[實用新型]一種磁懸浮飛輪電機

有效

• 申請號: 201320529989.6
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN203481988U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 汪云濤;孔翔;王琳;饒建紅;王晶菡;寧蜀悅;張臣;李鐵才
• 申請（專利權）人: 深圳航天科技創新研究院
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K7/09
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 張約宗;張秋紅

技術領域

本實用新型涉及電機領域，尤其涉及一種磁懸浮飛輪電機。

背景技術

傳統永磁飛輪電機，由永磁電機和飛輪體兩部分組成，其結構笨重。永磁電機驅動飛輪體旋轉產生動量JΩ，可用于儲能、穩定姿態或反作用控制。要求永磁飛輪電機的損耗小、旋轉平穩性、體積小、重量輕。

然而，傳統永磁飛輪電機除了結構笨重，其定子開槽，存在齒槽定位力矩，定子鐵芯在電機高速轉動時產生鐵耗和附加的渦流阻力矩，軸承的摩擦力矩和使用壽命都是制約飛輪電機性能的問題。

實用新型內容

針對現有技術的上述缺陷，本實用新型要提供一種磁懸浮飛輪電機，以解決傳統永磁飛輪電機損耗大、壽命短等問題。

本實用新型的磁懸浮飛輪電機，包括飛輪轉子組件和定子組件，所述飛輪轉子組件為圓盤結構，其中，所述飛輪轉子組件之回轉中心套設于至少一個中心軸承上，在靠近所述飛輪轉子組件邊緣的位置設有至少一套磁懸浮軸承；在所述飛輪轉子組件的位于所述中心軸承與磁懸浮軸承之間的上下表面，分別設有上部轉子磁鋼片和下部轉子磁鋼片，所述上部、下部轉子磁鋼片分別組成為環形結構，且各自的磁鋼片磁極數為2P，其中P為磁極對數；所述定子組件包括位于所述上部轉子磁鋼片上部的上部定子組件、以及位于所述下部轉子磁鋼片下部的下部定子組件；所述上部定子組件的下表面設有上部定子磁軛，所述上部定子磁軛的下表面設有上部定子PCB繞組；所述下部定子組件的上表面設有下部定子磁軛，所述下部定子磁軛的上表面設有下部定子PCB繞組。

本實用新型中，每一套所述磁懸浮軸承包括設于所述飛輪轉子組件上下表面的上部磁懸浮轉動磁鋼片和下部磁懸浮轉動磁鋼片、設于所述上部定子組件下表面的上部磁懸浮靜止磁鋼片、以及設于所述下部定子組件上表面的下部磁懸浮靜止磁鋼片；所述上部磁懸浮轉動磁鋼片與上部磁懸浮靜止磁鋼片之間為相同極性對置，相互產生相斥的作用力；所述下部磁懸浮轉動磁鋼片與下部磁懸浮靜止磁鋼片之間為相同極性對置，相互產生相斥的作用力。

本實用新型的優選方案中，所述上部、下部磁懸浮轉動磁鋼片和上部、下部磁懸浮靜止磁鋼片均采用0.5～5mm的環形塑料磁鋼片，其外徑D2與內徑D1之差應小于20mm。

本實用新型的優選方案中，設有兩套磁懸浮軸承，兩者之間沿徑向布置，且兩者之間的距離H應大于2mm，本實施例中是大于4mm。

本實用新型的優選方案中，所述上部磁懸浮轉動磁鋼片與上部磁懸浮靜止磁鋼片之間、以及所述下部磁懸浮轉動磁鋼片與下部磁懸浮靜止磁鋼片之間的工作間隙為0.15～5mm。

本實用新型的優選方案中，所述中心軸承的上、下兩端設有上下波紋墊圈和下波紋墊圈。

本實用新型的優選方案中，所述上部、下部定子磁軛由塑料軟磁材料或鐵氧體軟磁材料制成。

本實用新型的優選方案中，所述上部、下部轉子磁鋼片的厚度為0.5～5mm；所述定子PCB繞組是整距繞組，且均布Z=2Pm個繞組，電機基本參數應滿足：πD/2P≤40mm，其中D是環形磁鋼片的平均直徑、Z是電機的虛槽數、m是電機的相數。

本實用新型的優選方案中，該電機為三相永磁電機，其中m=3，Z=2Pm=6P，其U、V、W三相繞組形成三相獨立線圈繞組、或中線相連成Y連接方式。

由上述技術方案可以看出，本實用新型將永磁電機、飛輪、以及磁懸浮軸承結合在一起，整個磁懸浮飛輪電機具有體積小、重量輕的顯著的特點。其中采用薄片磁鋼和薄片軟磁材料和結構，消除小齒槽定位力矩和定子鐵芯的渦流損耗。磁懸浮的采用極大地減小了機械摩擦，使中心軸承可處于軸向空載，摩擦力矩很小和使用壽命很長。本實用新型磁懸浮飛輪電機全面優化了傳統性能。

附圖說明

圖1是本實用新型一個優選實施例中磁懸浮飛輪電機的截面視圖；

圖2是圖1所示磁懸浮軸承的結構和相斥磁場產生的磁力線示意圖；

圖3是圖1所示磁懸浮飛輪電機的PCB定子繞組示意圖，其三相繞組沿圓周按120°電角度均勻分布。

具體實施方式

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，在圖1至圖3所示的優選實施中：1是飛輪轉子組件，2是上部轉子磁鋼片，3是下部轉子磁鋼片，4是上部磁懸浮轉動磁鋼片，41是上部磁懸浮靜止磁鋼片，5是下部磁懸浮轉動磁鋼片，51是下部磁懸浮靜止磁鋼片，6是上部定子組件，7是下部定子組件，8是上部定子PCB繞組，81是上部定子磁軛，9是下部定子PCB繞組，91是下部定子磁軛，10是中心軸承，101是中心軸承的上下波紋墊圈，11是磁懸浮飛輪電機的殼體。