本發(fā)明涉及利用定向發(fā)射的激光束攻擊目標(biāo)的武器。具體為一種激光武器。

背景技術(shù)：

激光武器的原理是將電能在很短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化成為激光束攻擊目標(biāo)，其攻擊目標(biāo)比常規(guī)武器更加精準(zhǔn)，且可以抵抗電磁的干擾，同時(shí)其使用也更加靈活，在光電對(duì)抗、防空和戰(zhàn)略防御中可發(fā)揮極大的作用。目前的激光武器電池的儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定且儲(chǔ)能密度小、儲(chǔ)能低導(dǎo)致瞬間輸出功率比較低，使得激光武器的激光熱流密度較低，成為制約激光武器進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的激光武器的的激光熱流密度小的技術(shù)問題，提供一種激光武器，其儲(chǔ)能裝置可提高瞬間輸出功率從而提高激光熱流密度。

本發(fā)明的激光武器，包括：

雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，用于探測(cè)攻擊目標(biāo)，

瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)，與所述雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)通信連接對(duì)所述雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到的目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)跟蹤，

激光器，將電能轉(zhuǎn)化成為激光束，

射束控制系統(tǒng)，與所述瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)和激光器分別連接，根據(jù)瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制激光器的運(yùn)行；

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)與所述激光器電連接為所述激光器提供電能，所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)能裝置，所述儲(chǔ)能裝置包括殼體，飛輪儲(chǔ)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(shè)有抽氣孔，

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

旋轉(zhuǎn)軸，為豎直設(shè)置的實(shí)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(dòng)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(shè)有應(yīng)力減緩槽，所述第一輪轂的盤狀體自中部向邊緣相對(duì)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(duì)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(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及由所述轉(zhuǎn)子帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸，所述傳動(dòng)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(chǔ)能系統(tǒng)還包括，

抽真空裝置，所述抽真空裝置與所述儲(chǔ)能裝置的殼體的抽氣孔連接可對(duì)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(chǔ)冷卻液的儲(chǔ)液罐、與所述儲(chǔ)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(dòng)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(chǔ)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(yùn)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(dāng)所述磁極電路與充電電路接通同時(shí)與所述供電電路斷開時(shí)，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(dòng)軸帶動(dòng)所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述能量轉(zhuǎn)換裝置作為電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能儲(chǔ)存起來，所述能量轉(zhuǎn)換裝置處于充電狀態(tài)，當(dāng)所述磁極電路與所述充電電路斷開同時(shí)與所述供電電路接通時(shí)，所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子通過所述傳動(dòng)軸帶動(dòng)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(jī)將所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機(jī)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(chǔ)能系統(tǒng)的每個(gè)所述儲(chǔ)能裝置設(shè)置檢測(cè)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(yùn)行使所述儲(chǔ)能裝置的溫度控制在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的每個(gè)儲(chǔ)能裝置設(shè)置用于檢測(cè)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(yùn)行使所述儲(chǔ)能裝置的殼體內(nèi)的氣壓控制在設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)有引導(dǎo)所述第一輪轂在所述外輪內(nèi)沿軸線相對(duì)運(yùn)動(dòng)的安裝引導(dǎo)坡，第一配合凸起的至少一端為安裝時(shí)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(dòng)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(dòng)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(shè)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(duì)所述第一輪轂的下端進(jìn)行定位的軸肩。

作為優(yōu)選，所述磁懸浮裝置包括至少一個(gè)磁懸浮軸承，每個(gè)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(duì)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(duì)，且所述轉(zhuǎn)子磁體與所述定子磁體相對(duì)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。

本發(fā)明的激光武器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的激光武器的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的飛輪儲(chǔ)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(yù)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(duì)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(shí)，外輪在離心力的作用下會(huì)產(chǎn)生向外的位移，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(shè)計(jì)，盤狀體和抵接部在受到離心力后產(chǎn)生徑向的擴(kuò)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(yù)緊力。通過保持較高的預(yù)緊力提高了飛輪的額定轉(zhuǎn)速，增加了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)提高了瞬間輸出功率，可在更短的時(shí)間內(nèi)大功率釋放電能，從而提高了激光熱流密度。抵接部與盤狀體的連接處設(shè)有應(yīng)力減緩槽，應(yīng)力減緩槽可減小應(yīng)力，防止此處由于應(yīng)力太大而損壞。同時(shí)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)還設(shè)有抽真空裝置和冷卻裝置，抽真空裝置對(duì)飛輪儲(chǔ)能裝置的殼體圍成的空間抽真空，使得飛輪儲(chǔ)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(chǔ)存的動(dòng)能。冷卻裝置對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行冷卻，降低儲(chǔ)能裝置的能量轉(zhuǎn)換裝置的溫度，以保證其正常的運(yùn)行。

2、本發(fā)明的激光武器的飛輪儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)了抽真空、冷卻和能量轉(zhuǎn)換的自動(dòng)控制，使得飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行更智能且更精確。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光武器的構(gòu)成示意圖。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光武器的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光武器的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中所示的儲(chǔ)能裝置的飛輪儲(chǔ)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(chǔ)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(biāo)記

1雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)；

2飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，

21儲(chǔ)能裝置，

211飛輪儲(chǔ)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(yīng)力減緩槽，2113外輪，21131第一配合凸起，21132安裝引導(dǎo)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(dòng)軸，

215阻尼機(jī)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瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)；

4激光器；

5射束控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光武器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，激光武器包括電源(圖中未示出)、雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)1、瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)3、激光器4、射束控制系統(tǒng)5和飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)2。其中，雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)1用于掃描探測(cè)攻擊目標(biāo)，確定攻擊目標(biāo)后將攻擊目標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如位置、形狀等傳送給瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)3。瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)3與所述雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)1通信連接，接收雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)1傳送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)對(duì)所述雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)1探測(cè)到的目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)跟蹤。激光器4將電能轉(zhuǎn)化成為高能量的激光束并向攻擊目標(biāo)發(fā)射出來，激光束可對(duì)攻擊目標(biāo)造成穿孔或者層裂，從而損壞攻擊目標(biāo)。射束控制系統(tǒng)5與所述瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)3和激光器4分別連接，根據(jù)瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)3的數(shù)據(jù)控制激光器4的運(yùn)行。所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)2與所述激光器4電連接為所述激光器4提供電能，所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)2與電源電連接構(gòu)成充電電路。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的激光武器的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)2包括儲(chǔ)能裝置21、抽真空裝置22和冷卻裝置24，其中儲(chǔ)能裝置21用于儲(chǔ)存電源1提供的電能，所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)2優(yōu)選為包括2-16個(gè)所述儲(chǔ)能裝置21，在本實(shí)施例中，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)2包括12個(gè)儲(chǔ)能裝置21，且儲(chǔ)能裝置21可埋設(shè)在地下。抽真空裝置22用于對(duì)儲(chǔ)能裝置21抽真空，冷卻裝置24用于對(duì)儲(chǔ)能裝置21進(jìn)行冷卻。

所述儲(chǔ)能裝置21的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括，殼體212、飛輪儲(chǔ)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(shè)有抽氣孔2124。在本實(shí)施例中，抽氣孔2124設(shè)在下端蓋2123上。在儲(chǔ)能裝置21運(yùn)行的狀態(tài)下，殼體212內(nèi)是真空的，防止空氣對(duì)位于所述殼體212內(nèi)的飛輪儲(chǔ)能211的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力，從而使飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子211獲得盡可能高的轉(zhuǎn)速。

如圖4所示，飛輪儲(chǔ)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(shè)置的實(shí)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(dòng)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(yù)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(shè)置應(yīng)力減緩槽21124，應(yīng)力減緩槽21124可減小應(yīng)力，防止此處由于應(yīng)力太大而損壞。

第一輪轂2112的盤狀體21121自中部向邊緣相對(duì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，彈簧鋼制成的盤狀體只做伸縮的運(yùn)動(dòng)，而不能發(fā)揮其彈力抗屈服的優(yōu)點(diǎn)。作為優(yōu)選，所述盤狀體21121相對(duì)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(shí)施例中，盤狀體21121相對(duì)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(shí)，外輪2113在離心力的作用下會(huì)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(shè)計(jì)，盤狀體和抵接部在受到離心力后產(chǎn)生徑向的擴(kuò)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(yù)緊力。

相比現(xiàn)有的航母飛機(jī)彈射器，本發(fā)明的激光武器的儲(chǔ)能裝置的飛輪儲(chǔ)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(shè)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(shí)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(yù)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(shí)產(chǎn)生滑移或脫落，從而提高了第一輪轂2112與外輪2113運(yùn)動(dòng)的同步性，為飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高提供了條件。本發(fā)明的飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)速達(dá)到10000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，仍可保證其輪轂與外輪2113之間的預(yù)緊力，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)也提高了儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)能密度和儲(chǔ)能量從而提高了瞬間輸出功率，從而提高了激光熱能密度，即提高了激光武器的攻擊性能。

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(chǔ)能轉(zhuǎn)子211的上端，用于支撐所述飛輪儲(chǔ)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(duì)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(huì)詳細(xì)介紹本實(shí)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(chǔ)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(duì)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(dòng)旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸2141，所述傳動(dòng)軸2141與所述飛輪儲(chǔ)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(duì)能量轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行冷卻。

所述抽真空裝置22與所述儲(chǔ)能裝置21的殼體212的抽氣孔2124連接可對(duì)所述殼體212圍成的封閉空間抽真空，從而使得飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子211在真空的環(huán)境下旋轉(zhuǎn)，減小了空氣對(duì)飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子211旋轉(zhuǎn)造成的阻力，從而降低了能源的浪費(fèi)。在本實(shí)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(gè)所述儲(chǔ)能裝置21的殼體212的抽氣孔2124同時(shí)連接從而對(duì)多個(gè)儲(chǔ)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(dǎo)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(yùn)轉(zhuǎn)。所述冷卻裝置24包括存儲(chǔ)冷卻液的儲(chǔ)液罐(圖中未示出)、與所述儲(chǔ)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(dòng)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(gè)所述儲(chǔ)能裝置1連接以對(duì)多個(gè)所述儲(chǔ)能裝置21進(jìn)行冷卻。

作為優(yōu)選的方案，飛輪儲(chǔ)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(yùn)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(chǔ)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(dāng)所述磁極電路與所述充電電路接通，同時(shí)與所述供電電路斷開時(shí)，即充電開關(guān)閉合，同時(shí)供電開關(guān)斷開時(shí)，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(dòng)軸帶動(dòng)所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子211旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，所述能量轉(zhuǎn)換裝置214作為電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子211的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能儲(chǔ)存起來。當(dāng)所述磁極電路與所述充電電路斷開同時(shí)與所述供電電路接通時(shí)，即所述充電開關(guān)斷開，同時(shí)供電開關(guān)閉合時(shí)，所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子211通過所述傳動(dòng)軸2141帶動(dòng)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(shí)所述能量轉(zhuǎn)換裝置214作為發(fā)電機(jī)將所述飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子211的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能供給所述供電電路。

在本實(shí)施例中，所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括檢測(cè)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(yùn)行使所述儲(chǔ)能裝置的溫度控制在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。溫度傳感器可以檢測(cè)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(shí)施例中，所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括檢測(cè)所述儲(chǔ)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(yùn)行使所述儲(chǔ)能裝置21的殼體212內(nèi)的氣壓控制在設(shè)定的氣壓范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選的方案，在本實(shí)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(yīng)力分布更均勻，防止應(yīng)力集中。在本實(shí)施例中，應(yīng)力減緩槽21124設(shè)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(jiān)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(shè)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(shí)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(shè)有引導(dǎo)所述第一輪轂2112在所述外輪2113內(nèi)沿軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的安裝引導(dǎo)坡21132，安裝引導(dǎo)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(shí)所述抵接部先接觸的一端。安裝引導(dǎo)坡21132可使得第一輪轂2112便于安裝在外輪2113內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)與第一配合突凸起21131的緊配合。在本實(shí)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(dǎo)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(dòng)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(dòng)。

在本實(shí)施例中，所述飛輪儲(chǔ)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(dòng)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(shè)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(zhǎng)提供了條件，加長(zhǎng)的外輪2113提高了質(zhì)量，即增大了飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，從而提高了飛輪的儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述飛輪儲(chǔ)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(jìn)一步加長(zhǎng)提供了條件。在本實(shí)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(shí)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(duì)所述第一輪轂2112的下端進(jìn)行定位的第一軸肩21111。在本實(shí)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(shí)現(xiàn)定位。

作為優(yōu)選，本發(fā)明的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)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(gè)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(duì)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(duì)，且所述轉(zhuǎn)子磁體21311與所述定子磁體21312相對(duì)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(duì)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(chǔ)能轉(zhuǎn)子211大部分的重力，從而達(dá)到卸荷的效果，減輕阻尼器機(jī)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(dòng)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(shí)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(gè)所述磁懸浮軸承2131，每個(gè)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(shè)有至少三個(gè)第二軸肩21112，以分別對(duì)三個(gè)磁懸浮軸承2131的轉(zhuǎn)子載體21313進(jìn)行定位。

在本實(shí)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(jī)械軸承。機(jī)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(dòng)軸承。安全軸承2132可在磁懸浮軸承2131出現(xiàn)問題時(shí)，對(duì)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(shí)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(duì)旋轉(zhuǎn)軸2111施加軸向的力，從而對(duì)旋轉(zhuǎn)軸2111定位。

本發(fā)明的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置還包括位于所述殼體212內(nèi)的阻尼機(jī)構(gòu)2156，所述能量轉(zhuǎn)換裝置214的傳動(dòng)軸2141的下端與所述阻尼機(jī)構(gòu)2156連接以吸收所述傳動(dòng)軸2141的震動(dòng)。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的各種修改或等同替換也落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。