一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机.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CN105827155A(43)申请公布日2016.08.03(21)申请号201610297567.9(22)申请日2016.05.09(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人孙晓东罗帅陈龙江浩斌杨泽斌陈建锋徐兴(51)Int.Cl.H02N15/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机(57)摘要本发明公开一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机，转子铁芯和转子齿的外部同轴套有沿轴向布置的左定子和右定子，在左定子右端面和右定子左端面之间紧密镶嵌有圆筒型的轴向充磁的永磁体，左定子和右定子沿永磁体的轴向中心点左右对称，左定子和右定子的轴向截面的内侧表面为锥形，左定子的锥形大端在左侧，小端在右侧，左定子和右定子的锥形内侧表面沿圆周方向均匀设有定子槽，每个定子槽内的外层为悬浮绕组、内层为转矩绕组；转子齿的轴向截面的外侧表面是与左定子和右定子内侧表面相对应的锥形；转矩绕组产生转矩与轴向力，永磁体产生的磁场和悬浮绕组产生的磁场相互叠加产生不对称的磁场从而产生径向悬浮力，内部结构简单，轴向长度小。CN105827155ACN105827155A权利要求书1/1页1.一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机，在转轴（8）外部同轴固定套有转子铁芯（7），转子铁芯（7）上沿圆周方向均匀设有转子齿（6），其特征是：转子铁芯（7）和转子齿（6）的外部同轴套有沿轴向布置的左定子（1）和右定子（2），在左定子（1）右端面和右定子（2）左端面之间紧密镶嵌有圆筒型的轴向充磁的永磁体（5），左定子（1）和右定子（2）沿永磁体（5）的轴向中心点左右对称，永磁体（5）外径与左定子（1）和右定子（2）外径相等，左定子（1）和右定子（2）的轴向截面的外侧表面为圆柱形，内侧表面为锥形，左定子（1）的锥形大端在左侧，小端在右侧，右定子（2）的锥形大端在右侧，小端在左侧；左定子（1）和右定子（2）的锥形内侧表面沿圆周方向均匀设有定子槽，每个定子槽内的外层为悬浮绕组（3）、内层为转矩绕组（4）；转子齿（6）的轴向截面的外侧表面是与左定子（1）和右定子（2）内侧表面相对应的锥形，锥形的锥度大小与左定子（1）和右定子（2）的内侧表面的锥形的锥度大小相同，转子铁芯（7）和转子齿（6）均沿永磁体（5）的轴向中心点左右对称。2.根据权利要求1所述一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机，其特征是：左定子（1）和右定子（2）上各设有12个定子槽，左定子（1）和右定子（2）所对应的转子齿（6）各设有4个，转矩绕组（4）为三相4极绕组，悬浮绕组（3）为两相2极绕组，悬浮绕组（3）和转矩绕组（4）内的电流分开控制，左定子（1）上的转矩绕组（4）与右定子（2）上的转矩绕组（4）通入的电流相位相同，电流幅值大小能够不同，左定子（1）上的悬浮绕组（3）与右定子（2）上的悬浮绕组（3）内通入的电流方向相反。3.根据权利要求2所述一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机，其特征是：每个转子齿（6）的弧度为45°。4.根据权利要求1所述一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机，其特征是：所述锥形的锥度大小为20°±5°。5.根据权利要求1所述一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机，其特征是：左定子（1）和右定子（2）的轴向长度均为45mm，外径均60mm，锥形大端的内径均为40mm，永磁体（5）的轴向长度为5mm。6.根据权利要求1所述一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机，其特征是：永磁体（5）的径向厚度等于左定子轭或右定子轭最薄处的厚度。2CN105827155A说明书1/3页一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机技术领域[0001]本发明涉及到电机、磁悬浮技术、飞轮电池领域，具体为一种高速无轴承电机，主要适用于电动汽车用的飞轮电池这一特殊领域。背景技术[0002]电动汽车所使用的化学电池对环境存在一定的污染，且寿命较低，飞轮电池在这几个方面具有良好的性能。传统飞轮电池内部的机械轴承在飞轮高速旋转时会存在机械磨损，这会导致飞轮电池内部温升较高，并会降低飞轮电池的效率。为此，采用无轴承电机替代传统的机械轴承与电机。无轴承电机是结合磁轴承与电机功能于一体的一种新型电机，无轴承电机内部有两套绕组，分别产生转矩与悬浮力，通过调节两套绕组内的电流的大小与相位可以控制转矩的大小与悬浮力的大小。因此无轴承电机在正常工作时无需轴承支撑，非常适合用于高速场合如飞轮储能、航空航天等领域。[0003]传统无轴承电机内部有转矩绕组与悬浮绕组这两套极对数相差一的绕组，两套绕组产生极对数相差一的磁场，分别用来产生转矩与悬浮力。这种结构的无轴承电机存在以下几个问题：（1）一般只能产生径向力，不能产生轴向力，