[发明专利]杯形绕组永磁同步电机、储能飞轮及方法

说明书

本公开提出了杯形绕组永磁同步电机、储能飞轮及方法，所述同步电机集电动机和发电机为一体，工作在电动和发电两种状态，实现电动、发电的互逆运行，包括：外转子、杯形绕组和内转子，所述杯形绕组置于内外转子之间的空腔内，所述外转子包括外转子轭，所述内转子包括内转子轭，外转子和杯形绕组以及杯形绕组和内转子之间均留有气隙。本公开简化了飞轮储能系统的结构。电机结构简单，电机的能量利用效率提高，电机轴向长度缩短，电机总体体积、重量减小，有利于转子的平稳转动。

技术领域

本公开属于电机技术领域，尤其涉及杯形绕组永磁同步电机、储能飞轮及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着经济的迅速发展，用户的用电需求日益增加，能源的需求也日益增长，能源的供求矛盾日趋严峻，用户对能源的可靠性灵活性的要求逐渐增高。为了实现低碳绿色能源的可持续高质量发展，尤其是由于可再生能源技术的不断推进，风能、太阳能等可再生能源在发电上的占比逐渐增大。但由于可再生能源自身存在的间歇性和随机性，为了实现能源的高效利用，提高供电可靠性，高比例的可再生能源对于储能方面提出了更高的要求，也给储能的发展带来了新机遇。

储能字面意思指的是电能的存储，能量储存技术是现如今应对能源短缺、满足电网稳定可持续运行、能量高效利用的一种较为有效的方法，在电力系统中，当电网负荷存在波动时，各种储能装置发挥作用进行一定的削峰填谷，当电力需求较少，电网用电负荷处于低谷状态时，储能装置从电网获取电能进行充电，多余的电能储存在装置内部；当电力需求较多，电网无法满足电力供应时，储能装置将储存的电能向电网回馈，从而满足用户的电力需求。除此之外，能量储存技术可以用于可再生能源发电场合，可以将风能、太阳能等随机性波动性较强的能源有效储存，提高可再生能源发电并网时的能量利用率以及并网的可靠性，对未来可再生能源发电的发展具有极大的推动作用。

现如今常见的能量存储方式主要分为物理储能、化学储能、其他方式储能这三大类，其中像飞轮储能、抽水蓄能电站、热储能、压缩空气储能等等属于物理储能，而最常见的电池储能、电容器储能等归于化学储能的范畴，其他方式还包括超导储能等等。目前应用最为广泛的依然是电池储能，利用电池作为能量来源，可以得到稳定的电压电流，并且电池结构简单，携带方便，一次性投入成本较低。电池的储能范围很广，从铅蓄电池到各式各样的干电池、锂电池，适用于大中小各类储能场合，广泛应用于新能源汽车、太阳能发电等可再生能源领域。然而化学电池的大规模运用，会产生大量的碳排放，久而久之会造成严重的环境污染，因此为了社会的可持续发展，飞轮储能技术越来越多地受到行业的重视，具有更光明的发展前景。

飞轮储能是一种充放效率高、寿命长、能量密度高、功率密度大、启动速度快、不受充放电次数的限制、对工作温度和运行环境适应性强、维护成本低且无污染的一种储能方式，逐渐成为目前的研究热点。由于其独特的优点，飞轮储能可以广泛的应用于新能源并网、航空航天、交通运输以及不间断电源UPS等领域，同时可以与电池储能联合应用于风力发电系统。飞轮储能其工作原理是实现电能和机械能之间的能量转换，以高速旋转的飞轮作为储能介质，当需要充电时，利用电动机带动飞轮高速旋转起来，将电能转换成机械动能储存起来；当需要放电时，利用飞轮拖动发电机发电，飞轮减速，将动能转换成电能，给负载供电。