【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞轮储能，尤其涉及一种双定子飞轮储能装置及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。飞轮储能系统主要包括转子系统、轴承系统和转换能量系统等，还有一些如真空、深冷、外壳和控制系统等的支持系统。飞轮储能技术相比传统储能装置具有密度高、工作功率大、能量转换率高、通用性强、使用寿命长、无污染等优势。飞轮储能可以应用于很多场合，如分布性发电系统中与发电机组混合用于电力调控，电动汽车中用于临时存储能量等等。
3、电机作为飞轮储能系统能量转换的核心，电机效率直接影响能量传递效率，对整个系统的性能有重大影响。一般来说，飞轮储能用电机应满足以下要求：(1)为了减小系统的大小和重量，一般将电动机和发电机集成为一个电机，要求飞轮储能用电机是动发一体机；(2)为了提高飞轮储能系统的储能量，要求电机能够高速运行；(3)为了达到深度放电的要求，要求电机能够在宽转速范围内高效运行；(4)为了达到响应速度的要求，要求电机电动状态运行时具有较大的输出转矩和发电状态运行时能够短时间内输出较大功率；(5)飞轮储能系统大部分时间处于维持状态，要求电机空载损耗小；(6)飞轮储能系统使用寿命和维护周期长，为了电机能够长期稳定运行，防止出现电机过热，要求电机转子涡流损耗小。
4、不同的应用对电机有不同的要求，因此现有技术需要根据飞轮储能系统的工作特性确定
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种双定子飞轮储能装置及方法，同时设置两相绕组定子和三相绕组定子，实现飞轮充放电，满足飞轮储能装置多样化的供电需求。
2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：
3、一种双定子飞轮储能装置，包括：转轴以及分别设置在转轴上的定子和转子；其中，所述定子包括两相绕组定子和三相绕组定子，两相绕组定子和三相绕组定子分别设置在转子的两侧；所述转子包括转子端盘，转子端盘的每一侧，均设有双层混合永磁体，转子端盘两侧的永磁体相互对称设置且充磁方向相同。
4、其中，所述双层混合永磁体包括外层的铝镍钴永磁体和内层的钕铁硼永磁体，内外层永磁体紧贴合成同一磁化方向扇形永磁体，内外层永磁体形状相同，充磁方向一致，厚度根据实际需要调节。
5、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
6、一种双定子飞轮储能装置的储能方法，包括：
7、对于两相绕组定子或三相绕组定子，电源侧开关闭合时，控制定子旋转形成电势，实现充电；负载侧开关闭合时，将定子存储的电势释放用于为负载供电，同时控制对负载的放电速率；
8、两相绕组和三相绕组为负载供电独立进行或协同进行。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
10、(1)本专利技术双定子飞轮储能装置的转子永磁体为内外层混合永磁体，外层扇形永磁体采用铸造工艺的铝镍钴永磁体，铝镍钴永磁在高速高温下磁性能稳定，在超高线速度下的作为表面永磁体退磁的风险低，铝镍钴永磁置于外层与内层永磁体隔热，降低内层扇形永磁体退磁风险，内层扇形永磁体为钕铁硼永磁体，具有高磁性能，保障飞轮转子的稳定磁性能。铝镍钴永磁体与钕铁硼永磁体厚度可根据实际需要调节，混合永磁体的搭配降低永磁体制造成本和对称排列降低轴向不平衡力。
11、(2)本专利技术双定子飞轮储能装置的两侧对称的永磁体充磁方向相同，消除两侧永磁的磁耦合现象，充分利用转子端盘磁路，相比于相反充磁方向节约端盘体积，有利于永磁体安装，减少电机装配难度。
12、(3)本专利技术双绕组飞轮储能装置的永磁电机的定子为双定子结构，两相绕组定子采用扁铜线增加导线过流和散热能力，配套两相整流/逆变电路实现飞轮充放电，三相绕组定子绕组采用利兹线绕线降低高频铜损，配套三相整流/逆变电路实现飞轮充放电。两套定子装置可独立或协同运行，满足飞轮储能装置多样化的供电需求。
13、(4)三相绕组定子绕组配套电路在两相绕组定子绕组配套电路的基础上增加两组电容形成双-三相四开关拓扑降低控制器成本。同时，两相绕组定子绕组和三相绕组定子绕组配套电路可实现电机的有功、无功分配控制实现供电端电压提升从而提高供能品质、降低器件工作电压限制。
14、本专利技术的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
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1.一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，包括：转轴以及分别设置在转轴上的定子和转子；
2.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述双层混合永磁体包括外层的铝镍钴永磁体和内层的钕铁硼永磁体，内外层永磁体紧贴合成同一磁化方向扇形永磁体，内外层永磁体形状相同，充磁方向一致，厚度根据实际需要调节。
3.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述双层混合永磁体的充磁方向一致。
4.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述转子端盘表面各安装一个铝合金护套，护套上开设有与永磁体形状一致的孔，用于卡合容纳永磁体。
5.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述两相绕组定子包括定子铁心和两相绕组，两相绕组沿定子铁心径向绕线，两相绕组在电磁相位上呈90度对称排列，构成电机的电磁相位关系。
6.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述三相绕组定子包括定子铁心和三相绕组，三相绕组绕线沿定子铁心径向绕线，三相绕组在电磁相位上呈120度对称排列，构成电机的电磁相位
7.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述两相绕组定子和三相绕组定子分别配备一套发电装置，分别作为两相交流供电电源和三相交流电供电电源，两种电源独立供电或协同供电。
8.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，还包括：两相绕组定子的充放电外电路，所述两相绕组定子的充放电外电路包括：
9.如权利要求8所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，还包括：三相绕组定子的驱动外电路，所述三相绕组定子的驱动外电路包括：
10.一种如权利要求9所述的双定子飞轮储能装置的储能方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，包括：转轴以及分别设置在转轴上的定子和转子；
2.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述双层混合永磁体包括外层的铝镍钴永磁体和内层的钕铁硼永磁体，内外层永磁体紧贴合成同一磁化方向扇形永磁体，内外层永磁体形状相同，充磁方向一致，厚度根据实际需要调节。
3.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述双层混合永磁体的充磁方向一致。
4.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述转子端盘表面各安装一个铝合金护套，护套上开设有与永磁体形状一致的孔，用于卡合容纳永磁体。
5.如权利要求1所述的一种双定子飞轮储能装置，其特征在于，所述两相绕组定子包括定子铁心和两相绕组，两相绕组沿定子铁心径向绕线，两相绕组在电磁相位上呈90度对称排列，构成电机的电磁相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文良，刁成武，丁海波，陈德志，王秀和，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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