CN215805771U - 一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置，包括端轴、轴头、倾斜超导体、水平超导体、倾斜永磁体、环形聚磁铁、水平永磁体和底座，端轴的一端一体成型设置轴头，轴头呈圆台状，轴头的圆台斜面上固定倾斜超导体，轴头的底部平面上固定水平超导体，倾斜永磁体由四个尺寸渐变的环形永磁体组成，相邻环形永磁体之间设置环形聚磁铁，底座内开设安装槽，安装槽内固定设置水平永磁体和倾斜永磁体，水平超导部位于水平永磁铁的正上方。本实用新型采用了磁悬浮轴承端部杯形放大结构，设计科学合理，能加强磁悬浮轴承在高速旋转时的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁悬浮支撑结构，具体涉及一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置。
背景技术
能源问题是21世纪人类面临的巨大挑战，日益严重的能源紧缺已成为制约我国经济和稳定发展的重要因素。开发新能源，发展高效、环保的分布式储能和节能技术成为能源领域最为重要的研究课题。飞轮作为重要的新型机械式储能方式，它将能量或者是动能存储在高速旋转的飞轮轮体中，实现电能到机械能再到电能的转换。它由高速旋转的轮体、支撑轮体的轴承、高速发电/电动互逆式电机以及控制系统组成。储能密度是储能飞轮重要的技术指标，提高转速是实现高储能密度的最有效手段。高储能密度超导磁悬浮储能飞轮系统具有无能耗、本质自稳定的特性，成为国际上储能飞轮的重要发展趋势。开展新型高效率、低功耗高温超导磁悬浮储能飞轮的研究和应用，对解决我国能源问题有重要的现实意义。
目前，机械轴承式储能飞轮已有比较广泛的应用，然而，由于摩擦发热大、飞轮寿命短、储能密度小等问题，使其大范围应用受到一定限制。随着磁悬浮轴承技术的发展和成熟，使这些问题迎刃而解。利用磁悬浮轴承技术可以使轮体处于悬浮无摩擦状态，这样可以允许飞轮的最高转速提高十倍甚至更多，大大提高了飞轮的储能密度，不仅寿命长，而且损耗也减小很多。高温超导磁悬浮飞轮储能系统的关键技术之一，就在于无接触磁悬浮支撑系统。高温超导磁悬浮飞轮通常是立式结构，为此，端部的悬浮承重和高速旋转时径向稳定是非常重要的。为了进一步提高高速旋转时的径向稳定则需要设计一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置，该装置结构设计科学合理，能保证在高速运转时的径向稳定性，可推广应用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置，其特征在于，包括底座、端轴和轴头，所述端轴的一端一体成型设置所述轴头，所述轴头的下部呈圆台状，所述轴头的圆台斜面上固定设置倾斜超导体，所述轴头的底端平面上固定水平超导体，所述底座内固定安装水平永磁体和倾斜永磁体，所述倾斜超导体位于所述倾斜永磁体的正上方，所述水平超导体位于所述水平永磁体的正上方，所述水平超导体和水平永磁体均呈圆柱状，水平超导体、水平永磁体、端轴和轴头同轴线。
优选地，所述倾斜永磁体由四个直径依次减小的环形永磁体依次嵌套组成，相邻两个环形永磁体之间设置环形聚磁铁。相邻两环形永磁体沿倾斜壁方向相向磁化或相对磁化。水平永磁体沿竖直方向磁化。
优选地，所述倾斜超导体、环形永磁体和环形聚磁铁均为截面呈圆台状的环形结构。水平超导体与倾斜超导体的厚度相同，水平超导体和倾斜超导体共同组成覆盖在轴头下部外侧的超导结构。
优选地，所述底座内开设与轴头下部形状适配的圆台状承接槽，所述底座内底部的中心位置开设有用于固定安装水平超导体的第一安装槽，所述底座内的倾斜面上开设有用于固定安装所述倾斜永磁体的第二安装槽。
优选地，所述倾斜超导体的下方斜面与倾斜永磁体的上方斜面保持水平。
优选地，所述底座、轴头和端轴下部封装于真空外罩内，所述真空外罩内保持液氮温区。
优选地，所述底座为不锈钢材质，所述环形永磁体和水平永磁体由永磁铁制成，所述倾斜超导体和水平超导体由超导材料制成。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
本实用新型采用了磁悬浮轴承端部杯形放大结构，倾斜的高温超导体与倾斜的永磁体/聚磁体组合，提供了富裕的径向磁悬浮导向力和竖直方向的磁悬浮力，用以加强磁悬浮轴承在高速旋转时的稳定性。同时固定于磁悬浮轴承端部底部的水平高温超导体与固定于不锈钢杯形支撑底座中间上部的水平永磁体提供竖直向上的磁悬浮力和径向磁悬浮导向力，加强磁悬浮轴承在高速旋转时的稳定性。综合上述结构特点，能提供稳定可靠的悬浮力，并能保证在高速旋转状态下的径向稳定性。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的主视剖面结构示意图。
图2是本实用新型的装配爆炸示意图。
图3是本实用新型的半剖立体结构示意图。
图4是本实用新型的半剖装配爆炸示意图。
附图标记说明：
1—底座； 2—端轴； 3—轴头；
4—倾斜超导体； 5—水平超导体； 6—水平永磁体；
7—环形永磁体； 8—环形聚磁铁
具体实施方式
如图1至图4所示，本实用新型包括底座1、端轴2和轴头3，所述端轴2的一端一体成型设置所述轴头3，所述轴头3的下部呈圆台状，所述轴头3的圆台斜面上固定设置倾斜超导体4，所述轴头3的底端平面上固定水平超导体5，所述底座1内固定安装水平永磁体6和倾斜永磁体，所述倾斜超导体4位于所述倾斜永磁体的正上方，所述水平超导体5位于所述水平永磁体6的正上方，所述水平超导体5和水平永磁体6均呈圆柱状，水平超导体5、水平永磁体6、端轴2和轴头3同轴线。
本实施例中，所述倾斜永磁体由四个直径依次减小的环形永磁体7依次嵌套组成，相邻两个环形永磁体7之间设置环形聚磁铁8。相邻两环形永磁体沿倾斜壁方向相向磁化或相对磁化。水平永磁体沿竖直方向磁化。
本实施例中，所述倾斜超导体4、环形永磁体7和环形聚磁铁8均为截面呈圆台状的环形结构。水平超导体5与倾斜超导体4的厚度相同，水平超导体5和倾斜超导体4共同组成覆盖在轴头3下部外侧的超导结构。
本实施例中，所述底座1内开设与轴头3下部形状适配的圆台状承接槽，所述底座1内底部的中心位置开设有用于固定安装水平超导体5的第一安装槽，所述底座1内的倾斜面上开设有用于固定安装所述倾斜永磁体的第二安装槽。
本实施例中，所述倾斜超导体4的下方斜面与倾斜永磁体的上方斜面因为磁力的作用保持等距，水平超导体5位于所述水平永磁体6的正上方保持等距。
本实施例中，所述底座1、轴头3和端轴2下部封装于真空外罩内，所述真空外罩内保持液氮温区。
本实施例中，所述底座1为不锈钢材质，所述环形永磁体7和水平永磁体6由NdFeB永磁铁制成，所述倾斜超导体4和水平超导体5由超导材料制成。
本装置做为磁悬浮储能飞轮的一个端部杯形支撑部件，在使用时与磁悬浮储能飞轮连为一体且竖直放置，同时与飞轮一起被封装在密闭的低温真空罩内，通过制冷机将倾斜超导体4和水平超导体5冷却进入超导态后，端轴2、轴头3连同飞轮即可在竖直方向上悬浮于水平永磁体6上方；倾斜永磁体与环形永磁体8辅助提供径向磁悬浮力和竖直方向磁悬浮力，使得磁悬浮飞轮在高速旋转下径向稳定和竖直稳定。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置，其特征在于，包括底座(1)、端轴(2)和轴头(3)，所述端轴(2)的一端一体成型设置所述轴头(3)，所述轴头(3)的下部呈圆台状，所述轴头(3)的圆台斜面上固定设置倾斜超导体(4)，所述轴头(3)的底端平面上固定水平超导体(5)，所述底座(1)内固定安装水平永磁体(6)和倾斜永磁体，所述倾斜超导体(4)位于所述倾斜永磁体的正上方，所述水平超导体(5)位于所述水平永磁体(6)的正上方，所述水平超导体(5)和水平永磁体(6)均呈圆柱状，所述倾斜超导体(4)的下方斜面与倾斜永磁体的上方斜面保持水平，所述底座(1)、轴头(3)和端轴(2)下部封装于真空外罩内，所述真空外罩内保持液氮温区。
2.根据权利要求1所述的一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置，其特征在于，所述倾斜永磁体由四个直径依次减小的环形永磁体(7)依次嵌套组成，相邻两个环形永磁体(7)之间设置环形聚磁铁(8)。
3.根据权利要求2所述的一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置，其特征在于，所述倾斜超导体(4)、环形永磁体(7)和环形聚磁铁(8)均为截面呈圆台状的环形结构。
4.根据权利要求1所述的一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置，其特征在于，所述底座(1)内开设与轴头(3)下部形状适配的圆台状承接槽，所述底座(1)内底部的中心位置开设有用于固定安装水平超导体(5)的第一安装槽，所述底座(1)内的倾斜面上开设有用于固定安装所述倾斜永磁体的第二安装槽。
Priority Applications (1)
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| CN202122300652.5U CN215805771U (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置 |
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Publications (1)
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| CN215805771U true CN215805771U (zh) | 2022-02-11 |
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ID=80165425
Family Applications (1)
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| CN202122300652.5U Active CN215805771U (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种高温超导磁悬浮飞轮端部用悬浮支撑装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN215805771U (zh) |
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2021
- 2021-09-23 CN CN202122300652.5U patent/CN215805771U/zh active Active
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