一种轴向分相内定子永磁偏置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CN106385203A(43)申请公布日2017.02.08(21)申请号201610864124.3(22)申请日2016.09.30(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(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.H02N15/00(2006.01)H02K7/02(2006.01)H02K1/17(2006.01)H02K1/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种轴向分相内定子永磁偏置磁悬浮开关磁阻飞轮电机(57)摘要本发明是一种轴向分相内定子永磁偏置磁悬浮开关磁阻飞轮电机，包括外转子、飞轮、内定子，所述外转子叠压封装在飞轮内侧，内定子铁芯、外转子铁芯沿轴按相数分成m段，每段外转子内侧沿圆周等间隔设置12个转子极，内定子铁心上设有8个窄齿主磁极和4个宽齿悬浮极，窄齿主磁极和宽齿悬浮极上分别绕有主极控制线圈和悬浮控制线圈，每段窄齿主磁极上的线圈相互串联构成主极绕组，每段宽齿悬浮极上的控制线圈两两串联，构成正交方向两套悬浮绕组。本发明减小系统体积，提高临界转速；降低悬浮支承损耗，提升运行效率；定子极分设悬浮极、主磁极以及隔磁环，简化控制算法，提高悬浮性能和解耦效果。CN106385203ACN106385203A权利要求书1/1页1.一种轴向分相内定子永磁偏置磁悬浮开关磁阻飞轮电机，包括外转子、飞轮、内定子、永磁环，其特征在于：所述外转子叠压封装在飞轮内侧，飞轮与转子合二为一成一个整体，内定子铁芯、外转子铁芯沿轴按相数分成m段，每段内定子铁心之间装有永磁环，采用轴向充磁，为径向悬浮力的产生提供偏置磁通，每段外转子内侧沿圆周等间隔设置12个转子极，内定子铁心上设有8个窄齿主磁极和4个宽齿悬浮极，窄齿主磁极与宽齿悬浮极之间装有隔磁套，窄齿主磁极和宽齿悬浮极上分别绕有主控制线圈和悬浮控制线圈，每段窄齿主磁极上的线圈相互串联构成主绕组，每段宽齿悬浮极上的控制线圈两两串联，构成正交方向两套悬浮绕组。2.根据权利要求1所述一种轴向分相内定子永磁偏置磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于：每段内定子宽齿悬浮极的极宽是一个转子极距，每段转子极沿圆周方向错开1/m个转子极距，实现自启动。2CN106385203A说明书1/3页一种轴向分相内定子永磁偏置磁悬浮开关磁阻飞轮电机技术领域[0001]本发明属于磁悬浮开关磁阻电机的技术领域，具体的说是涉及一种轴向分相内定子永磁偏置磁悬浮开关磁阻飞轮电机。背景技术[0002]能源短缺和环境污染是世界各国面临的重大难题，开发节能环保的电动汽车，以减少对燃油消耗和排气污染，是缓解这一问题的有效途径。电池是电动汽车的动力源泉，也是制约电动汽车发展的关键因素之一，飞轮电池以其比能量高、比功率大、充电快、绿色环保等优点受到国内外高度重视，但目前尚存在诸多技术难题制约其实际工程应用，其中悬浮支承与高速运行问题尤为突出。磁轴承支承可降低飞轮电池损耗，但系统结构复杂、临界转速受限且故障率高。近年来兴起的磁悬浮电机(又称无轴承电机)技术结合了磁轴承与电机的双重优点，可简化系统结构，提高临界转速、提升系统集成度与可靠性，在飞轮电池领域具备独特优势。磁悬浮开关磁阻电机在充分保留开关磁阻电机高速优良特性基础上，通过自身悬浮力的主动控制，进一步改善电机高速性能与运行效率。将其引入飞轮电池，可实现飞轮电池低功耗的悬浮支承和高速充放电运行，提高悬浮性能、临界转速与功率密度。[0003]日本学者最早提出12/8极双绕组结构磁悬浮开关磁阻电机，该电机在定子极上安装两套集中式绕组，分别为主绕组和悬浮绕组，通过两套绕组电流的合理控制实现转子旋转与自悬浮。该电机气隙磁场由载流主绕组和载流悬浮绕组共同作用产生，使得悬浮力和电磁转矩呈现强烈的电磁耦合特性，分析以及解耦控制难度大。为此国内外学者相继开展了新型结构磁悬浮开关磁阻电机的研究，出现了双定子、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；混合定子以及永磁偏置结构采用外定子结构，电机不易于与飞轮集成一体，且永磁体在外定子侧，消耗永磁材料较多，性价比不高。[0004]综上可见，现有磁悬浮开关磁阻电机用于飞轮电池领域时，在结构、机理和功能上还存在不足，因此有必要结合飞轮电池具体应用有针对性地设计新结构。发明内容[0005]本发明为了更好满足飞轮电池集