[发明专利]一种双定子无槽铁心轴向磁场永磁电机与飞轮一体装置

说明书

本发明公开了一种定子无槽铁心轴向磁场永磁电机与飞轮一体化装置，采用中间转子两边定子结构，中间转子内侧为电机转子部分，由具有双边聚磁能力的永磁体阵列构成；中间转子外侧为飞轮部分，采用高强度材料制成，质量和惯性大，外缘采用碳纤维材料加固。定子部分去除了传统齿槽铁心，仅留下具有导磁能力的背轭部分，定子绕组采用高性能灌封胶进行填充，与背轭紧紧粘接为一体。电机立式安装，上下采用两个锥面被动磁轴承，可实现无接触悬浮转子，实现真空运行。本发明具有重量轻、铁心损耗低、无齿槽转矩、电感小、动态性能好、效率高、自耗散率低、过载能力强和自调节悬浮气隙等优点。

技术领域

本发明涉及电机设计领域，尤其涉及一种双定子无槽铁心轴向磁场永磁电机与飞轮一体装置。

背景技术

随着世界经济的发展，分布式发电系统已经逐渐成为电力系统的重要部分。然而与传统大电网相比，分布式发电供电距离较短、系统耦合性强、惯性系数小、阻尼不足，不具备大电网的强抗扰动能力。同时由于目前用电设备的功率越来越大，给电网带来的考验越来越多，包括大功率负载切入电网时引起电网电压波动；变频器等电力电子设备向电网引入谐波干扰，对敏感负载造成影响；冲击性负载的周期性使用需要电网短时大功率供电。而目前应对这些挑战的最佳选择是在系统中增加储能装置，其不仅可解决由于能源的随机性和波动性导致的瞬时停机、电压骤升、电压骤降等问题，而且可提供快速的功率缓冲、进行无功和有功的补偿。因此，研究充放电深度可控、响应速率快、高安全性、高可靠性、高环境适应性以及效率高、比能量密度高的储能系统，对改善分布式电网质量有着重要意义。

目前储能方式可以分为：物理储能、电化学储能和电磁储能。物理储能即机械储能包括：弹性储能、液压储能、抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等。电化学储能包括：铅酸电池、镍系电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池等。电磁储能包括：超导磁储能系统、超级电容等。几种主要储能方式的技术特性如表1和2所示，这些储能方式在各个场合都有应用，相关技术还都处于发展之中，各有千秋。综合比较各种储能，飞轮储能系统具有响应速度快，充放电时间短，使用寿命长，储能密度高等特点，最合适应用于分布式电网场合电能质量调节。因此，越来越多的国家将目光投入到飞轮储能系统的研究中，这其中也包括了我国的研究人员。

表1各种主要储能方式动态响应特性