁极板和下磁极板之间围成容置腔，所述容置腔中设有线圈；通电时，所述弹性件被压缩于所述上磁极板和下磁极板之间，所述上锥形件位于所述第一位置；断电时或所述飞轮转子失控，所述弹性件抵推所述下磁极板，进而抵推所述上锥形件移动至所述第二位置。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述上保护组件还包括与所述芯轴同轴布设的上支座和轴向位移滑块，所述轴向位移滑块套固在所述上保护轴承外，所述上支座与所述外壳连接，所述上支座形成有容置所述上保护轴承、上锥形件及轴向位移滑块的凹槽，所述弹性件抵推所述下磁极板时，所述下磁极板抵推所述轴向位移滑块在所述凹槽中沿轴向方向下移动，进而带动所述上保护轴承和上锥形件向下移动。

7.根据权利要求1～6任一项所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述芯轴的上端套设有上保护套，所述上保护套的外表面形成有分别与所述上锥形件的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面，所述芯轴的下端套设有下保护套，所述下保护套的外表面形成有分别与所述下锥形件的圆柱面和锥形面匹配的圆柱面和锥形面；所述上锥形件移动至所述第二位置时，所述上锥形件的圆柱面与所述上保护套的圆柱面之间具有间隙，所述下锥形件的圆柱面与所述下保护套的圆柱面之间具有间隙。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述上锥形件的外表面与所述上保护轴承的内圈过盈配合，所述上锥形件内表面的底端形成有向下方渐阔的锥形面，所述上保护套与芯轴之间过盈配合，所述上保护套外表面底端形成有向下方渐阔的锥形面，所述上锥形件底端具有向外延伸的凸肩，所述上保护轴承内圈的下端面抵靠在该凸肩的上端面上。

9.根据权利要求7所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述下保护套的内表面与所述芯轴之间过盈配合，所述下保护套的上端向外延伸形成有凸肩，所述下保护套外表面靠近底端处形成有圆柱面，所述下保护套外表面与该凸肩的下表面之间形成锥形面；所述下锥形件的外表面与所述下保护轴承的内圈过盈配合，所述下锥形件的内表面形成有圆柱面，所述下锥形件内表面的顶端形成向上渐阔的锥形面，所述下锥形件顶端形成有向外延伸的挡肩，所述挡肩的下端面抵靠在所述下保护轴承内圈的上端面上，所述挡肩与所述下保护套的凸肩之间具有间隔。

10.根据权利要求1～6任一项所述的磁悬浮飞轮储能装置，其特征在于：所述磁悬浮飞轮储能装置还包括套设在所述芯轴上端的轴径一体化磁轴承，以及套设在所述芯轴下端的径向磁轴承。

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