飞轮蓄能器盘式电机结构的制作方法
【专利摘要】飞轮蓄能器是一种新的能量储存设备，电机是关键部件，它有严格的技术要求：1，既能储能又能直接以简单方式摄放可调直流电能。2，储能时间要短，能量损耗要小；放能时，要细水长流，能量损耗应极小。3，结构简单，便于使用，维护，保养，适宜老人，少年应用。4，皮实，可靠，寿命长。本发明提出两种飞轮蓄能器电机方案。1，盘式两相双速鼠笼电机(见图1)，本机适用于正弦波变频电源。2，盘式永磁无刷直流电机(见图2)。本机适用于整流直流电源。以上两类飞轮蓄能器电机都能满足上述四项要求。
【专利说明】
飞轮蓄能器盘式电机结构
技术领域
[0001]飞轮蓄能器是一种新型储能装置，蓄能时，它把电能转化为机械能而使用时它又把机械能转化为电能。因为它蓄能时间短，寿命长，无污染的优点，引起大家重视。
技术背景
[0002]飞轮蓄能器电机是极为重要部件，对电机有非常严格要求:
1，它既能储能又能直接以最简单方式摄放可调直流电能。
2，储能时间尽量短，能量损耗小；放能时要细水长流，能耗应极小。
3，结构简单，便于使用，维护，保养，做到老人，少年都能应用
4,皮实,可靠,寿命长,经济实惠。
【发明内容】
[0003]本专利提出两种飞轮蓄能器电机:一是两相双速鼠笼电机(见图1与2)，适用于正弦波变频电源；二是直流永磁无刷电机(见图2与3)，适用于直流整流电源。
【附图说明】
[0004]图1是两相双速鼠笼电机转子示意图。
[0005]图2是直流永磁无刷电机转子示意图。
[0006]图3是电机总装示意图。
图4是逆变电路
【具体实施方式】
[0007]在图1中，转子由铜鼠笼和铁氧体永磁钢组成，储能时定子绕组两极接法与转子鼠笼组成两极电机高速转动，把电能转化为机械能，虽鼠笼会造成功率损耗，因快速旋转，蓄能时间很短，能量损耗不大。当放电时，定子绕组四极接法，与转子四块磁钢组成四极同步发电机，铁氧体磁钢磁性很弱，铁心损耗极小，能细水长流，长期存放和工作。
没有四极同步电机，鼠笼不能把机械能转化为电能这是双速电机优点。
[0008]图2比较简单，不再叙述。
[0009]图3中，定子绕组(2)，嵌入定子铁心(i)，并用环氧胶固定在上盖(3)内。用两个相同极性的园形强永磁钢片互相排斥，起到防振和维持转子位置稳定。排斥力强度可用调节盖来控制(5)。同样在下盖上也装有排斥力调节部件。
[0010]特别要说明，在直流永磁电机转子上，飞轮转子(15)它可用铝合金，玻璃纤维或碳素纤维制成。它同时还是磁极位置光电信号测定器。控制导线中电流始终处于磁力线最佳切割位置，产生最大出力和转矩。
[0011]在电机主轴(7)上，装有两套轴承(9)与(19).这是因为一套轴承无承受最高转速，而两套轴承壳分担50%最高转速。
[0012]不用三相而用两相绕组是因为，在逆2变电路(图4)中，三相逆变电路每转一圈，功率开关管工作6次，而两相工作4次，对高速电机有利；另外三相绕组相邻相绕组之间有互感，设a开关管断开，a相电流不是立节为0，这时y开关管断开由于线圈内电感反作用，产生尖峰高电压，通过互感在a开关管上感应正向高峰电压，因为转速高，a相电流还未为0，造成a管误导通，损坏逆变电路。而两相绕组相位差为90°，不存在互感，就减少误导通机率。
实践证明两相电机比三相最高转速高出一倍左右。
[0013]盘式电机的特点；一是它的转子就是飞轮，没有轴伸端，容易真空密封，减少飞轮对空气磨擦损耗，有利于长期存放和使用；二是它是立式结构，利用强磁钢很容易做到轴向磁悬浮，使飞轮转子重量得到平衡，又起到轴向减振作用。
[0014]一般径向永磁磁悬浮很难做到，而盘式电机径向自由空间较大，不需径向悬浮。
[0015]定子绕组采用双面槽下线法(已另申请“双面槽盘式电机”专利，申请号:201410359930.6)，大大缩短端部线圈长度，减小线圈电感量，当开关管断开后，线圈中电流很快降到0，以提高蓄能器蓄能速度。
[0016]综合以上说明，上述两种飞轮蓄能器电机都能满足四项要求。
【主权项】
1.对正弦波变频电源，飞轮蓄能器电机采用双速结构。蓄能时，定子为两极绕组，转子为鼠笼，可加高电压380v工频电，在高磁密度工况下把电能转化为高速机械能，鼠笼有功率损耗，因速度快，时间短，能量损失不大；但鼠笼不能发电，在使用时，绕组改接为四极，转子上，有4快弱铁氧体磁钢，能发出几十伏直流电，因磁密度很低，损耗极小2.其特徵为:两相电机比三相在同样转速时，开关切换次数减少50%，有利于电机提高转速；两相绕组，邻相间互感为0，避免邻相开关管切断电流时，高压尖峰波，造成本相开关管误导通，同样条件下，最高转速比三相高出一倍左右。3.其特徵为:电机轴上有两套轴承，每一套轴承可分担50%左右最高转速，大大提高机械能存储量。4.其特徵为:对适用于直流整流电源的飞轮蓄能器电机为直流永磁无刷电机，在转子上装有光电磁极位置测定盘，始终保证导线中电流切割磁力线最佳位置，因而产生最大功率和力矩。5.其特徵为:立是盘式电机，上，下都装有可调轴向磁悬浮部件，它们既能抵偿飞轮转子的重量又能起到轴向减振作用。一般说，径向永磁磁悬浮比较困难，而轴向容易做到。盘式电机径向空间自由度较大，可免去径向磁悬浮。6.盘式电机的转子就是飞轮，没有轴伸端，减小空气对飞轮磨擦力，能量损耗小，储存的机械能可长期保存和使用i。7.其特徵为:线圈采用双面槽嵌线法(已申请专利“双面槽盘式电机”，申请号:.201410359930.6)，它把线圈端部长度大大缩短，使线圈感抗值大大降低，开关管断开后，线圈中电流很快降为0，使飞轮转速大大提高，增加蓄能能量。
【文档编号】h02n15/00gk105896810sq201410820527
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】周伯飞
【申请人】周伯飞