專利名稱：一種磁懸浮儲能飛輪電機、發(fā)電機、電動機及風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及磁懸浮電機，更具體地說，涉及一種磁懸浮儲能飛輪電機、發(fā)電機、電動機及風(fēng)力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
飛輪儲能系統(tǒng)是一種新型的機電能量轉(zhuǎn)換與存儲裝置，具有使用壽命長、轉(zhuǎn)換效率高、適應(yīng)性強以及無污染等優(yōu)點，在航空航天、分布式發(fā)電、電力調(diào)峰、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及電動汽車等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)儲能飛輪電機采用高速永磁電機，為了減小高速產(chǎn)生的各種損耗，采用分布繞組永磁電機，分布繞組永磁電機的繞組端部很大，銅損較大。且傳統(tǒng)儲能飛輪電機采用機械軸承，飛輪高速運行產(chǎn)生的機械損耗較大，而且影響儲能飛輪電機的使用壽命?，F(xiàn)有高性能儲能飛輪電機采用主動磁懸浮軸承，雖然其機械損耗很小，但是其價格很高，而且剛度比較低，阻礙了它的實際應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種磁懸浮儲能飛輪電機、發(fā)電機、電動機及風(fēng)力發(fā)電機，其能使磁懸浮儲能飛輪電機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，機械性能較好，提高了飛輪電機的效率，延長了飛輪電機的使用壽命，成本較低。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，提供一種磁懸浮儲能飛輪電機，包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；飛輪轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述定子的定子沖片端部安裝有三個空間相差120°電角度的開關(guān)霍爾元件。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述彈性套圈的截面厚度為0. 5毫米至 5毫米。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述彈性套圈通過在所述回轉(zhuǎn)軸的軸承室灌注彈性膠形成。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述磁懸浮儲能飛輪電機還包括真空密封外殼，所述真空密封外殼與所述中心軸連接。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，磁懸浮儲能飛輪電機包括4個永磁磁極，由28塊相間貼裝在所述飛輪轉(zhuǎn)子內(nèi)壁的磁鋼構(gòu)成，每個磁極包括7塊同極相間貼裝的磁鋼；[0014]所述定子包括18個定子槽。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述定子槽的槽口尺寸與相鄰磁鋼的間距的比例為I. 4 I. 6。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述定子的三相繞組的繞線方式為A
相一0— 6 —回一5 —回一 15—回一 14— ;B 相一9一回一 8 —回一 18 — 0一17一;
C相12 8 ~*· 11 —回—3 — 17 — 2,其中—I表不I槽進，一6表不6槽出。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，磁懸浮軸承的內(nèi)定子以及外轉(zhuǎn)子分別包括至少兩個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈的軸向高度相同，且內(nèi)定子磁鋼圈位于外轉(zhuǎn)子磁鋼圈內(nèi)部。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有O. 2 毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊；所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有O. 2毫米至I毫米的非導(dǎo)
磁隔墊。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁感圈之間的物理氣隙為O. 2毫米至5毫米。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述內(nèi)定子以及所述外轉(zhuǎn)子分別包括5 個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN, 所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS ;所述內(nèi)定子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS，所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述飛輪轉(zhuǎn)子外徑為0280至0180，飛輪轉(zhuǎn)子的飛輪材料為碳鋼，所述飛輪的轉(zhuǎn)速±16000rpm。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述飛輪外徑0320 ~ 0180,所述飛輪轉(zhuǎn)子的飛輪材料為玻璃纖維或碳纖維，所述飛輪的最高轉(zhuǎn)速分別為±20000rpm或 ±60000rpm。根據(jù)本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機，所述磁懸浮儲能飛輪電機包括用于控制其運行的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用電機驅(qū)動控制器以及三相橋整流器，當(dāng)所述磁懸浮儲能飛輪電機工作于電動機狀態(tài)時，所述電機驅(qū)動控制器控制所述磁懸浮儲能飛輪電機加速或穩(wěn)速運行，將電能轉(zhuǎn)換為機械動能；當(dāng)所述磁懸浮儲能飛輪電機工作于發(fā)電機狀態(tài)時，所述電機驅(qū)動控制器停止驅(qū)動所述磁懸浮儲能飛輪電機，由三相橋整流器將對所述磁懸浮儲能飛輪電機的反電勢進行全波整流和輸出，將機械動能轉(zhuǎn)換為電能。本實用新型還提供一種發(fā)電機，所述發(fā)電機包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；發(fā)電機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。[0031]本實用新型還提供一種電動機，包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；電動機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。本實用新型還提供一種風(fēng)力發(fā)電機，包括風(fēng)葉以及風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸，所述風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸與磁懸浮發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸向連接，所述磁懸浮發(fā)電機還包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；發(fā)電機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機的飛輪轉(zhuǎn)子通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于中心軸， 回轉(zhuǎn)軸包括同軸設(shè)置的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，軸向磁懸浮軸承能在軸向上支撐飛輪轉(zhuǎn)子，可以抵消飛輪轉(zhuǎn)子的自重，達到軸向卸載的目的，提高了電機的效率；同時滾珠軸承外圈通過彈性套圈與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐，從而保證飛輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸不發(fā)生徑向偏移而降低電機效率，使磁懸浮儲能飛輪電機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，同時徑向滾珠軸承與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合能夠使?jié)L珠軸承不承受較大壓力而導(dǎo)致磨損，具有較好的機械性能，延長了飛輪電機的使用壽命，同時彈性套圈的實現(xiàn)方式簡單，成本較低。借此，本實用新型其能使磁懸浮儲能飛輪電機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，機械性能較好，提高了飛輪電機的效率，延長了飛輪電機的使用壽命，成本較低。優(yōu)選的是，本實用新型采用集中繞組，繞組端部小，銅損減小20%，電機定子槽口尺寸與磁鋼間隙最優(yōu)匹配，使電機的定位力矩最小化。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明圖I是本實用新型優(yōu)選實施例中一臺磁懸浮儲能飛輪電機的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本實用新型選實施例中軸向磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本實用新型實施例中P = 4, S = 18外轉(zhuǎn)子儲能飛輪電機的剖面結(jié)構(gòu)原理圖；圖4是本實用新型實施例中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。如圖I所示,本實用新型一種磁懸浮儲能飛輪電機100,包括真空密封外殼7、連接固定于真空密封外殼7內(nèi)的中心軸8、固定于中心軸8的定子9以及飛輪轉(zhuǎn)子10。磁懸浮儲能飛輪電機100包括兩個工作狀態(tài)，電動機狀態(tài)和發(fā)電機狀態(tài)(也即其可作為電動機或發(fā)電機使用)，當(dāng)其工作于發(fā)電機狀態(tài)時，磁懸浮儲能飛輪電機100將飛輪轉(zhuǎn)子10的機械動能轉(zhuǎn)換為電能輸出；當(dāng)其工作于電動機狀態(tài)時，磁懸浮儲能飛輪電機100將電能轉(zhuǎn)換為飛輪轉(zhuǎn)子10的機械動能。飛輪轉(zhuǎn)子10通過回轉(zhuǎn)軸11可旋轉(zhuǎn)支撐于中心軸8，回轉(zhuǎn)軸11包括與中心軸8精密配合的軸向磁懸浮軸承4以及徑向滾珠軸承5，滾珠軸承5外圈通過彈性套圈6與回轉(zhuǎn)軸11的軸系彈性配合，形成彈性支撐。彈性套圈6的截面厚度為0. 5毫米至5毫米，由于徑向滾珠軸承5與回轉(zhuǎn)軸11的軸承室之間的間距較小，若先將彈性套圈6成型后再將其安裝到徑向滾珠軸承5并裝入回轉(zhuǎn)軸11的軸承室，將會導(dǎo)致安裝困難，因此優(yōu)選采用通過回轉(zhuǎn)軸11的軸承室直接灌注彈性膠形成彈性套圈6。定子9的定子沖片12 (定子沖片見圖6)端部安裝有三個空間相差120°電角度的開關(guān)霍爾兀件3,開關(guān)霍爾兀件3的敏感方向朝向飛輪轉(zhuǎn)子10永磁體形成的氣隙磁場，以傳感氣隙磁場的變化。同時磁懸浮儲能飛輪電機100還包括用于控制其運轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)20 (詳見圖7)， 磁懸浮儲能飛輪電機100工作時，由控制系統(tǒng)20驅(qū)動磁懸浮儲能飛用新型采用集中繞組方式，繞組端部小，銅損減小20%，如圖I和圖2所示，磁懸浮軸承4包括內(nèi)定子41和外轉(zhuǎn)子42，且內(nèi)定子41以及外轉(zhuǎn)子42分別包括至少兩個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，內(nèi)定子41的環(huán)形磁鋼圈與外轉(zhuǎn)子42 的環(huán)形磁鋼圈的軸向高度相同，且內(nèi)定子41的環(huán)形磁鋼圈位于外轉(zhuǎn)子42的環(huán)形磁鋼圈內(nèi)部。在實用新型的實施例中，內(nèi)定子41及外轉(zhuǎn)子42均包括5個環(huán)形磁鋼圈，內(nèi)定子41的 5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN，外轉(zhuǎn)子42的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS ;也可設(shè)置為，內(nèi)定子41的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為 SNSNS，外轉(zhuǎn)子42的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN。優(yōu)選的是內(nèi)定子41與外轉(zhuǎn)子42之間的物理氣隙43為0. 2毫米至5毫米，物理氣隙大小與飛輪電機100的大小相關(guān)。內(nèi)定子41的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有0. 2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊44，外轉(zhuǎn)子42的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有0. 2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊44。由于上下兩個環(huán)形磁鋼圈的相鄰表面的極性相同，使上下兩個相鄰磁鋼圈產(chǎn)生排斥，為便于將上下相鄰的環(huán)形磁感圈連接在一起，在上下相鄰環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)置非導(dǎo)磁隔墊44。優(yōu)選的是，飛輪轉(zhuǎn)子10外徑為0280至0180,飛輪轉(zhuǎn)子10的飛輪I的材料為碳鋼， 飛輪I的轉(zhuǎn)速±16000rpm。由于飛輪I的轉(zhuǎn)速過高將會由于離心力較大使碳鋼斷裂，因此若飛輪I需要達到更大的轉(zhuǎn)速，需選用剛性更好的材料，如飛輪I的材料選為玻璃纖維或碳纖維,飛輪I的外徑0320 ~ 0180,可以使飛輪轉(zhuǎn)子10的最高轉(zhuǎn)速達到±20000rpm或 ±60000rpm。如圖4所示，磁懸浮儲能飛輪電機100的控制系統(tǒng)20包括電機驅(qū)動控制器21、 三相橋整流器22、發(fā)電機/電動機23以及電源與中央控制器24，發(fā)電機/電動機23為磁懸浮儲能飛輪電機100工作于不同狀態(tài)的等效替換結(jié)構(gòu)。當(dāng)磁懸浮儲能飛輪電機100工作于電動機狀態(tài)時，電機驅(qū)動控制器21控制磁懸浮儲能飛輪電機100加速或穩(wěn)速運行，將電能轉(zhuǎn)換為0. 5JQ2機械動能存儲起來；當(dāng)磁懸浮儲能飛輪電機100工作于發(fā)電機狀態(tài)時，電機驅(qū)動控制器21停止驅(qū)動磁懸浮儲能飛輪電機 100，由三相橋整流器22將對磁懸浮儲能飛輪電機100的反電勢進行全波整流和輸出，將
0.5JQ2機械動能轉(zhuǎn)換為電能。本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機100可用于航空航天、分布式發(fā)電、電力調(diào)峰、 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及電動汽車等領(lǐng)域，因此應(yīng)用范圍十分廣泛。本實用新型還提供一種發(fā)電機，該發(fā)電機為磁懸浮發(fā)電機，由于本實用新型的發(fā)電機與圖I至圖3的磁懸浮儲能飛輪電機100的機械結(jié)構(gòu)一致，續(xù)參照圖I至圖3，發(fā)電機包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；發(fā)電機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。所述定子的定子沖片端部安裝有三個空間相差120度電角度的開關(guān)霍爾元件。所述彈性套圈的截面厚度為0. 5毫米至5毫米；所述彈性套圈通過在所述回轉(zhuǎn)軸的軸承室灌注彈性膠形成。所述發(fā)電機還包括真空密封外殼，所述真空密封外殼與所述中心軸連接。所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子包括飛輪以及貼裝在飛輪內(nèi)壁的磁鋼組成，發(fā)電機包括4個永磁磁極，由28塊相間貼裝的磁鋼構(gòu)成，每個磁極包括7塊同極相間貼裝的磁鋼；所述定子包括 18個定子槽。所述定子槽的槽口尺寸與相鄰磁鋼的間距的比例為I. 4 I. 6。所述定子的三相繞組的繞線方式為A相6 ―回―5 — 10 — 1514 B 相— Q — S — S — — — — — ; C 相— 8 — — [T^l3
I表不I槽進，一6表不6槽出。所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子外徑為0280至0180，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的飛輪材料為碳鋼，所述飛輪的轉(zhuǎn)速±16000rpm。所述飛輪外徑0320 ~ 0180,所述飛輪轉(zhuǎn)子的飛輪材料為玻璃纖維或碳纖維，所述飛輪的最高轉(zhuǎn)速分別為±20000rpm或±60000rpm。所述磁懸浮軸承包括內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子，且所述內(nèi)定子以及外轉(zhuǎn)子分別包括至少兩個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈的軸向高度相同，且所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈位于所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈內(nèi)部。所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有0. 2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊；所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有
0.2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊。所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁感圈之間的物理氣隙為0. 2毫米至5毫米。所述內(nèi)定子以及所述外轉(zhuǎn)子分別包括5個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的 5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN，所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS ;所述內(nèi)定子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS，所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN。本實用新型的軸向磁懸浮軸承能在軸向上支撐發(fā)電機轉(zhuǎn)子，可以抵消發(fā)電機轉(zhuǎn)子的自重，達到軸向卸載的目的，提高了電機的效率；同時滾珠軸承外圈通過彈性套圈與回軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐，從而保證發(fā)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸不發(fā)生徑向偏移而降低發(fā)電機的發(fā)電效率，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，同時徑向滾珠軸承與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合能夠使?jié)L珠軸承不承受較大壓力而導(dǎo)致磨損，具有較好的機械性能，延長了發(fā)電機的使用壽命，同時彈性套圈的實現(xiàn)方式簡單，成本較低。借此，本實用新型其能使發(fā)電機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，機械性能較好，提高了發(fā)電機的發(fā)電效率，延長了發(fā)電機的使用壽命，成本較低。本實用新型還提供一種電動機，該電動機為磁懸浮電動機，由于本實用新型的電動機與圖I至圖3的磁懸浮儲能飛輪電機100的機械結(jié)構(gòu)一致，續(xù)參照圖I至圖3，發(fā)電機包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；電動機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。所述定子的定子沖片端部安裝有三個空間相差120度電角度的開關(guān)霍爾元件。所述彈性套圈的截面厚度為O. 5毫米至5毫米；所述彈性套圈通過在所述回轉(zhuǎn)軸的軸承室灌注彈性膠形成。所述電動機還包括真空密封外殼，所述真空密封外殼與所述中心軸連接。所述電動機轉(zhuǎn)子包括飛輪以及貼裝在飛輪內(nèi)壁的磁鋼組成，電動機包括4個永磁磁極，由28塊相間貼裝的磁鋼構(gòu)成，每個磁極包括7塊同極相間貼裝的磁鋼；所述定子包括 18個定子槽。所述定子槽的槽口尺寸與相鄰磁鋼的間距的比例為I. 4 I. 6。所述定子的三相繞組的繞線方式為A相6—I—5—回―15—回—14 相—4 — 9 — 5 — 8—13 — 18 — 14 — 17 — ;C 相—7 — 12 — 8 — 11— [Γ ] — 3 —
17— 2，其中—I表不I槽進，—6表不6槽出。所述電動機轉(zhuǎn)子外徑為0280至0180,電動機轉(zhuǎn)子的飛輪材料為碳鋼，所述飛輪的轉(zhuǎn)速±16000rpm。所述飛輪外徑0320 ~ 0180,所述飛輪轉(zhuǎn)子的飛輪材料為玻璃纖維或碳纖維，所述飛輪的最高轉(zhuǎn)速分別為±20000rpm或±60000rpm。所述磁懸浮軸承包括內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子，且所述內(nèi)定子以及外轉(zhuǎn)子分別包括至少兩個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈的軸向高度相同，且所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈位于所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈內(nèi)部。所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有O. 2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊；所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有
O.2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊。所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁感圈之間的物理氣隙為O. 2毫米至5毫米。所述內(nèi)定子以及所述外轉(zhuǎn)子分別包括5個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的 5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN，所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS ;所述內(nèi)定子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS，所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN。本實用新型的軸向磁懸浮軸承能在軸向上支撐電動機轉(zhuǎn)子，可以抵消電動機轉(zhuǎn)子的自重，達到軸向卸載的目的，提高了電機的效率；同時滾珠軸承外圈通過彈性套圈與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐，從而保證電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸不發(fā)生徑向偏移而降低電動機的效率，使電動機轉(zhuǎn)子平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，同時徑向滾珠軸承與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合能夠使?jié)L珠軸承不承受較大壓力而導(dǎo)致磨損，具有較好的機械性能，延長了電動機的使用壽命，同時彈性套圈的實現(xiàn)方式簡單，成本較低。借此，本實用新型其能使電動機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，機械性能較好，提高了電動機的發(fā)電效率，延長了電動機的使用壽命，成本較低。一種風(fēng)力發(fā)電機，包括風(fēng)葉以及風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸，所述風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸與上述磁懸浮發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸向連接，所述磁懸浮發(fā)電機還包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；發(fā)電機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合， 形成彈性支撐。由于磁懸浮發(fā)電機的具體結(jié)構(gòu)在前文已做詳細描述，故在此不再贅述。采用本實用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機，其能通過軸向磁懸浮軸承在軸向上支撐電動機轉(zhuǎn)子，可以抵消電動機轉(zhuǎn)子的自重，達到軸向卸載的目的，提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率和風(fēng)力的利用率；同時其能平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，機械性能較好，延長了風(fēng)力電動機的使用壽命，成本較低。綜上所述，本實用新型的磁懸浮儲能飛輪電機的飛輪轉(zhuǎn)子通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于中心軸，回轉(zhuǎn)軸包括同軸設(shè)置的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，軸向磁懸浮軸承能在軸向上支撐飛輪轉(zhuǎn)子，可以抵消飛輪轉(zhuǎn)子的自重，達到軸向卸載的目的，提高了電機的效率；同時滾珠軸承外圈通過彈性套圈與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐，從而保證飛輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸不發(fā)生徑向偏移而降低電機效率，使磁懸浮儲能飛輪電機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，同時徑向滾珠軸承與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合能夠使?jié)L珠軸承不承受較大壓力而導(dǎo)致磨損，具有較好的機械性能，延長了飛輪電機的使用壽命，同時彈性套圈的實現(xiàn)方式簡單，成本較低。借此，本實用新型其能使磁懸浮儲能飛輪電機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，機械性能較好，提高了飛輪電機的效率，延長了飛輪電機的使用壽命，成本較低。以上實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)此實施，并不能限制本實用新型的保護范圍。凡跟本實用新型權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本實用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；飛輪轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述定子的定子沖片端部安裝有三個空間相差120度電角度的開關(guān)霍爾元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述彈性套圈的截面厚度為0. 5毫米至5毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述彈性套圈通過在所述回轉(zhuǎn)軸的軸承室灌注彈性膠形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述磁懸浮儲能飛輪電機還包括真空密封外殼，所述真空密封外殼與所述中心軸連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，磁懸浮儲能飛輪電機包括4個永磁磁極，由28塊相間貼裝在所述飛輪轉(zhuǎn)子內(nèi)壁的磁鋼構(gòu)成，每個磁極包括7塊同極相間貼裝的磁鋼；所述定子包括18個定子槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述定子槽的槽口尺寸與相鄰磁鋼的間距的比例為I. 4 I. 6。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述定子的三相繞組的繞線方式為A 相- 5-10 — 15 — JTT — 14一； B 相—17 — ;C相一g—12—I—11—回一3 — 17 — 2,其中一0表示I槽進，一6表示6槽出。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，磁懸浮軸承包括內(nèi)定子和外轉(zhuǎn)子，且所述內(nèi)定子以及外轉(zhuǎn)子分別包括至少兩個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈的軸向高度相同，且所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈位于所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈內(nèi)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有0. 2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊；所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁鋼圈之間設(shè)有0. 2毫米至I毫米的非導(dǎo)磁隔墊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述內(nèi)定子的環(huán)形磁鋼圈與所述外轉(zhuǎn)子的環(huán)形磁感圈之間的物理氣隙為0. 2毫米至5毫米。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述內(nèi)定子以及所述外轉(zhuǎn)子分別包括5個軸向充磁的環(huán)形磁鋼圈，所述內(nèi)定子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN，所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS ；所述內(nèi)定子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為SNSNS，所述外轉(zhuǎn)子的5個環(huán)形磁鋼圈上表面的極性排列次序為NSNSN。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述飛輪轉(zhuǎn)子外徑為 0280至0180,飛輪轉(zhuǎn)子的飛輪材料為碳鋼，所述飛輪的轉(zhuǎn)速土 16000rpm。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述飛輪外徑 0320 ~ 0180,所述飛輪轉(zhuǎn)子的飛輪材料為玻璃纖維或碳纖維，所述飛輪的最高轉(zhuǎn)速分別為 ±20000rpm 或 ±60000rpm。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁懸浮儲能飛輪電機，其特征在于，所述磁懸浮儲能飛輪電機包括用于控制其運行的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用電機驅(qū)動控制器以及三相橋整流器，當(dāng)所述磁懸浮儲能飛輪電機工作于電動機狀態(tài)時，所述電機驅(qū)動控制器控制所述磁懸浮儲能飛輪電機加速或穩(wěn)速運行，將電能轉(zhuǎn)換為機械動能；當(dāng)所述磁懸浮儲能飛輪電機工作于發(fā)電機狀態(tài)時，所述電機驅(qū)動控制器停止驅(qū)動所述磁懸浮儲能飛輪電機，由三相橋整流器將對所述磁懸浮儲能飛輪電機的反電勢進行全波整流和輸出，將機械動能轉(zhuǎn)換為電能。
16.—種發(fā)電機,其特征在于,所述發(fā)電機包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；發(fā)電機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。
17.—種電動機，其特征在于，包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；電動機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。
18.—種風(fēng)力發(fā)電機，包括風(fēng)葉以及風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸，所述風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸與磁懸浮發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸向連接，其特征在于，所述磁懸浮發(fā)電機還包括中心軸；定子，固定于所述中心軸；發(fā)電機轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于所述中心軸，所述回轉(zhuǎn)軸包括與所述中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，所述滾珠軸承外圈通過彈性套圈與所述回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。
專利摘要本實用新型涉及一種磁懸浮儲能飛輪電機、發(fā)電機、電動機及風(fēng)力發(fā)電機，磁懸浮儲能飛輪電機包括中心軸；定子，固定于中心軸；飛輪轉(zhuǎn)子，通過回轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)支撐于中心軸，回轉(zhuǎn)軸包括與中心軸精密配合的軸向磁懸浮軸承以及徑向滾珠軸承，滾珠軸承外圈通過彈性套圈與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐。軸向磁懸浮軸承能在軸向上支撐飛輪轉(zhuǎn)子，可以抵消飛輪轉(zhuǎn)子的自重，提高了電機的效率；同時滾珠軸承外圈通過彈性套圈與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合，形成彈性支撐，使磁懸浮儲能飛輪電機平衡穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動，同時徑向滾珠軸承與回轉(zhuǎn)軸的軸系彈性配合能夠使?jié)L珠軸承不承受較大壓力而導(dǎo)致磨損，延長了飛輪電機的使用壽命，同時彈性套圈實現(xiàn)方式簡單，成本較低。
文檔編號H02K21/12GK202353412SQ201120490550
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者漆亞梅 申請人:深圳市配天電機技術(shù)有限公司