【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞轮储能电机，尤其涉及一种电动磁悬浮飞轮储能电机及具有其的飞轮储能系统。
技术介绍
1、高速电机具有转速高、体积小、功率密度大和效率高等特点，在飞轮储能、高速电主轴、空气循环制冷系统、燃料电池、高速离心压缩机以及飞机或舰载供电设备的分布式发电系统等领域具有广阔应用前景。
2、现有的大容量磁悬浮飞轮储能电机，在飞轮结构方面，电机转子与储能飞轮为分体结构，电机转子位于上部，飞轮盘位于下部，可靠性较低；在电机类型方面，一般采用永磁同步电机，磁通方向为径向，气隙体积较小；在悬浮制式方面，采用电磁轴承或永磁偏置轴承承担转子重量，悬浮原理为电磁悬浮或钉扎悬浮，还需要额外增加磁悬浮轴承控制器，且磁悬浮轴承控制精度要求高，增加了控制系统调试难度。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种电动磁悬浮飞轮储能电机及具有其的飞轮储能系统，能够解决现有技术中飞轮储能电机可靠性较低、气隙体积较小以及需要额外增加磁悬浮轴承控制器的技术问题。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种电动磁悬浮飞轮储能电机，所述电机包括壳体和设置在所述壳体内的转子组件与定子组件；
3、所述转子组件设置在所述定子组件的内侧，所述转子组件包括转轴、上侧悬浮板、下侧悬浮板、上侧转子齿和下侧转子齿；所述转轴的外侧壁沿周向设有用于励磁的环形凹槽；所述上侧悬浮板和所述下侧悬浮板均套设在所述转轴的外侧壁，且与所述转轴固连，所述上侧悬浮板设置于所述环形凹槽的上侧，所述下侧悬浮板设置于所述环形凹槽的下
4、所述定子组件包括沿所述壳体的周向由上至下依次设置的上侧电枢绕组、上侧悬浮磁钢、励磁绕组、下侧悬浮磁钢和下侧电枢绕组，且所述上侧电枢绕组、所述上侧悬浮磁钢、所述励磁绕组、所述下侧悬浮磁钢和所述下侧电枢绕组均与所述壳体的内侧壁固连；所述上侧电枢绕组与所述上侧转子齿沿所述壳体的轴向相对设置，且设置于所述上侧转子齿的上侧；所述下侧电枢绕组与所述下侧转子齿沿所述壳体的轴向相对设置，且设置于所述下侧转子齿的下侧；所述上侧悬浮磁钢与所述上侧悬浮板沿所述壳体的径向相对设置；所述下侧悬浮磁钢与所述下侧悬浮板沿所述壳体的径向相对设置；所述励磁绕组与所述环形凹槽沿所述壳体的径向相对设置。
5、优选的，所述电机还包括上端盖、下端盖、上轴承和下轴承；所述上端盖与所述壳体的上端面固连，所述上端盖的中部具有第一通孔，所述转轴的上端从所述第一通孔伸出所述壳体；所述下端盖与所述壳体的下端面固连，所述下端盖的中部具有第二通孔，所述转轴的下端从所述第二通孔伸出所述壳体；所述上轴承设置于所述第一通孔内，且处于所述上端盖与所述转轴之间；所述下轴承设置于所述第二通孔内，且处于所述下端盖与所述转轴之间。
6、优选的，所述转轴为轴向交错磁阻结构。
7、优选的，所述上侧悬浮板和所述下侧悬浮板均采用不导磁材料。
8、优选的，所述不导磁材料为铜、不锈钢、铝或钛合金。
9、优选的，所述上侧悬浮磁钢和所述下侧悬浮磁钢均采用极性交替的悬浮磁钢。
10、优选的，所述上侧悬浮磁钢和所述下侧悬浮磁钢均采用永磁材料。
11、优选的，所述上侧电枢绕组和所述下侧电枢绕组均采用无铁心的电枢绕组。
12、优选的，所述转轴、所述上侧转子齿和所述下侧转子齿为一体化加工而成。
13、根据本专利技术的另一方面，提供了一种飞轮储能系统，所述系统包括上述任一所述电机。
14、应用本专利技术的技术方案，通过悬浮板与悬浮磁钢的相互作用，在转轴达到一定转速后，悬浮板承受稳定的轴向悬浮力，悬浮刚度较大，悬浮稳定性好，且不需要额外配套悬浮控制器，且本专利技术采用的电动磁悬浮结构，即使电机驱动系统故障断电，转子组件仍能够稳定悬浮，悬浮系统可靠性高；通过电枢绕组、励磁绕组和转子齿的位置布局，实现了气隙体积相对更大的轴向磁通结构，提高了电机转矩密度和功率密度，同时，本专利技术的转轴结构强度高，转轴边缘线速度可达到300m/s以上，使电机具有极高的储能密度。本专利技术的电机的转子组件还可直接作为储能飞轮使用，避免了现有技术中转子组件与储能飞轮的分体式设计；同时，在转子组件结构强度和动力学特性等允许条件下，转子组件外径和轴向长度可增大，具有大转动惯量、高能量密度的特点。因此，本专利技术的储能电机具有一体化大惯量飞轮转子、自稳定悬浮、高功率密度、高能量密度和高可靠性等特点，可应用于大容量飞轮储能系统。
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1.一种电动磁悬浮飞轮储能电机，其特征在于，所述电机包括壳体(3)和设置在所述壳体(3)内的转子组件与定子组件；
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机还包括上端盖、下端盖、上轴承和下轴承；所述上端盖与所述壳体(3)的上端面固连，所述上端盖的中部具有第一通孔，所述转轴(1)的上端从所述第一通孔伸出所述壳体(3)；所述下端盖与所述壳体(3)的下端面固连，所述下端盖的中部具有第二通孔，所述转轴(1)的下端从所述第二通孔伸出所述壳体(3)；所述上轴承设置于所述第一通孔内，且处于所述上端盖与所述转轴(1)之间；所述下轴承设置于所述第二通孔内，且处于所述下端盖与所述转轴(1)之间。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述转轴(1)为轴向交错磁阻结构。
4.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述上侧悬浮板(4)和所述下侧悬浮板(7)均采用不导磁材料。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述不导磁材料为铜、不锈钢、铝或钛合金。
6.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述上侧悬浮磁钢(5)
7.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述上侧悬浮磁钢(5)和所述下侧悬浮磁钢(8)均采用永磁材料。
8.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述上侧电枢绕组(2)和所述下侧电枢绕组(9)均采用无铁心的电枢绕组。
9.根据权利要求1-8中任一所述的电机，其特征在于，所述转轴(1)、所述上侧转子齿(10)和所述下侧转子齿(12)为一体化加工而成。
10.一种飞轮储能系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至9中任一所述电机。
...【技术特征摘要】
1.一种电动磁悬浮飞轮储能电机，其特征在于，所述电机包括壳体(3)和设置在所述壳体(3)内的转子组件与定子组件；
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机还包括上端盖、下端盖、上轴承和下轴承；所述上端盖与所述壳体(3)的上端面固连，所述上端盖的中部具有第一通孔，所述转轴(1)的上端从所述第一通孔伸出所述壳体(3)；所述下端盖与所述壳体(3)的下端面固连，所述下端盖的中部具有第二通孔，所述转轴(1)的下端从所述第二通孔伸出所述壳体(3)；所述上轴承设置于所述第一通孔内，且处于所述上端盖与所述转轴(1)之间；所述下轴承设置于所述第二通孔内，且处于所述下端盖与所述转轴(1)之间。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述转轴(1)为轴向交错磁阻结构。
4.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述上侧悬浮...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志华，柳伟，张艳清，蔡华，马逊，王少鹏，李萍，余笔超，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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