带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机.pdf

(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CN108448808A(43)申请公布日2018.08.24(21)申请号201810287517.1(22)申请日2018.04.03(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人朱志莹孙玉坤郭旋朱金孟高军(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243代理人王素琴(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)H02K1/16(2006.01)H02K3/28(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机(57)摘要本发明是一种带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机，包括转子铁心、转子套筒、定子套筒、定子铁心、永磁体、飞轮，转子铁心、转子套筒与飞轮由内而外同心嵌套成一个整体，定子铁心与定子套筒同心嵌套安装在固定轴上，定子铁心和转子铁心沿轴向按相数分成m段，每相转子铁心内侧等间隔设有12个转子极，每相定子铁心设有8个转矩极和4个悬浮极，转矩极和悬浮极选用极靴齿，转矩极和悬浮极上分别绕有控制线圈，两相定子之间装有轴向充磁永磁体。本发明将悬浮极和转矩极为极靴齿，提高了定子槽空间，有效增强电机转矩密度和悬浮出力，大幅提高永磁体的利用率，降低永磁体用量，达到节约成本，增强出力的效果。CN108448808ACN108448808A权利要求书1/1页1.带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机，包括转子铁心（1）、转子套筒（2）、定子套筒（4）、定子铁心（6）、永磁体（3）、飞轮（5），其特征在于：所述转子铁心（1）、所述转子套筒（2）与所述飞轮（5）由内而外同心嵌套成一个整体，所述定子铁心（6）与所述定子套筒（4）同心嵌套安装在固定轴上，定子铁心（6）和转子铁心（1）沿轴向按相数分成m段，每相所述转子铁心（1）内侧等间隔设有12个转子极（102），每相所述定子铁心（6）设有8个转矩极（602）和4个悬浮极（601），所述转矩极（602）和悬浮极（601）选用极靴齿，悬浮极（601）的极靴宽度等于转子极距，转矩极（602）的极靴宽度为转子齿宽，转矩极（602）与悬浮极（601）之间设有隔磁部件（603），转矩极（602）和悬浮极（601）上分别绕有控制线圈，每相8个转矩极（602）上的控制线圈相互串联构成每相转矩绕组，每相正对2个悬浮极（601）上的控制线圈串联构成正交方向两套悬浮绕组，两相定子之间装有轴向充磁永磁体（3）。2.根据权利要求1所述带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于：所述转子铁心（1）和所述定子铁心（6）分别由硅钢片沿轴向叠压而成，所述转子套筒（2）和定子套筒（4）分别由整块钢做成。2CN108448808A说明书1/3页带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机技术领域[0001]本发明磁悬浮开关磁阻电机的技术领域，具体的说是一种带套筒极靴齿轴向分相永磁式磁悬浮开关磁阻飞轮电机。背景技术[0002]飞轮储能系统是一种机电能量转换的物理储能装置，具备比能量高、比功率大、体积小、寿命长、充放电快、清洁无污染等优点，在航空航天(卫星储能电池，综合动力和姿态控制)、军事(大功率电磁炮)、电力(电力调峰)、通信(不间断电源)、汽车工业(混合动力汽车)等领域有着广阔的应用前景。磁悬浮电机结合磁轴承无接触悬浮与电机旋转双重功能，应用于飞轮储能，可简化系统结构，提高临界转速，在飞轮储能领域具备独特优势。磁悬浮开关磁阻电机(bearinglessswitchedreluctancemotors，BSRM)充分保留开关磁阻电机优良特性，同时通过自身径向力的主动控制，进一步改善系统高速性能与运行效率。将其引入飞轮储能，可大幅减小系统体积与损耗，提高悬浮性能、临界转速与功率密度，是飞轮悬浮支承与能量转换的理想选择之一。[0003]20世纪90年代，日本学者ChibaA和TakemotoM等最早开展BSRM研究，提出了12/8极双绕组典型结构，该电机采用双绕组结构，其气隙磁场由载流主绕组和载流悬浮绕组共同作用产生，使得电机悬浮力和电磁转矩呈现强烈的电磁耦合特性，且悬浮力产生存在死区，分析以及控制难度大，这成为制约BSRM进入工程应用的主要瓶颈。近年来，部分学者尝试从电机结构的角度减弱电磁耦合性，提出了双定子、混合转子、混合定子以及永磁偏置等多种结构。这些新结构的提出有效地削弱了电磁耦合问题，然而，用于飞轮电池时，还有诸多不足，如双定子结构不易于电机和飞轮集成化设计，且内外定子绕组存在严重的温升和散热问题，电机高速运行下效率较低；混合转子结构导致电机轴向长度依然较长，飞轮临界转速受限；混合定子以