【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种定子永磁型双转子高速飞轮电机，属于高速电机。
技术介绍
1、飞轮储能系统突破了化学电池的局限，具有无污染、能量转换和功率密度高、循环寿命长等优点，在国防武器、ups电源、电网调频和载运工具领域有着广泛的应用前景。飞轮储能系统通常采用功率密度大、响应速度快的高速永磁同步电机来实现飞轮储能系统机械能和电能之间的能量转换。
2、作为飞轮储能系统的核心部件，高速飞轮电机性能好坏直接影响着飞轮储能系统的优劣。但是高速飞轮电机存在如下问题：
3、1、高速飞轮电机工作在高速高频工况下，其高频电流和磁场变化会带来较大的铁芯及涡流损耗，加之高真空运行环境散热条件差，致使电机转子温度极易升高，过高温升会对永磁体性能产生不利影响，甚至导致永磁体热退磁现象发生。
4、2、飞轮电机高速旋转时转子离心力可能超过永磁体抗拉极限，永磁体碎裂风险增大，严重时会出现飞车、扫膛，导致系统损坏。
5、因此，目前高速飞轮电机系统仍存在许多亟需解决的问题，这在一定程度上限制了其工程化应用。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决现有高速飞轮电机系统存在损耗高、耐热性差、转子强度低的问题，提供了定子永磁型双转子高速飞轮电机。
2、本专利技术所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，它包括：外转子、中间定子、内转子；
3、外转子和中间定子之间、内转子和中间定子之间均存在气隙；
4、所述中间定子包括外定子和内定子；
5、
6、所述外定子包括外定子铁芯、外定子主永磁体、外定子辅助永磁体、外定子电枢绕组线圈、外定子电枢齿和外定子容错齿；
7、外定子铁芯的外周沿周向等间隔设置有外定子电枢齿，相邻两个外定子电枢齿之间设置有外定子容错齿，外定子主永磁体内嵌于外定子电枢齿内，外定子辅助永磁体内嵌于外定子容错齿内，外定子电枢绕组线圈缠绕在外定子电枢齿上；
8、外转子的内周沿周向均布有外转子齿，与外定子采用极槽配合方式安装；
9、所述内定子包括内定子铁芯、内定子主永磁体、内定子辅助永磁体、内定子电枢绕组线圈、内定子电枢齿和内定子容错齿；
10、内定子铁芯的内周沿周向等间隔设置有内定子电枢齿，相邻两个内定子电枢齿之间设置有内定子容错齿，内定子主永磁体内嵌于内定子电枢齿内，内定子辅助永磁体内嵌于内定子容错齿内，内定子电枢绕组线圈缠绕在内定子电枢齿上；
11、内转子的外周沿周向均布有内转子齿，与内定子采用极槽配合方式安装；
12、外定子铁芯和内定子铁芯之间设置有隔磁磁障。
13、优选的，所述外转子的内周沿周向均布有11个外转子齿，外定子铁芯的外周沿周向等间隔设置有6个外定子电枢齿，6个外定子容错齿分别设置在相邻两个外定子电枢齿(9-1)之间，6个外定子主永磁体分别内嵌于6个外定子电枢齿内，6个外定子辅助永磁体分别内嵌于6个外定子容错齿内，6个外定子电枢绕组线圈分别缠绕在6个外定子电枢齿上。
14、优选的，所述6个外定子电枢绕组线圈分别为外定子a相第一绕组线圈、外定子a相第二绕组线圈、外定子b相第一绕组线圈、外定子b相第二绕组线圈、外定子c相第一绕组线圈、外定子c相第二绕组线圈；
15、外定子a相第一绕组线圈与外定子a相第二绕组线圈线圈中匝链的永磁磁链具有互补性，两个线圈顺向串联成一个线圈组，构成外定子a相电枢绕组，抵消永磁磁链的直流分量；
16、同理，外定子b相第一绕组线圈和外定子b相第二绕组线圈构成外定子b相电枢绕组；
17、同理，外定子c相第一绕组线圈和外定子c相第二绕组线圈构成外定子c相电枢绕组；
18、三相外定子电枢绕组之间的空间位置相差120度，使得三相永磁磁链的相位相差120度。
19、优选的，所述内转子的外周沿周向均布有11个内转子齿，内定子铁芯(8-2)的内周沿周向等间隔设置有6个内定子电枢齿，6个内定子容错齿(10-2)分别设置在相邻两个内定子电枢齿之间，6个内定子主永磁体分别内嵌于6个内定子电枢齿内，6个内定子辅助永磁体分别内嵌于6个内定子容错齿内，6个内定子电枢绕组线圈分别缠绕在6个内定子电枢齿上。
20、优选的，所述6个内定子电枢绕组线圈分别为内定子a相第一绕组线圈、内定子a相第二绕组线圈、内定子b相第一绕组线圈、内定子b相第二绕组线圈、内定子c相第一绕组线圈、内定子c相第二绕组线圈；
21、内定子a相第一绕组线圈与内定子a相第二绕组线圈线圈中匝链的永磁磁链具有互补性，两个线圈顺向串联成一个线圈组，构成内定子a相电枢绕组，抵消永磁磁链的直流分量；
22、同理，内定子b相第一绕组线圈和内定子b相第二绕组线圈构成内定子b相电枢绕组；
23、同理，内定子c相第一绕组线圈和内定子c相第二绕组线圈构成内定子c相电枢绕组；
24、三相内定子电枢绕组之间的空间位置相差120度，使得三相永磁磁链的相位相差120度。
25、优选的，所述外定子容错齿和内定子容错齿均为双容错齿结构。
26、优选的，所述外转子齿和内转子齿均采用凸极结构。
27、优选的，所述各相外定子电枢绕组线圈和各相内定子电枢绕组线圈的结构均相同，采用三相分布的集中式绕组。
28、优选的，相邻两个外定子主永磁体采用充磁方向相反的切向充磁方式充磁，外定子辅助永磁体采用充磁方向相同的径向充磁方式充磁；
29、相邻两个内定子主永磁体采用充磁方向相反的切向充磁方式充磁，内定子辅助永磁体采用充磁方向相同的径向充磁方式充磁。
30、优选的，所述外转子和内转子采用直槽结构或斜槽结构。
31、本专利技术的优点：
32、1、本专利技术提出的定子永磁型双转子高速飞轮电机，采用定子永磁型结构，转子上既无永磁体也无绕组，在保证机械强度的同时，降低了转子的散热要求，更适合高速运行。
33、2、转子结构简单，机械强度高，避免了高速运行时的转子护套结构，可有效减小气隙长度，增大气隙磁密，提高电机转矩及功率密度。
34、3、本专利技术的永磁体采用切向和径向交替充磁的异型halbach充磁方式，既可改善磁场波形，降低涡流损耗，减小电机发热，又可加强聚磁效应，提高电机功率及转矩密度。
35、4、采用2mk/(4m±1)的极槽配合方式及三相分布的集中绕组，具有绕组互补性，互补的两个线圈绕组所在磁路中的磁场能量与定转子相对位置的导数相反，相互抵消，有效减小了定位力矩的大小，抑制了电机转矩脉动。(m：相数；k：互补绕组数)
36、5、具有两套定转子结构，既可充分利用电机空间，有效提高电机转矩及功率密度，又可通过内外两套电枢绕组的配合，实现对该电机的灵活控制，满足飞轮储能系统用高速电机的多模式运行。
37、此外，本专利技术的定转子铁芯均采用新型低损耗非本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.定子永磁型双转子高速飞轮电机，它包括：外转子(1)、中间定子(2)、内转子(3)；
2.根据权利要求1所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述外转子(1)的内周沿周向均布有11个外转子齿(11-1)，外定子铁芯(8-1)的外周沿周向等间隔设置有6个外定子电枢齿(9-1)，6个外定子容错齿(10-1)分别设置在相邻两个外定子电枢齿(9-1)之间，6个外定子主永磁体(5-1)分别内嵌于6个外定子电枢齿(9-1)内，6个外定子辅助永磁体(6-1)分别内嵌于6个外定子容错齿(10-1)内，6个外定子电枢绕组线圈(7-1)分别缠绕在6个外定子电枢齿(9-1)上。
3.根据权利要求2所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述6个外定子电枢绕组线圈(7-1)分别为外定子A相第一绕组线圈(711-1)、外定子A相第二绕组线圈(712-1)、外定子B相第一绕组线圈(721-1)、外定子B相第二绕组线圈(722-1)、外定子C相第一绕组线圈(731-1)、外定子C相第二绕组线圈(732-1)；
4.根据权利要求2所述的定子永磁型双转子高速
5.根据权利要求4所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述6个内定子电枢绕组线圈(7-2)分别为内定子A相第一绕组线圈(711-2)、内定子A相第二绕组线圈(712-2)、内定子B相第一绕组线圈(721-2)、内定子B相第二绕组线圈(722-2)、内定子C相第一绕组线圈(731-2)、内定子C相第二绕组线圈(732-2)；
6.根据权利要求1、2或4所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述外定子容错齿(10-1)和内定子容错齿(10-2)均为双容错齿结构。
7.根据权利要求2或4所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述外转子齿(11-1)和内转子齿(11-2)均采用凸极结构。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述各相外定子电枢绕组线圈(7-1)和各相内定子电枢绕组线圈(7-2)的结构均相同，采用三相分布的集中式绕组。
9.根据权利要求1任意一项所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，相邻两个外定子主永磁体(5-1)采用充磁方向相反的切向充磁方式充磁，外定子辅助永磁体(6-1)采用充磁方向相同的径向充磁方式充磁；
10.根据权利要求1所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述外转子(1)和内转子(3)采用直槽结构或斜槽结构。
...【技术特征摘要】
1.定子永磁型双转子高速飞轮电机，它包括：外转子(1)、中间定子(2)、内转子(3)；
2.根据权利要求1所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述外转子(1)的内周沿周向均布有11个外转子齿(11-1)，外定子铁芯(8-1)的外周沿周向等间隔设置有6个外定子电枢齿(9-1)，6个外定子容错齿(10-1)分别设置在相邻两个外定子电枢齿(9-1)之间，6个外定子主永磁体(5-1)分别内嵌于6个外定子电枢齿(9-1)内，6个外定子辅助永磁体(6-1)分别内嵌于6个外定子容错齿(10-1)内，6个外定子电枢绕组线圈(7-1)分别缠绕在6个外定子电枢齿(9-1)上。
3.根据权利要求2所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述6个外定子电枢绕组线圈(7-1)分别为外定子a相第一绕组线圈(711-1)、外定子a相第二绕组线圈(712-1)、外定子b相第一绕组线圈(721-1)、外定子b相第二绕组线圈(722-1)、外定子c相第一绕组线圈(731-1)、外定子c相第二绕组线圈(732-1)；
4.根据权利要求2所述的定子永磁型双转子高速飞轮电机，其特征在于，所述内转子(3)的外周沿周向均布有11个内转子齿(11-2)，内定子铁芯(8-2)的内周沿周向等间隔设置有6个内定子电枢齿(9-2)，6个内定子容错齿(10-2)分别设置在相邻两个内定子电枢齿(9-2)之间，6个内定子主永磁体(5-2)分别内嵌于6个内定子电枢齿(9-2)内，6个内定子辅助永磁体(6-2)分别...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴绍朋，严作光，沈超洋，钭楚杰，杨雨彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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