[实用新型]磁悬浮飞轮电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其涉及一种磁悬浮飞轮电机。

背景技术

现有永磁飞轮电机，由永磁电机和飞轮体两部分组成，其结构笨重。永磁电机驱动飞轮体旋转产生动量JΩ，可用于储能、稳定姿态或反作用控制，要求永磁飞轮电机的损耗小、旋转平稳性、体积小、重量轻。然而，传统永磁飞轮电机除了结构笨重，其定子开槽，存在齿槽定位力矩，定子铁芯在电机高速时产生铁耗和附加的涡流阻力矩，轴承的摩擦力矩和使用寿命都是制约飞轮电机性能的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供体积小、结构轻的磁悬浮飞轮电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：磁悬浮飞轮电机，包括盘状的飞轮盘体、设置在所述飞轮盘体内的转子组件和定子组件，

所述定子组件包括固定在所述飞轮盘体上的呈盘状的PCB印制绕组；

所述转子组件包括设置在所述飞轮盘体中心位置的转轴组件、与所述转轴组件相连的至少一个磁悬浮组件、与所述磁悬浮组件相连的磁钢组件；所述转轴组件包括转子轴和套设在所述转子轴上的两个径向轴承；所述磁钢组件包括位于所述PCB印制绕组上方与所述飞轮盘体之间的上部磁钢单元、以及位于所述PCB印制绕组下方与所述飞轮盘体之间的下部磁钢单元；所述上部磁钢单元包括上转子铁芯和设置在所述上转子铁芯与所述PCB印制绕组相对的表面上的上转子磁钢片；所述下部磁钢单元包括下转子铁芯和设置在所述下转子铁芯与所述PCB印制绕组相对的表面上的下转子磁钢片。

优选地，所述上转子磁钢片和所述下转子磁钢片均采取轴向充磁，磁极对数均为P，磁极数均为2P，且两者在轴向对置的位置磁场方向相同，共同形成相吸磁场。

优选地，所述上转子磁钢片和所述下转子磁钢片采用厚度为0.5～5mm的环形塑料磁钢片。

优选地，所述PCB印制绕组是整距绕组，均布Z＝2Pm个绕组，所述飞轮电机基本参数应满足：πD/2p≤40mm，其中D是环形塑料磁钢片的平均直径，Z是所述飞轮电机的虚槽数，m是所述飞轮电机的相数。

优选地，所述飞轮电机Z＝2pm＝6P，m＝3为三相永磁电机；U、V、W三相绕组，形成三相独立线圈绕组或中线相连成Y连接方式或中线连成三角形连接方式。

优选地，所述磁悬浮组件包括位于所述PCB印制绕组上方的上部磁悬浮单元和位于所述PCB印制绕组下方的下部磁悬浮单元，所述上部磁悬浮单元包括相对设置的转动的上磁钢片和静止的上磁钢片；所述下部磁悬浮单元包括相对设置的转动的下磁钢片和静止的下磁钢片；所述转动的上磁钢片与所述静止的上磁钢片相同极性对置；所述转动的下磁钢片与所述静止的下磁钢片相同极性对置。

优选地，所述转动的上磁钢片、静止的上磁钢片、转动的下磁钢片和静止的下磁钢片均采用厚度为0.5～5mm的环形塑料磁钢片，磁钢片的两个面分别是N极或S极，环形塑料磁钢片的内径D1与外径D2的差H1＝(D2—D1)取值为5～10mm。

优选地，所述磁悬浮组件设置两个，所述两个磁悬浮组件沿径向布置，相距H2取值为2～4mm。

优选地，所述转动的上磁钢片和静止的上磁钢片之间的轴向工作间隙δ在(0.15～5)mm之间，所述转动的下磁钢片和静止的下磁钢片之间的轴向工作间隙δ在(0.15～5)mm之间。

优选地，所述飞轮盘体包括盘体上端盖和盘体下端盖，所述PCB印制绕组设置在所述盘体上端盖和所述盘体下端盖之间，所述盘体上端盖上设有第一背铁，所述盘体下端盖上设有第二背铁；

所述转动的上磁钢片固定在所述上转子铁芯上，所述转动的下磁钢片固定在所述下转子铁芯上；所述静止的上磁钢片固定在所述第一背铁上；所述静止的下磁钢片固定在所述第二背铁上。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：本实用新型所提供的磁悬浮飞轮电机，将飞轮盘体和永磁电机一体化设计，永磁电机包括定子组件和转子组件；该转子组件包括转轴组件、磁悬浮组件和磁钢组件，具有体积小、重量轻等优点；磁悬浮组件的设计，可极大地减小机械摩擦，摩擦力矩小且使用寿命长；该定子组件采用PCB印制绕组，无定子铁芯的结构，可消除传统永磁电机中存在的齿槽定位力矩和定子铁芯损耗等问题；综上，该磁悬浮飞轮电机全面优化传统性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例中磁悬浮飞轮电机的结构示意图。