本實用新型涉及利用電磁力為飛機加速。具體為一種航母飛機電磁彈射器。

背景技術：

航母上的飛機尤其是重型飛機起飛時，需要利用飛機彈射器使飛機在很短的距離內(nèi)加速到起飛速度，從而在空間有限的航母上縮短滑道的長度。通常采用電磁彈射器使飛機起飛，其原理為利用電磁力為飛機提供助推力。目前電磁彈射器的能源采用普通的儲能裝置，其儲能密度低、儲能量小導致瞬間輸出功率低，成為制約飛機獲得更大的助推力的瓶頸。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的技術問題在于克服現(xiàn)有的航母飛機電磁彈射器儲能裝置瞬間輸出功率比較低，導致飛機獲得的助推力小的技術問題，提供一種航母飛機電磁彈射器，采用飛輪儲能系統(tǒng)作為儲能裝置，使飛機獲得更大助推力。

本實用新型的航母飛機電磁彈射器，包括：

電源，

飛輪儲能系統(tǒng)，所述飛輪儲能系統(tǒng)與電源電連接構(gòu)成充電電路，

整流器，所述整流器與所述飛輪儲能系統(tǒng)電連接對所述飛輪儲能系統(tǒng)提供的電流進行整流，

平行導軌，與所述整流器電連接，

電樞，所述電樞與所述平行導軌導電接觸，所述飛輪儲能系統(tǒng)、整流器、平行導軌與電樞電連接構(gòu)成供電電路，在供電電路通電時，所述電樞沿所述平行導軌移動，同時推動所述飛機移動，

控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與所述飛輪儲能系統(tǒng)連接可控制所述飛輪儲能系統(tǒng)按照設定的參數(shù)運行，所述控制系統(tǒng)與所述整流器連接可控制所述整流器按照設定的參數(shù)運行，所述控制系統(tǒng)與所述平行導軌連接可監(jiān)測整流后的電流參數(shù)；

所述飛輪儲能系統(tǒng)包括儲能裝置，所述儲能裝置包括殼體，飛輪儲能轉(zhuǎn)子、磁懸浮裝置和能量轉(zhuǎn)換裝置，

所述殼體包括圓筒狀側(cè)壁、與所述側(cè)壁固定且密封連接的上端蓋和與所述側(cè)壁固定且密封連接的下端蓋，所述殼體設有抽氣孔，

所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子位于所述殼體內(nèi)，所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子包括，

旋轉(zhuǎn)軸，為豎直設置的實心鋼軸，

第一輪轂，所述第一輪轂由彈簧鋼制成，套在所述旋轉(zhuǎn)軸上可在所述旋轉(zhuǎn)軸的帶動下與所述旋轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)，所述第一輪轂具有盤狀體，所述盤狀體的外緣向其一側(cè)彎折形成抵接部，所述抵接部與所述盤狀體相連的位置設有應力減緩槽，所述第一輪轂的盤狀體自中部向邊緣相對于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的垂直平面傾斜，且朝向形成所述抵接部的一側(cè)傾斜，

外輪，所述外輪為桶狀，套在所述第一輪轂上，其內(nèi)壁與所述第一輪轂抵接部的外壁相配合；

所述磁懸浮裝置位于所述殼體內(nèi)用于支撐所述飛輪的旋轉(zhuǎn)軸的上端并允許所述旋轉(zhuǎn)軸相對于所述磁懸浮裝置旋轉(zhuǎn)，

所述能量轉(zhuǎn)換裝置位于所述殼體內(nèi)且位于所述飛輪的下方，所述能量轉(zhuǎn)換裝置包括由磁極電路繞制形成的定子、可相對于所述定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及由所述轉(zhuǎn)子帶動旋轉(zhuǎn)的傳動軸，所述傳動軸與所述飛輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸固定連接并同步旋轉(zhuǎn)，所述能量轉(zhuǎn)換裝置還包括冷卻通道；

所述飛輪儲能系統(tǒng)還包括，

抽真空裝置，所述抽真空裝置與所述儲能裝置的殼體的抽氣孔連接可對所述殼體圍成的封閉空間抽真空；

冷卻裝置，所述冷卻裝置包括存儲冷卻液的儲液罐、與所述儲液罐和所述能量轉(zhuǎn)換裝置的冷卻通道連接的連接管以及為所述冷卻液提供動力使所述冷卻液在所述冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻泵。

作為優(yōu)選，所述飛輪儲能系統(tǒng)還包括：

真空控制裝置，與所述抽真空裝置連接以控制所述抽真空裝置的運行；

冷卻控制裝置，與所述冷卻裝置連接以控制所述冷卻裝置；

能量轉(zhuǎn)換控制裝置，與所述能量轉(zhuǎn)換裝置連接，可控制所述能量轉(zhuǎn)換裝置處于充電或者供電狀態(tài)，當所述磁極電路與充電電路接通同時與所述供電電路斷開時，所述能量轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)子在定子的磁力作用下旋轉(zhuǎn)從而通過所述傳動軸帶動所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述能量轉(zhuǎn)換裝置作為電動機將電能轉(zhuǎn)化為所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機械能儲存起來，所述能量轉(zhuǎn)換裝置處于充電狀態(tài)，當所述磁極電路與所述充電電路斷開同時與所述供電電路接通時，所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子通過所述傳動軸帶動所述能量轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從而使所述磁極電路產(chǎn)生電流，所述能量轉(zhuǎn)換裝置作為發(fā)電機將所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化為電能供給所述供電電路，所述能量轉(zhuǎn)換裝置處于供電狀態(tài)。

作為優(yōu)選，所述飛輪儲能系統(tǒng)的每個所述儲能裝置設置檢測能量轉(zhuǎn)換裝置溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器還與所述冷卻控制裝置連接以將所述溫度傳感器的溫度傳送給所述冷卻控制裝置，所述冷卻控制裝置根據(jù)收到的溫度數(shù)值控制所述冷卻裝置的運行使所述儲能裝置的溫度控制在設定的溫度范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述飛輪儲能系統(tǒng)的每個儲能裝置設置用于檢測殼體內(nèi)部氣壓的氣壓傳感器，所述氣壓傳感器還與所述真空控制裝置連接以將所述氣壓傳感器的數(shù)據(jù)傳送給所述真空控制裝置，所述真空控制裝置根據(jù)收到的溫度數(shù)值控制所述抽真空裝置的運行使所述儲能裝置的殼體內(nèi)的氣壓控制在設定的氣壓范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述抵接部與所述盤狀體之間通過圓角過渡，所述應力減緩槽位于所述圓角的外壁上。

作為優(yōu)選，所述外輪的內(nèi)壁在與所述第一輪轂抵接部的外壁相配合的位置處設有沿周向延伸的第一配合凸起，在完成安裝的狀態(tài)下，所述第一輪轂的抵接部與所述第一配合凸起緊配合，所述第一配合凸起的至少一端設有引導所述第一輪轂在所述外輪內(nèi)沿軸線相對運動的安裝引導坡，第一配合凸起的至少一端為安裝時所述抵接部先接觸的一端。

作為優(yōu)選，所述第一輪轂還包括套在所述旋轉(zhuǎn)軸上可與所述旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動的安裝軸套，所述盤狀體位于所述安裝軸套的外部且與所述安裝軸套一體成型。

作為優(yōu)選，所述飛輪還包括位于所述第一輪轂上方的第二輪轂，所述第二輪轂由彈簧鋼制成，套在所述旋轉(zhuǎn)軸上，并可在所述旋轉(zhuǎn)軸的帶動下與所述旋轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)，所述第二輪轂的結(jié)構(gòu)形狀與所述第一輪轂的結(jié)構(gòu)形狀相同，且在完成裝配的狀態(tài)下，所述第一輪轂的盤狀體與所述第二輪轂的盤狀體的傾斜方向相同，所述第二輪轂的抵接部與設置在外輪內(nèi)壁上的第二配合凸起緊配合，所述飛輪還包括定位軸套，所述定位軸套套在所述旋轉(zhuǎn)軸上，且位于所述第一輪轂與第二輪轂之間，所述旋轉(zhuǎn)軸的下端具有用于對所述第一輪轂的下端進行定位的軸肩。

作為優(yōu)選，所述磁懸浮裝置包括至少一個磁懸浮軸承，每個磁懸浮軸承包括固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上并可與所述旋轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁體及與所述殼體相對固定的定子磁體，所述轉(zhuǎn)子磁體與所述定子磁體上下相對，且所述轉(zhuǎn)子磁體與所述定子磁體相對的面為異極。

作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子磁體鑲嵌在轉(zhuǎn)子載體上，所述轉(zhuǎn)子載體固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上，所述定子磁體鑲嵌在定子載體上，所述定子載體固定在與所述殼體固定的安裝架上，所述磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子載體通過螺紋固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上。

本實用新型的航母飛機電磁彈射器與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

1、本實用新型的航母飛機電磁彈射器的飛輪儲能系統(tǒng)的飛輪儲能轉(zhuǎn)子，其第一輪轂的盤狀體的外緣向其一側(cè)彎折形成抵接部，抵接部在預緊力的作用下與外輪的內(nèi)壁相抵。第一輪轂的盤狀體自中部向邊緣相對于垂直于旋轉(zhuǎn)軸的垂平面傾斜，且朝向形成抵接部的一側(cè)傾斜。在第一輪轂和外輪高速旋轉(zhuǎn)時，外輪在離心力的作用下會產(chǎn)生向外的擴張，第一輪轂受到的離心力雖然小于外輪受到的離心力，但由于第一輪轂的外緣彎折成了抵接部，且盤狀體傾斜設計，盤狀體和抵接部在受到離心力后產(chǎn)生徑向的擴張變形。從而最終產(chǎn)生與外輪一致的徑向變形，抵接部能與外輪的內(nèi)壁貼緊，保持與外輪的預緊力。通過保持較高的預緊力提高了飛輪的額定轉(zhuǎn)速，提高了飛輪儲能系統(tǒng)的儲能密度和儲能量從而提高了其瞬間輸出功率，使飛機獲得更大的助推力。飛輪儲能轉(zhuǎn)子的抵接部與盤狀體的連接處設有應力減緩槽，應力減緩槽可減小應力，防止此處由于應力太大而損壞。同時，飛輪儲能系統(tǒng)還設有抽真空裝置和冷卻裝置，抽真空裝置對飛輪儲能裝置的殼體圍成的空間抽真空，使得飛輪儲能轉(zhuǎn)子在真空環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，減小了旋轉(zhuǎn)的阻力，從而提高了飛輪儲存的動能。冷卻裝置對儲能裝置進行冷卻，降低儲能裝置的能量轉(zhuǎn)換裝置的溫度，以保證其正常的運行。

2、本實用新型的航母飛機電磁彈射器的飛輪儲能系統(tǒng)還包括抽真空控制裝置、冷卻控制裝置和能量轉(zhuǎn)換控制裝置，實現(xiàn)了抽真空、冷卻和能量轉(zhuǎn)換的自動控制，使得飛輪儲能系統(tǒng)的運行更智能且更精確。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例的航母飛機電磁彈射器的構(gòu)成示意圖。

圖2為本實用新型一個實施例的航母飛機電磁彈射器的飛輪儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型一個實施例的航母飛機電磁彈射器的飛輪儲能系統(tǒng)的儲能裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中所示的儲能裝置的飛輪儲能轉(zhuǎn)子的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4中A部分的放大示意圖。

圖6為圖4中的儲能裝置的磁懸浮裝置和軸向定位裝置的放大示意圖。

附圖標記

1 電源；

2 飛輪儲能系統(tǒng)，

21 儲能裝置，

211 飛輪儲能轉(zhuǎn)子，2111 旋轉(zhuǎn)軸，21111 第一軸肩，21112 第二軸肩，2112第一輪轂，21121 盤狀體，21122 抵接部，21123 安裝軸套，21124 應力減緩槽，2113 外輪，21131 第一配合凸起，21132 安裝引導坡，21133 圓角，21134 第二配合凸起，2114 第二輪轂，21141 盤狀體，21142 抵接部，21143 安裝軸套，2115垂直平面，2116 定位軸套，

212 殼體，2121 側(cè)壁，2122 上端蓋，2123 下端蓋，2124 抽氣孔，

213 磁懸浮裝置，2131 磁懸浮軸承，21311 轉(zhuǎn)子磁體，21312 定子磁體，21313轉(zhuǎn)子載體，21314 定子載體，21315 安裝架，2132 安全軸承，2133 軸向定位裝置，21331 頂針，

214 能量轉(zhuǎn)換裝置，2141 傳動軸，

215 阻尼機構(gòu)，

22 抽真空裝置，

23 真空控制裝置，

24 冷卻裝置，

25 冷卻控制裝置，

26 能量轉(zhuǎn)換控制裝置；

3 導軌；

4 電樞；

5 整流器；

6 控制系統(tǒng)；

7 飛機。

具體實施方式

圖1為本實用新型一個實施例的航母飛機電磁彈射器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，航母飛機電磁彈射器包括電源1、飛輪儲能系統(tǒng)2、整流器5、平行導軌3、電樞4和控制系統(tǒng)6。其中，電源1為航母上的電源，可以采用各種發(fā)電方式獲得電能。所述飛輪儲能系統(tǒng)2與電源1電連接構(gòu)成充電電路。

整流器對飛輪儲能系統(tǒng)2提供的電流進行整流，并將經(jīng)過整流的電流提供給平行導軌3。平行導軌為兩根平行的導軌3，所述電樞4的一端與其中一條導軌導電接觸，電樞4的另一端與另一條導軌導電接觸，且電樞可沿所述平行導軌移動。所述飛輪儲能系統(tǒng)2、整流器5、平行導軌3與電樞4電連接構(gòu)成供電電路。當充電電路通電并且供電電路斷開時，電源1向飛輪儲能系統(tǒng)2充電。當充電電路斷開，供電電路接通時，電樞4在洛倫茲力的作用下瞬間被加速到很高的速度從而為所述飛機7提供巨大的助推力，使之沿所述平行導軌3加速到起飛速度。

圖2為本實用新型一個實施例的航母飛機電磁彈射器的飛輪儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，飛輪儲能系統(tǒng)2包括儲能裝置21、抽真空裝置22和冷卻裝置24，其中儲能裝置21用于儲存電源1提供的電能，所述飛輪儲能系統(tǒng)2優(yōu)選為包括2-16個所述儲能裝置21，在本實施例中，飛輪儲能系統(tǒng)2包括12個儲能裝置21，且儲能裝置21可埋設在地下。抽真空裝置22用于對儲能裝置21抽真空，冷卻裝置24用于對儲能裝置21進行冷卻。

所述儲能裝置21的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括，殼體212、飛輪儲能轉(zhuǎn)子211、磁懸浮裝置213和能量轉(zhuǎn)換裝置214。所述殼體212包括圓筒狀側(cè)壁2121、與所述側(cè)壁2121固定且密封連接的上端蓋2122、與所述側(cè)壁121固定且密封連接的下端蓋2123，所述殼體212設有抽氣孔2124。在本實施例中，抽氣孔2124設在下端蓋2123上。在儲能裝置21運行的狀態(tài)下，殼體212內(nèi)是真空的，防止空氣對位于所述殼體212內(nèi)的飛輪儲能211的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力，從而使飛輪儲能轉(zhuǎn)子211獲得盡可能高的轉(zhuǎn)速。

如圖4所示，飛輪儲能轉(zhuǎn)子211包括旋轉(zhuǎn)軸2111、第一輪轂2112和外輪2113。其中，旋轉(zhuǎn)軸2111為豎直設置的實心鋼軸。所述第一輪轂2112由彈簧鋼制成，套在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上，所述第一輪轂2112可在所述旋轉(zhuǎn)軸2111的帶動下與所述旋轉(zhuǎn)軸2111同步旋轉(zhuǎn)。所述第一輪轂2112具有盤狀體21121，所述盤狀體21121的外緣向其一側(cè)彎折形成抵接部21122，抵接部21122的外壁在預緊力的作用下與外輪2113的內(nèi)壁相抵。如圖5所示，在彎折處即抵接部21122與盤狀體21121連接的位置處設置應力減緩槽21124，應力減緩槽21124可減小應力，防止此處由于應力太大而損壞。

第一輪轂2112的盤狀體21121自中部向邊緣相對于垂直于旋轉(zhuǎn)軸2111的垂直平面傾斜，且朝向形成抵接部21122的一側(cè)傾斜，呈錐形。盤狀體21121傾斜的設計相比于不傾斜的情況，更能發(fā)揮彈簧鋼的彈力特性。在裝配或高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，若沒有傾斜的設計，彈簧鋼制成的盤狀體只做伸縮的運動，而不能發(fā)揮其彈力抗屈服的優(yōu)點。作為優(yōu)選，所述盤狀體21121相對于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸2111的垂直平面2115傾斜的角度為5°-15°。在本實施例中，盤狀體21121相對于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸2111的垂直平面2115傾斜的角度為10°。

在第一輪轂2112和外輪2113高速旋轉(zhuǎn)時，外輪2113在離心力的作用下會產(chǎn)生向外的位移，第一輪轂2112受到的離心力雖然小于外輪2113受到的離心力，但由于第一輪轂2112的外緣彎折成了抵接部，且盤狀體傾斜設計，盤狀體和抵接部在受到離心力后產(chǎn)生徑向的擴張變形，從而最終產(chǎn)生與外輪一致的徑向變形，抵接部21122能與外輪2113的內(nèi)壁貼緊，保持與外輪2113的預緊力。

相比現(xiàn)有的航母飛機彈射器，本實用新型的航母飛機電磁彈射器的儲能裝置的飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的輪轂增大了與外輪2113的結(jié)合力，使傳遞的扭矩更大。第一輪轂2112設置的抵接部及第一輪轂2112所采用的材料即彈簧鋼很好地支持了第一輪轂2112產(chǎn)生的徑向的變形，從而實現(xiàn)了在高速的旋轉(zhuǎn)下，第一輪轂2112與外輪2113之間仍可保持大的預緊力，防止旋轉(zhuǎn)力從輪轂向外輪2113傳遞過程中發(fā)生衰減，并防止第一輪轂2112與外輪2113在高轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生滑移或脫落，提高了第一輪轂2112與外輪2113運動的同步性，從而提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。本實用新型的飛輪儲能轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)速達到10000轉(zhuǎn)/分鐘時，仍可保證其輪轂與外輪2113之間的預緊力，使得飛輪飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的額定轉(zhuǎn)速可進一步提高。轉(zhuǎn)速的提高可提高飛輪儲能轉(zhuǎn)子的儲能密度、儲能量，從而提高其瞬間輸出功率，使飛機7在起飛時獲得更大的助推力。

如圖3所示，磁懸浮裝置213位于所述殼體212內(nèi)且位于飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的上端，用于支撐所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的旋轉(zhuǎn)軸2111的上端并允許所述旋轉(zhuǎn)軸2111相對于所述磁懸浮裝置213旋轉(zhuǎn)。磁懸浮裝置213可采用各種現(xiàn)有的軸承，下文會詳細介紹本實施例中采用的磁懸浮裝置213的結(jié)構(gòu)。

能量轉(zhuǎn)換裝置214位于所述殼體212內(nèi)且位于所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的下方，所述能量轉(zhuǎn)換裝置214包括由磁極電路繞制形成的定子(圖中未示出)、可相對于所述定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(圖中未示出)及由所述轉(zhuǎn)子帶動旋轉(zhuǎn)的傳動軸2141，所述傳動軸2141與所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的旋轉(zhuǎn)軸同軸固定連接并同步旋轉(zhuǎn)，所述能量轉(zhuǎn)換裝置214還包括冷卻通道(圖中未示出)，冷卻通道內(nèi)有冷卻液循環(huán)，可對能量轉(zhuǎn)換裝置進行冷卻。

所述抽真空裝置22與所述儲能裝置21的殼體212的抽氣孔2124連接可對所述殼體212圍成的封閉空間抽真空，從而使得飛輪儲能轉(zhuǎn)子211在真空的環(huán)境下旋轉(zhuǎn)，減小了空氣對飛輪儲能轉(zhuǎn)子211旋轉(zhuǎn)造成的阻力，從而降低了能源的浪費。在本實施例中，抽真空裝置2為真空泵，抽真空裝置2可通過抽氣管(圖中未示出)可與多個所述儲能裝置21的殼體212的抽氣孔2124同時連接從而對多個儲能裝置21抽真空。

能量轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不可避免地產(chǎn)生熱能，導致能量轉(zhuǎn)換裝置溫度升高，冷卻裝置降低了能量轉(zhuǎn)換裝置的溫度，從而保證了能量轉(zhuǎn)換裝置的正常運轉(zhuǎn)。所述冷卻裝置24包括存儲冷卻液的儲液罐(圖中未示出)、與所述儲液罐和所述能量轉(zhuǎn)換裝置的冷卻通道連接的連接管(圖中未示出)以及為所述冷卻液提供動力使所述冷卻液在所述冷卻通道內(nèi)循環(huán)的冷卻泵(圖中未示出)，冷卻液可以是水。冷卻裝置4可與多個所述儲能裝置1連接以對多個所述儲能裝置21進行冷卻。

作為優(yōu)選的方案，飛輪儲能系統(tǒng)還包括真空控制裝置23、冷卻控制裝置25和能量轉(zhuǎn)換控制裝置26。其中，真空控制23與所述抽真空裝置22連接以控制所述抽真空裝置22的運行。冷卻控制裝置25與所述冷卻裝置24連接以控制所述冷卻裝置4。

能量轉(zhuǎn)換控制裝置26與所述儲能裝置21的能量轉(zhuǎn)換裝置214連接，可控制所述能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)裝置26的磁極電路與充電電路和供電電路的通斷狀態(tài)。當所述磁極電路與所述充電電路接通，同時與所述供電電路斷開時，即充電開關閉合，同時供電開關斷開時，所述能量轉(zhuǎn)換裝置214的轉(zhuǎn)子在定子的磁力作用下旋轉(zhuǎn)從而通過所述傳動軸帶動所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211旋轉(zhuǎn)。此時，所述能量轉(zhuǎn)換裝置214作為電動機將電能轉(zhuǎn)化為所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的旋轉(zhuǎn)機械能儲存起來。當所述磁極電路與所述充電電路斷開同時與所述供電電路接通時，即所述充電開關斷開，同時供電開關閉合時，所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211通過所述傳動軸2141帶動所述能量轉(zhuǎn)換裝置214的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從而使所述磁極電路產(chǎn)生電流。此時所述能量轉(zhuǎn)換裝置214作為發(fā)電機將所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211的旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化為電能供給所述供電電路。

在本實施例中，所述飛輪儲能系統(tǒng)還包括檢測能量轉(zhuǎn)換裝置214溫度的溫度傳感器(圖中未示出)，所述溫度傳感器還與所述冷卻控制裝置25連接以將所述溫度傳感器的溫度傳送給所述冷卻控制裝置25，所述冷卻控制裝置25根據(jù)收到的溫度數(shù)值控制所述冷卻裝置24的運行使所述儲能裝置的溫度控制在設定的溫度范圍內(nèi)。溫度傳感器可以檢測能量轉(zhuǎn)換裝置214的冷卻通道內(nèi)的冷卻液的溫度，并以此溫度作為能量轉(zhuǎn)換裝置214的溫度。

在本實施例中，所述飛輪儲能系統(tǒng)還包括檢測所述儲能裝置21的殼體212內(nèi)部的氣壓的氣壓傳感器(圖中未示出)，所述氣壓傳感器還與所述真空控制裝置23連接以將所述氣壓傳感器的數(shù)據(jù)傳送給所述真空控制裝置23，所述真空控制裝置23根據(jù)收到的溫度數(shù)值控制所述抽真空裝置22的運行使所述儲能裝置21的殼體212內(nèi)的氣壓控制在設定的氣壓范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選的方案，在本實施例中，如圖5所示，所述抵接部21122與所述盤狀體21121之間通過圓角21133過渡，圓角21133可使產(chǎn)生的應力分布更均勻，防止應力集中。在本實施例中，應力減緩槽21124設置在圓角21133及其附近的外壁上，且環(huán)繞外壁一周。

如圖4和圖5所示，所述外輪2113為桶狀，外輪2113采用的材料比輪轂更加堅韌，可抵抗離心力，而不被撕裂。2外輪113套在所述第一輪轂2112上，其內(nèi)壁在與所述第一輪轂2112抵接部21122的外壁配合的位置處設有沿周向延伸的第一配合突凸起21131。在完成安裝的狀態(tài)下，所述第一輪轂2112的抵接部21122的外壁與所述第一配合突凸起21131緊配合。第一配合突凸起21131增加了第一輪轂2112的抵接部21122在與外輪2113的內(nèi)壁配合的時候產(chǎn)生的變形量，使得外輪2113與第一輪轂2112之間的緊配合更加可靠。

第一配合突凸起21131繞周向延伸一周，所述第一配合突凸起21131的至少一端設有引導所述第一輪轂2112在所述外輪2113內(nèi)沿軸向相對運動的安裝引導坡21132，安裝引導坡21132即第一配合突凸起21131與外輪2113內(nèi)壁之間的過渡結(jié)構(gòu)。第一配合突凸起21131的至少一端為安裝時所述抵接部先接觸的一端。安裝引導坡21132可使得第一輪轂2112便于安裝在外輪2113內(nèi)，并實現(xiàn)與第一配合突凸起21131的緊配合。在本實施例中，所述緊配合為過盈配合，如圖5所示，第一配合突凸起21131的上下兩端均具有安裝引導坡21132。

作為優(yōu)選的方案，如圖4所示，所述第一輪轂2112還包括套在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上可與所述旋轉(zhuǎn)軸2111同步轉(zhuǎn)動的安裝軸套21123，所述盤狀體21121位于所述安裝軸套21123的外部且與所述安裝軸套21123一體成型。安裝軸套21123在上下方向的尺寸大于盤狀體21121在上下方向上的尺寸，安裝軸套21123與旋轉(zhuǎn)軸2111的接觸面積更大，可防止第一輪轂2112產(chǎn)生晃動。

在本實施例中，所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211還包括位于所述第一輪轂2112上方的第二輪轂2114，所述第二輪轂2114由彈簧鋼制成，套在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上，并可在所述旋轉(zhuǎn)軸2111的帶動下與所述旋轉(zhuǎn)軸2111同步旋轉(zhuǎn)，所述第二輪轂2114的結(jié)構(gòu)形狀與所述第一輪轂2112的結(jié)構(gòu)形狀相同，且在完成裝配的狀態(tài)下，所述第一輪轂2112的盤狀體21121與所述第二輪轂2114的盤狀體21141的傾斜方向相同，所述第二輪轂2114的抵接部21142與設置在外輪2113內(nèi)壁上的第二配合凸起21134緊配合。這為外輪2113的加長提供了條件，加長的外輪2113提高了質(zhì)量，即增大了飛輪的轉(zhuǎn)動慣量J，從而提高了飛輪的儲能量。

作為優(yōu)選的方案，所述第二輪轂2114還包括套在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上可與所述旋轉(zhuǎn)軸2111同步轉(zhuǎn)動的安裝軸套211143，所述盤狀體21141位于所述安裝軸套211143的外部且與所述安裝軸套211143一體成型。安裝軸套211143在上下方向的尺寸大于盤狀體21141在上下方向上的尺寸，安裝軸套211143與旋轉(zhuǎn)軸2111的接觸面積更大，可防止第二輪轂2114產(chǎn)生晃動。

作為進一步的優(yōu)選，所述飛輪儲能轉(zhuǎn)子211還包括定位軸套2116，所述定位軸套2116套在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上，且位于所述第一輪轂2112與第二輪轂2114之間，使得第一輪轂2112與第二輪轂2114之間間隔一定的距離，這為外輪2113的進一步加長提供了條件。在本實施例中，所述定位軸套2116由40Cr制成。定位軸套2116的下端與第一輪轂2112的安裝軸套21123的上端相抵，定位軸套2116的上端與第二輪轂2114的安裝軸套211143的下端相抵。在本實施例中，定位軸套2與所述旋轉(zhuǎn)軸2111可同步旋轉(zhuǎn)。

所述旋轉(zhuǎn)軸2111的下端具有用于對所述第一輪轂2112的下端進行定位的第一軸肩21111。在本實施例中，第一輪轂2112的安裝軸套21123的下端面與旋轉(zhuǎn)軸2111的第一軸肩21111的上端面相抵而實現(xiàn)定位。

作為優(yōu)選，本實用新型的飛輪儲能系統(tǒng)的儲能裝置的磁懸浮裝置213包括至少一磁懸浮軸承2131。如圖6所示，每個磁懸浮軸承2131包括固定在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上并可與所述旋轉(zhuǎn)軸2111同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁體21311，及與所述殼體212相對固定的定子磁體21312，所述轉(zhuǎn)子磁體21311與所述定子磁體21312上下相對，且所述轉(zhuǎn)子磁體21311與所述定子磁體21312相對的面為異極。轉(zhuǎn)子磁體21311與定子磁體21312均為環(huán)形的永磁體。轉(zhuǎn)子磁體21311與定子磁體21312相對的面為異極，產(chǎn)生相互吸引的力，使得飛輪獲得往上的吸力，抵消飛輪儲能轉(zhuǎn)子211大部分的重力，從而達到卸荷的效果，減輕阻尼器機構(gòu)26的壓力。由于轉(zhuǎn)子磁體21311與定子磁體21312之間沒有接觸，從而避免了摩擦所帶來的動力損失。

如圖6所示，所述轉(zhuǎn)子磁體21311鑲嵌在轉(zhuǎn)子載體21313上，所述轉(zhuǎn)子載體21313固定在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上，所述定子磁體21312鑲嵌在定子載體21314上，所述定子載體21314固定在與所述殼體212固定的安裝架21315上。在本實施例中，轉(zhuǎn)子載體21313和定子載體21314也均為環(huán)形，安裝架21315為圓筒狀。如圖6所示，所述磁懸浮裝置213包括三個所述磁懸浮軸承2131，每個所述磁懸浮軸承2131的轉(zhuǎn)子載體21313通過螺紋固定在所述旋轉(zhuǎn)軸2111上。旋轉(zhuǎn)軸2111的上端軸頸部分設有至少三個第二軸肩21112，以分別對三個磁懸浮軸承2131的轉(zhuǎn)子載體21313進行定位。

在本實施例中，所述磁懸浮裝置213還包括安全軸承2132，所述安全軸承2132為機械軸承。機械軸承通過與旋轉(zhuǎn)軸2111接觸的方式為旋轉(zhuǎn)軸2111提供支撐力，如滾動軸承。安全軸承2132可在磁懸浮軸承2131出現(xiàn)問題時，對旋轉(zhuǎn)軸2111提供支撐力。

所述磁懸浮裝置213還包括與所述殼體212或者安裝架21315固定的軸向定位裝置2133，所述軸向定位裝置2133與所述旋轉(zhuǎn)軸2111的上端在所述旋轉(zhuǎn)軸2111的軸向上相頂。在本實施例中，如圖6所示，軸向定位裝置2133與安裝架21315通過螺栓固定，軸向定位裝置2133的中部固定有朝向旋轉(zhuǎn)軸2111的頂針21331，頂針21331與旋轉(zhuǎn)軸2111上端部的凹陷配合，對旋轉(zhuǎn)軸2111施加軸向的力，從而對旋轉(zhuǎn)軸2111定位。

本實用新型的飛輪儲能系統(tǒng)的儲能裝置還包括位于所述殼體212內(nèi)的阻尼機構(gòu)2156，所述能量轉(zhuǎn)換裝置214的傳動軸2141的下端與所述阻尼機構(gòu)2156連接以吸收所述傳動軸2141的震動。

以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用于限制本實用新型，本實用新型的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領域技術人員在本實用新型的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出的各種修改或等同替換也落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。