H型單邊聚磁型熱備份飛輪儲(chǔ)能用動(dòng)發(fā)一體機(jī)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種H型單邊聚磁型熱備份飛輪儲(chǔ)能用動(dòng)發(fā)一體機(jī)，采用上下及內(nèi)外均為雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中外層轉(zhuǎn)子為單邊聚磁型結(jié)構(gòu)，外轉(zhuǎn)子為外層聚磁型結(jié)構(gòu)，以保證外層永磁體磁場(chǎng)不影響內(nèi)層鐵心結(jié)構(gòu)，由此內(nèi)層鐵心厚度可以很薄，節(jié)省空間的同時(shí)又減小鐵心損耗，提高系統(tǒng)效率。本發(fā)明專利技術(shù)通過提高定子繞組的利用率以節(jié)省空間，并大幅提升轉(zhuǎn)矩密度。此外，上下雙層結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)結(jié)構(gòu)熱備份，具有容錯(cuò)能力。

H type single side poly magnetic type hot backup flywheel energy storage and movable integrated machine

The invention provides a H type single magnetic type hot backup flywheel by one machine, and used on both inside and outside the double rotor structure, wherein the outer rotor is a unilateral magnetic type structure, the outer rotor for the outer magnetic type structure, to ensure that the outer magnetic field of permanent magnet does not affect the inner core structure. The thickness of the core layer is very thin, save space and reduce the core loss, improve the efficiency of the system. The invention saves space by increasing the utilization rate of the stator winding, and greatly improves the torque density. In addition, the upper and lower double-layer structure can realize the thermal backup of the motor structure.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種動(dòng)發(fā)一體機(jī)，尤其涉及一種H型單邊聚磁型熱備份飛輪儲(chǔ)能用動(dòng)發(fā)一體機(jī)。
技術(shù)介紹
飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)用動(dòng)發(fā)一體機(jī)主要電機(jī)結(jié)構(gòu)有兩類：一是傳統(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)，二是雙轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)1《基于多物理場(chǎng)方法的新型渦輪永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)》提出了一種基于Halbach磁體的定子密封式渦輪永磁發(fā)電機(jī)，Halbach磁體的單邊聚磁特性和較好的氣隙磁密正弦度，可以有效地提高發(fā)電機(jī)功率密度，改善繞組反電勢(shì)。文獻(xiàn)2《基于3D-FEM的新型橫向磁通永磁電機(jī)的研究》提出了一種新穎橫向磁通永磁電機(jī)(TFPM)結(jié)構(gòu)，即采用單邊結(jié)構(gòu)、卷繞式定子鐵心、內(nèi)置式聚磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。并討論電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸變化對(duì)電機(jī)漏磁系數(shù)的影響。文獻(xiàn)3《Halbach陣列磁力聯(lián)軸器傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的數(shù)值計(jì)算》應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)24極式Halbach型磁力聯(lián)軸器的氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行有限元分析，隨著永磁體厚度的增大，其傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩值變化較大且在使用較大尺寸永磁體時(shí)更能充分體現(xiàn)Halbach陣列的單邊聚磁特性；隨著軛鐵厚度的增大，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩呈下降趨勢(shì)但影響很小，因此，在設(shè)計(jì)Halbach型磁力聯(lián)軸器時(shí)可以取消軛鐵結(jié)構(gòu)以降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而增強(qiáng)聯(lián)軸器的傳動(dòng)性能?，F(xiàn)有技術(shù)均無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)熱備份，且轉(zhuǎn)矩密度和功率密度低。本專利技術(shù)提出一種具有H型鐵心結(jié)構(gòu)的動(dòng)發(fā)一體機(jī)，H型鐵心為內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，外層磁場(chǎng)為單邊聚磁型。H型鐵心上下也為雙層結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)熱備份結(jié)構(gòu)，具有容錯(cuò)功能，整機(jī)安全性得到大幅提高。由于采用H型鐵心結(jié)構(gòu)，通過提高定子繞組的利用率以節(jié)省空間，并大幅提升轉(zhuǎn)矩密度及單位質(zhì)量密度，降低了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體質(zhì)量，提升儲(chǔ)能密度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了提供一種H型單邊聚磁型熱備份飛輪儲(chǔ)能用動(dòng)發(fā)一體機(jī)。本專利技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括電機(jī)外壁12、設(shè)置在電機(jī)外壁12兩端的電機(jī)上端蓋2和電機(jī)下端蓋11、通過軸承5安裝在電機(jī)上端蓋2和電機(jī)下端蓋11之間的軸4、H型內(nèi)層鐵心10、H型外層鐵心6，H型內(nèi)層鐵心10與H型外層鐵心6的豎直段均與軸4的軸線平行、連接豎直段的中間段與軸4的軸線垂直，H型內(nèi)層鐵心10通過內(nèi)側(cè)的豎直段設(shè)置在軸4上，H型內(nèi)層鐵心10的外側(cè)豎直段與H型外層鐵心6的內(nèi)側(cè)的豎直段通過連接件13連接，且連接件13所在的位置與兩個(gè)鐵心的中間段的位置對(duì)應(yīng)，H型外層鐵心6的內(nèi)側(cè)豎直段上設(shè)置有磁鋼7，沿著電機(jī)上端蓋2和電機(jī)下端蓋11周向分別設(shè)置有繞組骨架8，繞組骨架8上設(shè)置有繞組9，且繞組9位于磁鋼7與H型內(nèi)層鐵心10之間。本專利技術(shù)還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：1.磁鋼7共有16塊小磁鋼組成、16塊小磁鋼以每極4塊的數(shù)量進(jìn)行空間交替排布，且相鄰小磁鋼的磁化方向相差90度。2.繞組骨架8通過鉚釘3安裝在對(duì)應(yīng)的電機(jī)端蓋上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的磁鋼所產(chǎn)生的磁力線絕大部分分布在其外側(cè)，而內(nèi)側(cè)的漏磁場(chǎng)相對(duì)較小；H型內(nèi)層鐵心幾乎不受外轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，所以可以將厚度變薄，節(jié)省空間的同時(shí)降低鐵心損耗；H型鐵心為內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，磁場(chǎng)強(qiáng)度得到提升；H型鐵心上下也為雙層結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)熱備份結(jié)構(gòu)，具有容錯(cuò)功能，整機(jī)安全性得到大幅提高；由于采用H型鐵心結(jié)構(gòu)，通過提高定子繞組的利用率以節(jié)省空間，并大幅提升轉(zhuǎn)矩密度及單位質(zhì)量密度，降低了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體質(zhì)量，提升儲(chǔ)能密度。采用H型單邊聚磁型熱備份結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)，在儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)運(yùn)行中，實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性顯著提高。本專利技術(shù)采用熱備份轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)安全性得到提升。外轉(zhuǎn)子磁鋼7如圖2所示排列后，可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的外封閉式運(yùn)行。外轉(zhuǎn)子磁鋼采用粘結(jié)方式與外層鐵心進(jìn)行固定，在軸向兩端安裝端蓋，可實(shí)現(xiàn)磁鋼在徑向、切向和軸向的限位，保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠運(yùn)行。本專利技術(shù)磁鋼排布簡(jiǎn)單、可靠、工藝簡(jiǎn)單。附圖說明圖1是本專利技術(shù)主視方向的示意圖；圖2是本專利技術(shù)側(cè)視方向的示意圖。圖中：1：端蓋螺釘；2：電機(jī)上端蓋；3：鉚釘；4：軸；5：軸承；6：H型外層鐵心；7：磁鋼；8：繞組骨架；9：繞組；10：H型內(nèi)層鐵心；11：電機(jī)下端蓋；12：電機(jī)外壁，13：連接件。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本專利技術(shù)的目的是提出一種具有上下及內(nèi)外均為雙轉(zhuǎn)子，并且為單邊聚磁型熱備份結(jié)構(gòu)的飛輪儲(chǔ)能動(dòng)發(fā)一體機(jī)，該動(dòng)發(fā)一體機(jī)結(jié)構(gòu)具有高可靠性，高儲(chǔ)能密度，高轉(zhuǎn)矩密度，具有容錯(cuò)能力的顯著優(yōu)點(diǎn)。采用H型鐵心單邊聚磁型結(jié)構(gòu)可大幅提升飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)發(fā)一體機(jī)的工作效率和可靠性。結(jié)合圖1和圖2，本專利技術(shù)包括電機(jī)外壁12、設(shè)置在電機(jī)外壁12兩端的電機(jī)上端蓋2和電機(jī)下端蓋11、通過軸承5安裝在電機(jī)上端蓋2和電機(jī)下端蓋11之間的軸4、H型內(nèi)層鐵心10、H型外層鐵心6，H型內(nèi)層鐵心10與H型外層鐵心6的豎直段均與軸4的軸線平行、連接豎直段的中間段與軸4的軸線垂直，H型內(nèi)層鐵心10通過內(nèi)側(cè)的豎直段設(shè)置在軸4上，H型內(nèi)層鐵心10的外側(cè)豎直段與H型外層鐵心6的內(nèi)側(cè)的豎直段通過連接件13連接，且連接件13所在的位置與兩個(gè)鐵心的中間段的位置對(duì)應(yīng)，H型外層鐵心6的內(nèi)側(cè)豎直段上設(shè)置有磁鋼7，沿著電機(jī)上端蓋2和電機(jī)下端蓋11周向分別設(shè)置有繞組骨架8，繞組骨架8上設(shè)置有繞組9，且繞組9位于磁鋼7與H型內(nèi)層鐵心10之間。磁鋼7共有16塊小磁鋼組成、16塊小磁鋼以每極4塊的數(shù)量進(jìn)行空間交替排布。繞組骨架8通過鉚釘3安裝在對(duì)應(yīng)的電機(jī)端蓋上。電機(jī)外壁12與兩個(gè)端蓋通過端蓋螺釘1連接在一起。H型內(nèi)層鐵心10采用導(dǎo)磁金屬材料。H型外層鐵心6，采用耐腐蝕不導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)鋼材料。外轉(zhuǎn)子磁鋼7，按照?qǐng)D2所示充磁方向進(jìn)行平行充磁，保證相鄰磁鋼的磁化方向相差90度。外轉(zhuǎn)子磁鋼極弧系數(shù)為1，通過粘結(jié)方式可以與外轉(zhuǎn)子鐵心緊密配合，起到徑向和切向限位作用。在外轉(zhuǎn)子磁鋼7與H型外層鐵心6通過粘結(jié)進(jìn)行徑向固定以后，可由兩端的端蓋固定，由此限制外轉(zhuǎn)子磁鋼7的軸向位移。本專利技術(shù)涉及一種新型H型單邊聚磁型熱備份飛輪儲(chǔ)能用動(dòng)發(fā)一體機(jī)。該動(dòng)發(fā)一體機(jī)采用上下及內(nèi)外均為雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中外層轉(zhuǎn)子為單邊聚磁型結(jié)構(gòu)，外轉(zhuǎn)子為外層聚磁型結(jié)構(gòu)，以保證外層永磁體磁場(chǎng)不影響內(nèi)層鐵心結(jié)構(gòu)，由此內(nèi)層鐵心厚度可以很薄，節(jié)省空間的同時(shí)又減小鐵心損耗，提高系統(tǒng)效率。通過提高定子繞組的利用率以節(jié)省空間，并大幅提升轉(zhuǎn)矩密度。此外，上下雙層結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)結(jié)構(gòu)熱備份，具有容錯(cuò)能力。H型外層鐵心6為單邊聚磁型結(jié)構(gòu)，H型外層鐵心6(外轉(zhuǎn)子)采用外層聚磁型結(jié)構(gòu)，以保證外層永磁體磁場(chǎng)不影響內(nèi)層鐵心結(jié)構(gòu)，因此H型內(nèi)層鐵心10厚度變薄，減小鐵心損耗，磁場(chǎng)強(qiáng)度得到大幅提升，系統(tǒng)效率得到提升。H型鐵心上下也為雙層結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)熱備份結(jié)構(gòu)，具有容錯(cuò)功能，整機(jī)安全性得到大幅提高。由于采用H型鐵心結(jié)構(gòu)，通過提高定子繞組的利用率以節(jié)省空間，并大幅提升轉(zhuǎn)矩密度及單位質(zhì)量密度，降低了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體質(zhì)量，提升儲(chǔ)能密度。H型內(nèi)層鐵心10采用導(dǎo)磁材料。H型外層鐵心6與磁鋼7(永磁體組成)之間通過粘結(jié)方式固定，外轉(zhuǎn)子磁鋼以每極4塊的數(shù)量進(jìn)行空間排布，其排布規(guī)律如圖2所示，通過上下端蓋對(duì)外轉(zhuǎn)子磁鋼軸向進(jìn)行固定。按照?qǐng)D2中的磁鋼排布方式，可以實(shí)現(xiàn)外轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的外封閉分布，其磁力線均分布在外轉(zhuǎn)子的外側(cè)，提高了轉(zhuǎn)矩密度，并取消了傳統(tǒng)軛部導(dǎo)磁回路，實(shí)現(xiàn)降低漏磁的目的。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
H型單邊聚磁型熱備份飛輪儲(chǔ)能用動(dòng)發(fā)一體機(jī)，其特征在于：包括電機(jī)外壁(12)、設(shè)置在電機(jī)外壁(12)兩端的電機(jī)上端蓋(2)和電機(jī)下端蓋(11)、通過軸承(5)安裝在電機(jī)上端蓋(2)和電機(jī)下端蓋(11)之間的軸(4)、H型內(nèi)層鐵心(10)、H型外層鐵心(6)，H型內(nèi)層鐵心(10)與H型外層鐵心(6)的豎直段均與軸(4)的軸線平行、連接豎直段的中間段與軸(4)的軸線垂直，H型內(nèi)層鐵心(10)通過內(nèi)側(cè)的豎直段設(shè)置在軸(4)上，H型內(nèi)層鐵心(10)的外側(cè)豎直段與H型外層鐵心(6)的內(nèi)側(cè)的豎直段通過連接件(13)連接，且連接件(13)所在的位置與兩個(gè)鐵心的中間段的位置對(duì)應(yīng)，H型外層鐵心(6)的內(nèi)側(cè)豎直段上設(shè)置有磁鋼(7)，沿著電機(jī)上端蓋(2)和電機(jī)下端蓋(11)周向分別設(shè)置有繞組骨架(8)，繞組骨架(8)上設(shè)置有繞組(9)，且繞組(9)位于磁鋼(7)與H型內(nèi)層鐵心(10)之間。

【技術(shù)特征摘要】
1.H型單邊聚磁型熱備份飛輪儲(chǔ)能用動(dòng)發(fā)一體機(jī)，其特征在于：包括電機(jī)外壁(12)、設(shè)置在電機(jī)外壁(12)兩端的電機(jī)上端蓋(2)和電機(jī)下端蓋(11)、通過軸承(5)安裝在電機(jī)上端蓋(2)和電機(jī)下端蓋(11)之間的軸(4)、H型內(nèi)層鐵心(10)、H型外層鐵心(6)，H型內(nèi)層鐵心(10)與H型外層鐵心(6)的豎直段均與軸(4)的軸線平行、連接豎直段的中間段與軸(4)的軸線垂直，H型內(nèi)層鐵心(10)通過內(nèi)側(cè)的豎直段設(shè)置在軸(4)上，H型內(nèi)層鐵心(10)的外側(cè)豎直段與H型外層鐵心(6)的內(nèi)側(cè)的豎直段通過連接件(13)連接，且連接件(13)所在的位置與兩個(gè)鐵心...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于雅莉，張國(guó)勝，王超，吳迪，陳彥國(guó)，李琳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23