飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机.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(10)申请公布号CNCN103633885103633885A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310652080.4(22)申请日2013.12.09(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)发明人项倩雯孙玉坤嵇小辅吉敬华(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.H02N15/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图4页附图4页(54)发明名称飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机(57)摘要本发明公开一种飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机，定子外是混合外转子，混合外转子叠压封装在飞轮内侧且与飞轮转子合二为一，混合外转子是由凸极转子和圆盘转子沿轴向组成的一体结构，混合外转子上无绕组，凸极转子上有均匀分布的齿极，圆盘转子侧无凸极，圆盘转子放置在靠近飞轮转子的重心侧，凸极转子轴向长度是圆盘转子轴向长度的1～4倍；通过径向相对极绕组的差动励磁既可实现飞轮的径向可控悬浮，也可实现机电能量转换，有效提高了悬浮支承力、发电效率与电机的功率密度，简化了绕组与开关逆变电路结构。CN103633885ACN103685ACN103633885A权利要求书1/1页1.一种飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机，包括定子、外转子与集中绕组，定子上有均匀分布的齿极，每个齿极上只有一个绕组且独立控制，其特征是：定子外是混合外转子（2），混合外转子（2）叠压封装在飞轮内侧且与飞轮转子合二为一，混合外转子（2）是由凸极转子（201）和圆盘转子（202）沿轴向组成的一体结构，混合外转子（2）上无绕组，凸极转子（201）上有均匀分布的齿极，圆盘转子（202）侧无凸极，圆盘转子（202）放置在靠近飞轮转子的重心侧，凸极转子（201）轴向长度是圆盘转子202轴向长度的1～4倍。2.根据权利要求1所述飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机，其特征是：对定子上的径向相对极绕组的电流差动控制，产生励磁磁场，凸极转子（201）产生驱动转矩和受转子位置角影响的径向悬浮力，圆盘转子（202）产生与转子位置角无关的径向悬浮力且不产生驱动转矩，以补偿凸极转子（201）径向悬浮力。3.根据权利要求1所述飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机，其特征是：凸极转子（201）和圆盘转子（202）的内、外径均相同，与定子之间的气隙均为0.25mm。4.根据权利要求1所述飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机，其特征是：凸极转子（201）和圆盘转子（202）的轴向总长等于定子的轴向长度。2CN103633885A说明书1/3页飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机技术领域[0001]本发明涉及磁悬浮开关磁阻电机，尤其是一种单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机，用于飞轮电池。背景技术[0002]飞轮电池是一种机电能量转换装置。它可以将外界输入的电能通过电动机转换成高速旋转的飞轮动能，并存储起来；可以将高速旋转的飞轮动能通过发电机转换成电能，并输送给外部负载；可以在待机状态时，保持高速旋转的飞轮动能而不与外界交换能量。因此，飞轮电池用高速电机不仅要具有电动/发电一体化的特性，还要兼具高效、高可靠性、空载损耗小的特点。[0003]飞轮电池用高速电机通常采用永磁电机、开关磁阻电机、异步电机等传统电机，但由于传统电机只能进行能量转换，飞轮电池必须另外配备飞轮转子、磁悬浮轴承等独立个体，导致飞轮电池体积大、成本高、能耗大。为了提高飞轮电池的储能密度与储能效率，飞轮电池用高速电机还可采用集能量转换与悬浮支承于一体的磁悬浮电机，如专利申请号为CN201210139344.1的磁悬浮开关磁阻电机和专利申请号为CN201210200147.6的分体式磁悬浮开关磁阻电机，这两种磁悬浮开关磁阻电机均采用双绕组内转子结构，这两种磁悬浮开关磁阻电机的缺陷是：飞轮电池待机工作时主绕组与悬浮绕组必须同时工作才能产生所需的悬浮支承力，空载损耗大，而且主绕组与悬浮绕组间的绝缘材料导致槽满率低、电机漏磁大、可靠性低；其次，由于电机与飞轮转子分开放置，飞轮转子轴向长度增加，整机体积增加；再次，悬浮力受转子位置角的影响大，悬浮承载能力与稳定性难以保证。发明内容[0004]本发明的目的是为克服现有飞轮电池的悬浮支承与集成式驱动电机存在的问题，提出一种飞轮电池用单绕组混合外转子磁悬浮开关磁阻电机，进一步提高电机的悬浮承载能力、发电效率与功率密度，提高系统稳定性和可靠性。[0005]本发明通过以下技术方案实现：本发明包括定子、外转子与集中绕组，定子上有均匀分布的齿极，每个齿极上