[发明专利]一种轴向多单元定子电励磁双极性感应子电机

说明书

本发明属于交流电机领域，并公开了一种轴向多单元定子电励磁双极性感应子电机。该电机包括转子铁芯、定子铁芯、电枢绕组、励磁绕组、定子磁轭和电机轴，电机轴是电机的中心轴，贯穿所述定子磁轭，该定子磁轭的外表面沿轴向方向设置有多个励磁绕组，相邻的该励磁绕组之间设置有定子铁芯，定子铁芯在轴向上放置有电枢绕组且设置在励磁绕组外部，其将励磁绕组包覆在其中，转子铁芯设置在定子铁芯的外部，包括多段相对设置的环形模块，相邻的环形模块相对设置的两个侧面在圆周方向上均设置有多个凸起的爪极，不同侧面上的爪极交错排列，极性相反。通过本发明，提高定子电励磁感应子电机的磁场利用率，降低电机的自放电损耗，提高电机的储能密度和功率密度。

技术领域

本发明属于交流电机领域，更具体地，涉及一种轴向多单元定子电励磁双极性感应子电机。

背景技术

能量存储是能源系统中的关键性技术，是实现能量高效利用的重要途径。在目前的能量存储技术中，飞轮储能技术以其原理简单、易于控制等优点而备受关注。在飞轮储能系统中，电能和机械能的转换是以电机及相关的电力电子器件为核心来实现的，其中电机的性能对整个飞轮储能系统的性能具有较大的影响。

飞轮储能系统用电机大多采用了内转子的永磁同步电机，其具有效率高、功率密度高等优点。由于其高速旋转，永磁体需承受较大离心力，必须采取紧固措施防止永磁体脱落损毁电机，然而永磁体紧固装置会使高速永磁电机性能和可靠性大幅降低。同时，在高速空载运行时，由于永磁磁场导致的自放电损耗会降低整个系统的效率。为了解决自放电损耗问题，在一些飞轮储能场合中，采用了电励磁形式的同极性式感应子电机，其结构简单，可靠性高，储能密度高。在高速空载运行时，切断励磁电流供电，可大幅度的降低自放电损耗，但是由于其气隙磁场为单极性，其功率密度较低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种轴向多单元定子电励磁双极性感应子电机，通过电励磁绕组和转子爪极结构的设计，以及采用多单元电机形式，由此解决飞轮储能系统用电机的空载运行自放电损耗高、功率密度低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种轴向多单元定子电励磁双极性感应子电机，该电机包括转子铁芯、定子铁芯、电枢绕组、励磁绕组、定子磁轭和电机轴，其特征在于，

所述电机轴是电机的中心轴，该电机轴贯穿所述定子磁轭，该定子磁轭的外表面沿轴向方向设置有多个并行排列的所述励磁绕组，相邻的该励磁绕组之间设置有所述定子铁芯，该定子铁芯在轴向上设置有电枢绕组，该电枢绕组设置在所述励磁绕组的外部，将所述励磁绕组包覆在其中，所述转子铁芯设置在所述定子铁芯的外部，该转子铁芯的外部还设置有转子套筒，且该转子套筒随所述转子铁芯一起转动，

其中，所述转子铁芯包括多段相对设置的环形模块，相邻的环形模块相对设置的两个侧面在圆周方向上均设置有多个凸起的爪极，且不同所述侧面上的爪极交错排列，磁极极性相反。

进一步优选地，所述转子套筒的两端设置有转子端盖，所述转子套筒和转子端盖将所述转子封装在其中。

进一步优选地，所述转子端盖与所述电机轴之间设置有轴承，所述电机轴和所述定子磁轭之间设置有电机轴支架，该电机轴支架采用非导磁材料，所述定子磁轭的两端设置有定子端板，作为励磁绕组形成的励磁磁路的一部分。

进一步优选地，所述励磁绕组的数量为M+1，M为大于1的正整数，所述定子铁芯的数量为M。

进一步优选地，所述定子铁芯、定子端板、定子磁轭和转子铁芯均采用导磁材料。

进一步优选地，所述转子端盖和转子套筒采用非导磁材料。

进一步优选地，所述爪极的截面优选采用梯形。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：