[发明专利]一种用于飞轮储能的低转矩脉动永磁无刷直流电机

说明书

本发明提供了一种用于飞轮储能的低转矩脉动永磁无刷直流电机，属于飞轮储能技术领域。该永磁无刷直流电机的外转子铁心、内转子铁心上交替表嵌有永磁体，且相邻永磁体的充磁方向相反；永磁体两端设有倒角，外转子铁心上的永磁体两端倒角径向朝外设置，内转子铁心上的永磁体两端倒角径向朝内设置；永磁体的极弧系数设置为1.2。本发明可以避免极间漏磁，永磁体所产生的磁通尽可能多的流入定子电枢参与电枢反应，提高了材料的利用率；本发明可以设置较高的极弧系数，更容易产生梯形反电势波形；另外，本发明将永磁体采用表嵌式交替放置在双层转子上，在高速运行情况下，永磁体不易飞出，提高了安全性和稳定性。

技术领域

本发明属于飞轮储能技术领域，具体涉及一种用于飞轮储能的低转矩脉动永磁无刷直流电机。

背景技术

飞轮储能装置具有寿命长、转换效率高、适应性强、无污染等优点，可用于不间断电源、电动汽车等领域。飞轮电机作为飞轮储能装置机电转换的核心部件，其运行的稳定性影响到整个系统的稳定性。

永磁无刷直流电机因具有高的输出转矩、控制简单等特点，被广泛应用于飞轮储能中。由于电机采用方波驱动，为了实现低转矩脉动的设计，电机本体设计的过程中应尽可能满足反电势梯形化设计。传统的表贴式永磁电机增大其永磁体极弧系数可以获得梯形的反电势，然而由于极间漏磁的存在，梯形反电势的平顶宽度不足120度电角度，从而导致较大的转矩脉动影响飞轮储能装置的稳定性。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种用于飞轮储能的低转矩脉动永磁无刷直流电机，具有低转子漏磁和低转矩脉动的特点，有利于提高飞轮储能在运行时候的稳定性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种用于飞轮储能的低转矩脉动永磁无刷直流电机，包括同轴设置的外转子铁心和内转子铁心，所述外转子铁心和内转子铁心之间的气隙中设有绕组，所述外转子铁心、内转子铁心上交替表嵌有永磁体，且相邻永磁体的充磁方向相反；所述永磁体两端设有倒角，所述外转子铁心上的永磁体两端倒角径向朝外设置，所述内转子铁心上的永磁体两端倒角径向朝内设置。

进一步的技术方案，所述永磁体的极弧系数设置为2。

更进一步的技术方案，所述永磁体的极弧系数设置为1.2。

进一步的技术方案，所述永磁体的充磁方向为径向充磁。

进一步的技术方案，所述倒角为45°。

进一步的技术方案，所述外转子铁心和内转子铁心的材料均为钢。

进一步的技术方案，所述绕组采用三相集中式绕组。

更进一步的技术方案，所述绕组放置在绕组骨架上。

本发明的有益效果为：

(1)低转子漏磁。本发明将永磁体交替表嵌在外转子铁心、内转子铁心上，可以避免极间漏磁；此外，为了减少单个磁极内部的漏磁，对永磁体嵌入部分设置倒角，使得永磁体所产生的磁通尽可能多的流入定子电枢参与电枢反应，提高了材料的利用率。

(2)理想的反电势波形。本发明将永磁体交替表嵌在外转子铁心、内转子铁心上，永磁体的极弧系数可以设置地更高，更容易产生梯形反电势波形，即所感应的反电势平顶宽度更接近于120度电角度。

(3)高可靠性结构。本发明将永磁体采用表嵌式交替放置在双层转子上，避免了表贴式永磁体应力集中在转子齿部，在高速运行情况下，永磁体不易飞出，提高了安全性和稳定性。