[发明专利]一种以飞轮体为转子的平面电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞轮储能系统能量转换设备，具体涉及一种电动机和发电机二位一体的以飞轮体为转子的平面电机。

背景技术

中国专利201120119384.0公开的一种单定子平面电机和200910217417.2公开的平面电机，都是由单一转子和定子组成，只能实现单一的电动机功能；专利200610095669.9公开的飞轮发电机是由启动电动机转动的飞轮转轴通过与飞轮转轴耦合而转动的飞轮的发电机；而201110283965.2所公开的是一种柱式的同心永磁飞轮式发电机，虽然是以飞轮体作为电机的一部分，但不是平面式，其缺点是运行稳定性会受电机电流产生磁场的影响，且不能实现多个飞轮转子的串联。

发明内容

本发明的目的是克服传统的平面电机没有与飞轮制成一体的缺点，提出一种以飞轮体为电机转子的飞轮和电机一体的平面电机。

本发明以飞轮体为转子的平面电机为双转子结构，所述的双转子由上飞轮转子和下飞轮转子组成，上飞轮转子和下飞轮转子安装在合金钢制成的中心轴上；上飞轮转子由上飞轮体和镶嵌在上飞轮体下端面的转子永磁盘组成；下飞轮转子由下飞轮体及其镶嵌在下飞轮体上端面的转子永磁盘组成，转子永磁盘是由永磁体固定盘和永磁体构成，。上飞轮转子和下飞轮转子同轴相对布置，定子线圈位于上飞轮转子和下飞轮转子之间。

所述的上飞轮转子的下端面和下飞轮转子的上端面均镶嵌有永磁体。所述的永磁体环形分布在上飞轮转子的下端面和下飞轮转子的上端面上。上飞轮转子下端面的永磁体和下飞轮转子上端面的永磁体共同在上飞轮转子下端面和下飞轮转子上端面之间的区域形成一个强磁场。

所述的永磁体为扇形，安装在永磁体固定盘中，永磁体固定盘分别镶嵌在上飞轮转子的下端面和下飞轮转子的上端面上。上飞轮转子下端面的永磁体盘中的永磁体以相邻磁体为N-S-N-S…,的排列方式安装，由于永磁体是环形分布，与此相对应，下飞轮转子上端面的永磁体可以同上飞轮转子下端面的永磁体盘中的永磁体以相同方式排列安装，在同轴安装时根据磁极情况错开一个角度，便形成以相邻磁体为S-N-S-N…,的顺序排列结果；上飞轮转子下端面的永磁体也可以以相邻磁体为S-N-S-N…,的顺序排列安装，与此相对应，下飞轮转子上端面的永磁体也可形成以相邻磁体为N-S-N-S…,的顺序排列安装结果。

定子线圈的绕组固定在定子线圈固定架上。定子线圈处在两个飞轮转子之间的所述强磁场中。当定子线圈通入电流时，飞轮转子高速旋转，定子线圈与飞轮转子组成电动机；当需要发电时，定子线圈输出电流，飞轮转子减速，此时定子线圈与飞轮转子组成发电机。本发明还可由多个飞轮转子和多个定子线圈串联组成，这种结构可以增加功率，减少发热，提高效率。

本发明还包括卸荷装置，所述的卸荷装置是由两个相互吸引的环形组件组成。该环形组件相对应的环形面上装有多个产生磁场的NdFeB同心环，且相对应的同心环之间相互吸引。其中一个组件安装在电机外壳上，另一个组件安装在飞轮中心轴上的上部，以减轻双转子结构对于安装在电机外壳体下面的下轴承的压力。上轴承安装在卸荷装置的内环上，作为飞轮转子低速运行时的保护轴承。

本发明可由多个飞轮转子串装在平面电机的中心轴上组成，实现多层平面电机的并联，因而加大了电机的功率，减少电机的发热量。

本发明的飞轮转子、卸荷装置、上轴承和下轴承都安装在电机外壳内。电机壳是封闭的，其上装有抽真空的接口，可使腔内的组件处在真空环境之中。定子线圈安装在电机外壳上。飞轮转子均同轴垂直于水平面放置。

本发明可以在充电过程中将电能转化成飞轮转子的机械能，可以实现转动惯量的最大化，能量密度最高；在需要放电时永磁体切割线圈将机械能转化成所需的电能，实现了一机两用。这种电机结构利用电磁能产生平面运动，具有能量密度高、结构简单、耗材少和可靠性高等特点，且定子线圈夹于永磁体之间的结构方式可以实现推力大、效率高和响应速度快的综合性能。

附图说明

图1；本发明的结构示意图；

图2；转子永磁盘结构示意图；

图3；定子线圈结构示意图；

图中：1外壳，2上飞轮转子，3定子线圈，4下飞轮转子，5下轴承，6转子永磁盘，7卸荷装置，8中心轴，9上轴承，301线圈固定架，302线圈绕组，601永磁体固定盘，602永磁体。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。