静电发电机电极定心和隔震系统的制作方法

技术特征：
1.一种设备，包括：开口圆柱形转子，该开口圆柱形转子具有中心旋转轴线和内表面；第一支撑结构，该第一支撑结构相对于所述转子是固定的；第一环形元件，该第一环形元件的最外边缘附接到所述转子的所述内表面的第一位置；第二环形元件，该第二环形元件附接到所述第一支撑结构，其中，所述第二环形元件定位为接近所述第一环形元件，其中，所述第一环形元件和所述第二环形元件中的至少一个被配置为磁性吸引所述第一环形元件和所述第二环形元件中的另一个；第二支撑结构；轴向稳定器，该轴向稳定器选自由第一三元组阵列和第二三元组阵列构成的组，其中，所述第一三元组阵列包括：第一磁性环形元件，该第一磁性环形元件附接到所述转子的所述内表面的第二位置；第二磁性环形元件，该第二磁性环形元件附接到所述第二支撑结构；以及第三磁性环形元件，该第三磁性环形元件附接到所述第二支撑结构，其中，所述第二磁性环形元件和所述第三磁性环形元件定位在所述第一磁性环形元件的彼此相对的侧上，并且两者磁性排斥所述第一磁性环形元件，并且其中，所述第二三元组阵列包括：第一磁性环形元件，该第一磁性环形元件附接到所述第二支撑结构；第二磁性环形元件，该第二磁性环形元件附接到所述转子的所述内表面的第三位置；以及第三磁性环形元件，该第三磁性环形元件附接到所述转子的所述内表面的第四位置，其中，所述第二磁性环形元件和所述第三磁性环形元件定位在所述第一磁性环形元件的相对侧上，并且两者磁性排斥所述第一磁性环形元件；基部和至少一个压缩弹簧，该至少一个压缩弹簧附接到所述第二支撑结构和所述基部并且位于所述第二支撑结构与所述基部之间；导管，该导管固定地附接到所述基部；导轴，该导轴固定地附接到所述第二支撑结构，其中，所述导管被配置为接收所述导轴；以及被动稳定器，该被动稳定器选自由第三三元组阵列和第四三元组阵列构成的组，其中，所述第三三元组阵列包括：第一环形磁体元件，该第一环形磁体元件具有固定地附接到所述转子的所述内表面的第五位置的边缘；第二环形磁体元件，该第二环形磁体元件具有固定地附接到所述转子的所述内表面的第六位置的边缘；以及第一感应元件，该第一感应元件固定地附接到所述第二支撑结构，其中，所述第一感应元件位于所述第一环形磁体元件与所述第二环形磁体元件之间，并且其中，所述第四三元组阵列包括；第三环形磁体元件，该第三环形磁体元件具有固定地附接到所述第二支撑结构的边缘；第四环形磁体元件，该第四环形磁体元件具有固定地附接到所述第二支撑结构的边
缘；以及第二感应元件，该第二感应元件具有固定地附接到所述转子的所述内表面的第七位置的边缘，其中，所述第二感应元件位于所述第三环形磁体元件与所述第四环形磁体元件之间。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二支撑结构包括具有至少一个球形元件的轴承支撑结构，所述设备还包括固定地附接到所述转子的环形轴承元件，其中，所述环形轴承元件包括面向所述中心旋转轴线的环形锥形狭槽，其中，所述至少一个球形元件的一部分定位在所述狭槽内。3.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述转子静止时，所述至少一个球形元件将与所述环形轴承元件接触，其中，当所述转子从静止旋转加速时，所述至少一个球形元件将达到其将不再与所述环形轴承元件接触的速度。4.根据权利要求1所述的设备，还包括具有至少一个球形元件的轴承支撑结构，其中，所述轴承支撑结构固定地附接到所述第二支撑结构，所述设备还包括固定地附接到所述转子的环形轴承元件，其中，所述环形轴承元件包括面向所述中心旋转轴线的环形锥形狭槽，其中，所述至少一个球形元件的一部分定位在所述狭槽内。5.根据权利要求4所述的设备，其中，当所述转子静止时，所述至少一个球形元件将与所述环形轴承元件接触，其中，当所述转子从静止旋转加速时，所述至少一个球形元件将达到其将不再与所述环形轴承元件接触的速度。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一环形元件与所述第二环形元件一起包括选自由以下内容构成的组的配置：(i)其中，所述第一环形元件是铁磁材料，并且其中，所述第二环形元件是磁体，(ii)其中，所述第一环形元件是磁体，并且其中，所述第二环形元件是铁磁材料，(iii)其中，所述第一环形元件是铁磁材料，并且其中，所述第二环形元件是海尔贝克阵列，(iv)其中，所述第一环形元件是海尔贝克阵列，并且其中，所述第二环形元件是铁磁材料，以及(v)其中，所述第一环形元件是海尔贝克阵列，并且其中，所述第二环形元件是海尔贝克阵列。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个压缩弹簧中的每一个的净刚度小于所述三元组阵列的有效刚度。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备是基于飞轮的静电es电动机/发电机。9.一种方法，包括：提供设备，该设备包括：开口圆柱形转子，该开口圆柱形转子具有中心旋转轴线和内表面；第一支撑结构，该第一支撑结构相对于所述转子是固定的；第一环形元件，该第一环形元件的最外边缘附接到所述转子的所述内表面的第一位置；第二环形元件，该第二环形元件附接到所述第一支撑结构，其中，所述第二环形元件定位为接近所述第一环形元件，其中，所述第一环形元件和所述第二环形元件中的至少一个被配置为磁性吸引所述第一环形元件和所述第二环形元件中的另一个；第二支撑结构；轴向稳定器，该轴向稳定器选自由第一三元组阵列和第二三元组阵列构成的组，其中，
所述第一三元组阵列包括：第一磁性环形元件，该第一磁性环形元件附接到所述转子的所述内表面的第二位置；第二磁性环形元件，该第二磁性环形元件附接到所述第二支撑结构；以及第三磁性环形元件，该第三磁性环形元件附接到所述第二支撑结构，其中，所述第二磁性环形元件和所述第三磁性环形元件定位在所述第一磁性环形元件的彼此相对的侧上，并且两者磁性排斥所述第一磁性环形元件，并且其中，所述第二三元组阵列包括：第一磁性环形元件，该第一磁性环形元件附接到所述第二支撑结构；第二磁性环形元件，该第二磁性环形元件附接到所述转子的所述内表面的第三位置；以及第三磁性环形元件，该第三磁性环形元件附接到所述转子的所述内表面的第四位置，其中，所述第二磁性环形元件和所述第三磁性环形元件定位在所述第一磁性环形元件的相对侧上，并且两者磁性排斥所述第一磁性环形元件；基部和至少一个压缩弹簧，该至少一个压缩弹簧附接到所述第二支撑结构和所述基部并且位于所述第二支撑结构与所述基部之间；导管，该导管固定地附接到所述基部；导轴，该导轴固定地附接到所述第二支撑结构，其中，所述导管被配置为接收所述导轴；以及被动稳定器，该被动稳定器选自由第三三元组阵列和第四三元组阵列构成的组，其中，所述第三三元组阵列包括：第一环形磁体元件，该第一环形磁体元件具有固定地附接到所述转子的所述内表面的第五位置的边缘；第二环形磁体元件，该第二环形磁体元件具有固定地附接到所述转子的所述内表面的第六位置的边缘；以及第一感应元件，该第一感应元件固定地附接到所述第二支撑结构，其中，所述第一感应元件位于所述第一环形磁体元件与所述第二环形磁体元件之间，并且其中，所述第四三元组阵列包括；第三环形磁体元件，该第三环形磁体元件具有固定地附接到所述第二支撑结构的边缘；第四环形磁体元件，该第四环形磁体元件具有固定地附接到所述第二支撑结构的边缘；以及第二感应元件，该第二感应元件具有固定地附接到所述转子的所述内表面的第七位置的边缘，其中，所述第二感应元件位于所述第三环形磁体元件与所述第四环形磁体元件之间；以及旋转所述转子。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二支撑结构包括具有至少一个球形元件的轴承支撑结构，所述设备还包括固定地附接到所述转子的环形轴承元件，其中，所述环形轴承元件包括面向所述中心旋转轴线的环形锥形狭槽，其中，所述至少一个球形元件的一部分定位在所述狭槽内，其中，当所述转子静止时，所述至少一个球形元件将与所述环形轴承元件接触，其中，当所述转子从静止旋转加速时，所述至少一个球形元件将达到其将不再
与所述环形轴承元件接触的速度。11.根据权利要求9所述的方法，还包括具有至少一个球形元件的轴承支撑结构，其中，所述轴承支撑结构固定地附接到所述第二支撑结构，所述设备还包括固定地附接到所述转子的环形轴承元件，其中，所述环形轴承元件包括面向所述中心旋转轴线的环形锥形狭槽，其中，所述至少一个球形元件的一部分定位在所述狭槽内，其中，当所述转子静止时，所述至少一个球形元件将与所述环形轴承元件接触，其中，当所述转子从静止旋转加速时，所述至少一个球形元件将达到其将不再与所述环形轴承元件接触的速度。12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一环形元件与所述第二环形元件一起包括选自由以下内容构成的组的配置：(i)其中，所述第一环形元件是铁磁材料，并且其中，所述第二环形元件是磁体，(ii)其中，所述第一环形元件是磁体，并且其中，所述第二环形元件是铁磁材料，(iii)其中，所述第一环形元件是铁磁材料，并且其中，所述第二环形元件是海尔贝克阵列，(iv)其中，所述第一环形元件是海尔贝克阵列，并且其中，所述第二环形元件是铁磁材料，以及(v)其中，所述第一环形元件是海尔贝克阵列，并且其中，所述第二环形元件是海尔贝克阵列。13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个压缩弹簧中的每一个的净刚度小于所述三元组阵列的有效刚度。14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述设备是基于飞轮的静电es电动机/发电机。

技术总结
描述了鲁棒静电(ES)装置实施例，其以应用于储能飞轮为例，在存在热扰动和机械扰动以及地震事件的情况下提供可靠、高效的操作。静电发电机和电动机在用磁轴承、被动三维稳定技术和动态触地轴承增强时，能够在面对这些环境问题时实现鲁棒性能，而且在典型的操作序列(包括旋转加速和稳态模态)期间能够高效操作。括旋转加速和稳态模态)期间能够高效操作。括旋转加速和稳态模态)期间能够高效操作。


技术研发人员：理查德
受保护的技术使用者：劳伦斯利弗莫尔国家安全有限公司
技术研发日：2020.12.23
技术公布日：2022/8/26