磁悬浮开关磁阻飞轮电机的制作方法

本发明涉及电机，尤其涉及磁悬浮开关磁阻飞轮电机。

背景技术：

1、飞轮储能技术是通过高速旋转的飞轮进行能量的存储，实现电能和动能的循环转换。它是一种纯物理的储能方式。飞轮储能的最新技术发展方向是采用磁悬浮技术，在飞轮储能系统中，轴系是动力传递的重要装置，也是飞轮能量自损耗的主要部位，影响着飞轮系统的稳定性、效率及寿命。

2、飞轮储能技术在极限环境中同样需要运动控制部件。例如：一般需要使用电机，而常规的电机在低温条件下高转速运转时会导致机械轴承寿命减短，因此，要求具有悬浮能力的电机。

3、然而，让电机转子悬浮起来的代价太高了，通常磁悬浮电机中，磁悬浮轴承的体积占60％，而且磁悬浮轴承的控制器成本高又复杂。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的磁悬浮开关磁阻飞轮电机。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种磁悬浮开关磁阻飞轮电机，包括：

3、定子结构，包括同轴设置的三段定子铁心，每一定子铁心具有偶数个定子齿槽；

4、转子结构，与所述定子结构装配，具有偶数个磁极；

5、保护轴承组件，与所述转子结构配合并与所述转子结构之间留有设定的间隙；

6、三相绕组，每相绕组设置于每一定子铁心上，且具有n对通过180°对称分布的绕组并联形成的绕组支路，其中n为自然数；

7、三段所述定子铁心上的并联绕组构成特定形式的三相绕组，使得电机回转时，所述转子结构保持自然悬浮。

8、在一些实施例中，所述设定间隙的宽度为0.05～1.0mm。

9、在一些实施例中，所述定子结构的齿槽比为1：1。

10、在一些实施例中，所述转子结构的齿槽比为0.8：1～0.9：1。

11、在一些实施例中，所述转子结构至少部分设置于所述定子结构中使得所述磁悬浮开关磁阻飞轮电机形成内转子磁悬浮开关磁阻飞轮电机；

12、或，所述转子结构至少部分设置于所述定子结构外周使得所述磁悬浮开关磁阻飞轮电机形成外转子磁悬浮开关磁阻飞轮电机。

13、在一些实施例中，所述转子结构包括至少一个转子铁心，所述转子铁心与所述定子结构同轴设置。

14、在一些实施例中，所述转子铁心为三个，每一所述转子铁心与一所述定子铁心对应设置。

15、在一些实施例中，所述转子结构还包括与所述转子铁心同轴设置的，且沿所述转子铁心的轴向延伸的永磁体。

16、在一些实施例中，所述偶数个定子齿槽包括依次设置的第1至第2n定子齿槽，其中n为自然数；每一所述定子铁心上，位于第2k+1定子齿槽的绕组端口并联形成第一端口，位于第2k+2定子齿槽的绕组端口并联至所述定子铁心的中心形成第二端口，其中k为大于等于零的整数，且k小于n；

17、每一所述定子铁心上所述第一端口与相邻的所述定子铁心上对应设置的所述第一端口并联，且三段所述定子铁心上的所述第二端口并联，形成所述三相绕组。三段所述定子铁心中，每相所述绕组占用一段所述定子铁心，三段所述定子铁心上的每相所述绕组的绕线和并联连接方式完全相同，三段所述定子铁心互相错开120°电角度。

18、在一些实施例中，还包括机壳；所述机壳内侧形成有可真空设置收容腔，以收容所述转子结构以及所述定子结构；

19、所述保护轴承组件包括设置于所述机壳内侧且间隔并同轴设置的两个保护轴承；

20、所述转子结构包括两个轴部，每一所述轴部至少部分穿设于一所述保护轴承中，且与所述保护轴承在径向方向上留设有所述设定间隙。

21、实施本发明磁悬浮开关磁阻飞轮电机，具有以下有益效果：该磁悬浮开关磁阻飞轮电机通过每一定子铁心上绕制具有n对通过180°对称分布的绕组并联形成的绕组支路的一相绕组，并将三段所述定子铁心上的三相绕组并联使得电机回转时，转子结构保持自然的悬浮并与保护轴承组件留设有设定间隙，从而可无需安装磁悬浮轴承即可适应极限环境，实现全天候工作。该磁悬浮开关磁阻飞轮电机，具有制造成本低，结构简单，可靠性强，寿命长的优点。

技术特征：

1.一种磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述间隙的宽度为0.05～1.0mm。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述定子结构(10)的齿槽比为1：1。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述转子结构(20)的齿槽比为0.8：1～0.9：1。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述转子结构(20)置于所述定子结构(10)中使得所述磁悬浮开关磁阻飞轮电机形成内转子磁悬浮开关磁阻飞轮电机；

6.根据权利要求5所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述转子结构(20)包括至少一个转子铁心，所述转子铁心与所述定子结构(10)同轴设置。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述转子铁心为三个，每一所述转子铁心与一所述定子铁心同轴设置。

8.根据权利要求6所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述转子结构(20)还包括部分穿设于所述转子铁心中的永磁体(20b)，所述永磁体(20b)与所述转子铁心同轴设置。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，所述偶数个定子齿槽(11)包括依次设置的第1至第2n定子齿槽，其中n为自然数；每一所述定子铁心上，位于第2k+1定子齿槽的绕组(30)端口并联形成第一端口，位于第2k+2定子齿槽的绕组(30)端口并联至所述定子铁心的中心形成第二端口，其中k为大于等于零的整数，且k小于n；

10.根据权利要求1所述的磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其特征在于，还包括机壳(40)；所述机壳(40)内侧形成有可真空设置收容腔(41)，以收容所述转子结构(20)以及所述定子结构(10)；

技术总结
本发明涉及磁悬浮开关磁阻飞轮电机，其包括：定子结构，包括同轴设置的三段定子铁心，每一定子铁心具有偶数个定子齿槽；转子结构，与所述定子结构装配，具有偶数个磁极；保护轴承组件，与所述转子结构配合并与所述转子结构之间留有设定的间隙；三相绕组，每相绕组设置于每一定子铁心上，且具有N对通过180°对称分布的绕组并联形成的绕组支路，其中N为自然数；三段所述定子铁心上的并联绕组构成特定形式的三相绕组，使得电机回转时，所述转子结构保持自然悬浮。该磁悬浮开关磁阻飞轮电机，具有制造成本低，结构简单，可靠性强，寿命长的优点。

技术研发人员：李天行,李铁才
受保护的技术使用者：浙江博望科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13