[發明專利]一種基于飛輪儲能的充磁機

有效

• 申請號: 201310015259.9
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103065763A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊家強;尹溶森
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01F13/00
• 分類號: H01F13/00;H02K7/02;H02K47/00;H02K3/14;H02M3/22
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于充磁技術領域，具體涉及一種基于飛輪儲能的充磁機。

背景技術

隨著電機、家用電子、計算機、通信等技術日新月異的發展，永磁材料需求量越來越大，性能要求越來越高。目前，永磁體大多采用釹鐵硼、鐵氧體、鋁鎳鈷等材料，具有矯頑力大、性能穩定等特點，這些復合材料需經過充磁機大電流瞬間充磁后，才能被磁化。

現有的充磁機按充磁電源提供方式分為三種：脈沖式充磁機、電磁鐵式充磁機和電容式充磁機。

脈沖式充磁機使用兩相電源供電，其電壓低、能量小，只能在內徑很小(Φ30以下)的電磁線圈內產生需要的磁場，適用范圍有限；

電磁鐵式充磁機可以做到很大，磁場不需要充電直接建立，但由于其電磁線圈是固定在鐵芯上，工作時被充磁的工件位于電磁線圈外部，其磁場只能達到2-2.4T，造價也高，實際應用效果不佳；

現在的實際使用的充磁機大都是采用電容式充磁機，電容式充磁機利用電容放電產生的脈沖大電流通過電磁線圈產生磁場對磁性材料進行充磁，理論上講可以在任意規格的電磁線圈內產生足夠的磁場，但其充電電容容量需要非常大，大電容不僅造價高而且占用空間大，由于電容充放電次數有限，使用壽命短，在實際生產中，需要經常更換電容，造成成本上升，而且，電解電容在生產過程中，需要用到大量的化學用品，對環境會造成很大的破壞，不符合環境友好的原則。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術缺陷，本發明提供了一種基于飛輪儲能的充磁機，可無限充放電、使用壽命長、占用空間小。

一種基于飛輪儲能的充磁機，包括儲能單元和充磁單元；所述的儲能單元通過充放電為充磁單元供電，所述的充磁單元通電后產生磁場為待充磁材料充磁；

所述的儲能單元采用飛輪儲能裝置，其包括整流器、變流器、控制器、電機單元和飛輪機構；

所述的整流器用于將三相電網的交流電轉換為直流電；

所述的變流器用于將所述的直流電轉換為交流電后為電機單元供電，同時將電機單元產生的交流電轉換為直流電后為充磁單元供電；

所述的電機單元用于驅動飛輪機構運轉；在充電模式下，其將變流器提供的電能轉換為機械能，利用飛輪機構運轉將該機械能進行存儲；在放電模式下，其將飛輪機構存儲的機械能轉換為電能從而產生交流電；

所述的控制器用于控制所述的變流器。

優選地，所述的飛輪機構包括機殼、主軸和飛輪，所述的電機單元包括兩臺多相電機；所述的主軸設于機殼內，主軸的上中下部分別安裝第一多相電機、飛輪和第二多相電機；

所述的多相電機包括轉子和定子，所述的轉子安裝于主軸上，所述的定子具有n相繞組，每相繞組均為分布式繞組且沿氣隙圓周不對稱分布；

所述的變流器為n相變流器；其直流側的正負輸入端與整流器的正負輸出端對應連接，交流側的n相輸出端子通過濾波電抗與定子的n相繞組對應連接，n為大于4的自然數；通過兩臺多相電機即能實現飛輪主軸的驅動和懸浮，無需磁軸承，結構簡單緊湊，可靠性高。

優選地，位于第一多相電機上側的主軸上套設有一對存有氣隙的輔助平衡永磁環，位于第二多相電機下側的主軸上套設有一對存有氣隙的軸向懸浮永磁環；能夠保證飛輪主軸的軸向懸浮。

優選地，位于第一多相電機上側以及位于第二多相電機下側的主軸上通過軸承支架分別安裝有兩個輔助軸承；能夠在飛輪系統懸浮故障或者低速時用來支承飛輪轉子，以防止轉子磨損發熱而失去支承功能，導致電機損壞。

優選地，所述的多相電機外圍設有冷卻組件，所述的冷卻組件通過冷卻支架固定于機殼內側；能夠有效對電機進行冷卻降溫。

所述的機殼包括底座、下支架、外支架和上支架；下支架設于底座上，上支架通過外支架與下支架連接。

優選地，所述的整流器正負輸出端間并聯有電容，能夠抑制飛輪放電過程中母線電壓的波動，同時也降低了系統的控制難度。

所述的充磁單元由開關管和充磁線圈組成，開關管的一端與變流器直流側的正輸入端相連，開關管的另一端與充磁線圈的一端相連，充磁線圈的另一端與變流器直流側的負輸入端相連，開關管的控制極與控制器相連。

優選地，所述的控制器連接有磁通強度檢測器，所述的磁通強度檢測器用于檢測待充磁材料的磁通強度；使控制器能夠對充磁過程進行控制，并顯示待充磁材料的充磁程度。