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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110504789A(43)申请公布日2019.11.26(21)申请号201910894362.2(22)申请日2019.09.20(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人寇宝泉张浩泉张艳清(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人高倩(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02J3/30(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称模块化飞轮脉冲发电机系统(57)摘要模块化飞轮脉冲发电机系统,属于电机和电力电子技术领域,本发明为解决现有飞轮脉冲发电机组存在因机组轴系长、转速低导致的功率密度低、能量密度低、体积重量大问题;及可靠性低、成本高问题。本发明包括输入逆变器、轴向磁场结构多气隙内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器和励磁电流调节单元;电动机状态:轴向磁场结构多气隙内嵌永磁体转子同步电机通过输入逆变器从电网吸取能量,将电能转换成机械能存储起来;发电机状态:轴向磁场结构多气隙内嵌永磁体转子同步电机将机械能转换成电能,并通过输出整流器向负载供电;励磁电流调节单元用于在发电机状态时对同步电机气隙磁场进行控制,以保证同步电机在负载及转速变化状态下输出电压保持恒定。CN110504789ACN110504789A权利要求书1/2页1.模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,包括输入逆变器、轴向磁场结构多气隙内嵌永磁体转子同步电机、输出整流器和励磁电流调节单元;电动机状态:轴向磁场结构多气隙内嵌永磁体转子同步电机通过输入逆变器从电网吸取能量,将电能转换成机械能存储起来;发电机状态:轴向磁场结构多气隙内嵌永磁体转子同步电机将机械能转换成电能,并通过输出整流器向负载供电;励磁电流调节单元用于在发电机状态时对同步电机气隙磁场进行控制,以保证同步电机在负载及转速变化状态下输出电压保持恒定。2.根据权利要求1所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,轴向磁场结构多气隙内嵌永磁体转子同步电机包括n个定子(1)、n+1个转子(2)、定子机壳框架(3)和转轴(4);n个定子(1)和n+1个转子(2)沿轴向依次交错同轴排列,n个定子(1)固定在定子机壳框架(3)上,n+1个转子(2)固定在转轴(4)上;n个定子(1)和n+1个转子(2)之间存在2n个轴向气隙;转轴(4)的两端分别穿过前端盖(5)和后端盖(6)并通过轴承(7)转动连接。3.根据权利要求2所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,定子(1)由h个定子模块(101)拼接构成圆环结构,每个定子模块(101)包括扇形环定子基板(101-1)和m×i个定子绕组(101-2);m为电机相数,i为正整数;m×i个定子绕组(101-2)沿圆周方向均匀排列在扇形环定子基板(101-1)上。4.根据权利要求3所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,定子模块(101)还包括维修把手(101-3),所述维修把手(101-3)位于扇形环面外圆侧,用于将定子模块(101)从定子机壳框架(3)上拉出。5.根据权利要求2所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,转子(2)包括转子基板(201)和2p(2s+1)个永磁体(202),p为极对数,s为正整数;转子基板(201)为圆盘形,在转子基板(201)面向定子(1)的端面上沿周向嵌放2p(2s+1)个永磁体(202),永磁体(202)沿轴向充磁,属于同一磁极的(2s+1)个永磁体(202)充磁方向相同,相邻两个磁极的永磁体(202)的充磁方向相反。6.根据权利要求5所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,位于电机两侧的转子(2)结构相同,在转子基板(201)的内侧端面开设2p(2s+1)个轴向盲孔,用于嵌放永磁体(202);位于电机中间位置的n-1个转子(2)结构相同,在转子基板(201)上开设2p(2s+1)个轴向通孔,用于嵌放永磁体(202)。7.根据权利要求6所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,位于电机两侧的转子(2)的转子基板(201)采用磁性材料,位于电机中间位置的n-1个转子(2)的转子基板(201)采用磁性材料或非磁性材料。8.根据权利要求7所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,位于电机中间位置的n-1个转子(2)的转子基板(201)采用非磁性材料时,在转子(2)还设置4p个导磁体,在转子基板(201)的每个磁极的永磁体径向外侧、内侧各开设一个轴向通孔,用于嵌放一对导磁体。9.根据权利要求5、6、7或8所述模块化飞轮脉冲发电机系统,其特征在于,转子(2)与定子(1)的气隙长度沿周向周期性变化,在每个磁极中心线处气隙长度最小,往磁极两侧的气2CN110504