一種以飛輪體為轉(zhuǎn)子的平面電的制造方法
【專利摘要】一種以飛輪體為轉(zhuǎn)子的平面電機(jī)，其特征在于，所述的電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；所述的雙轉(zhuǎn)子由上飛輪轉(zhuǎn)子（2）和下飛輪轉(zhuǎn)子（4）同軸相對布置組成；上飛輪轉(zhuǎn)子（2）和下飛輪轉(zhuǎn)子（4）安裝在合金鋼制成的中心軸（8）上；上飛輪轉(zhuǎn)子（2）由上飛輪體和鑲嵌在上飛論體下端面的上永磁體組成；下飛輪轉(zhuǎn)子（4）由下飛輪體和鑲嵌在下飛輪體上端面的下永磁體組成；定子線圈（3）位于上飛輪轉(zhuǎn)子（2）和下飛輪轉(zhuǎn)子（4）之間，固定安裝在電機(jī)外殼上。
【專利說明】一種以飛輪體為轉(zhuǎn)子的平面電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛輪儲能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，具體涉及一種電動機(jī)和發(fā)電機(jī)二位一體的以飛輪體為轉(zhuǎn)子的平面電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國專利201120119384.0公開的一種單定子平面電機(jī)和200910217417.2公開的平面電機(jī)，都是由單一轉(zhuǎn)子和定子組成，只能實(shí)現(xiàn)單一的電動機(jī)功能；專利200610095669.9公開的飛輪發(fā)電機(jī)是由啟動電動機(jī)轉(zhuǎn)動的飛輪轉(zhuǎn)軸通過與飛輪轉(zhuǎn)軸耦合而轉(zhuǎn)動的飛輪的發(fā)電機(jī)；而201110283965.2所公開的是一種柱式的同心永磁飛輪式發(fā)電機(jī)，雖然是以飛輪體作為電機(jī)的一部分，但不是平面式，其缺點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定性會受電機(jī)電流產(chǎn)生磁場的影響，且不能實(shí)現(xiàn)多個飛輪轉(zhuǎn)子的串聯(lián)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)的平面電機(jī)沒有與飛輪制成一體的缺點(diǎn)，提出一種以飛輪體為電機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪和電機(jī)一體的平面電機(jī)。
[0004]本發(fā)明以飛輪體為轉(zhuǎn)子的平面電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述的雙轉(zhuǎn)子由上飛輪轉(zhuǎn)子和下飛輪轉(zhuǎn)子組成，上飛輪轉(zhuǎn)子和下飛輪轉(zhuǎn)子安裝在合金鋼制成的中心軸上；上飛輪轉(zhuǎn)子由上飛輪體和鑲嵌在上飛輪體下端面的轉(zhuǎn)子永磁盤組成；下飛輪轉(zhuǎn)子由下飛輪體及其鑲嵌在下飛輪體上端面的轉(zhuǎn)子永磁盤組成，轉(zhuǎn)子永磁盤是由永磁體固定盤和永磁體構(gòu)成，。上飛輪轉(zhuǎn)子和下飛輪轉(zhuǎn)子同軸相對布置，定子線圈位于上飛輪轉(zhuǎn)子和下飛輪轉(zhuǎn)子之間。
[0005]所述的上飛輪轉(zhuǎn)子的下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子的上端面均鑲嵌有永磁體。所述的永磁體環(huán)形分布在上飛輪轉(zhuǎn)子的下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子的上端面上。上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體和下飛輪轉(zhuǎn)子上端面的永磁體共同在上飛輪轉(zhuǎn)子下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子上端面之間的區(qū)域形成一個強(qiáng)磁場。
[0006]所述的永磁體為扇形，安裝在永磁體固定盤中，永磁體固定盤分別鑲嵌在上飛輪轉(zhuǎn)子的下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子的上端面上。上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體盤中的永磁體以相鄰磁體為N-S-N-S...，的排列方式安裝，由于永磁體是環(huán)形分布，與此相對應(yīng)，下飛輪轉(zhuǎn)子上端面的永磁體可以同上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體盤中的永磁體以相同方式排列安裝，在同軸安裝時根據(jù)磁極情況錯開一個角度，便形成以相鄰磁體為S-N-S-N…，的順序排列結(jié)果；上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體也可以以相鄰磁體為S-N-S-N…，的順序排列安裝，與此相對應(yīng)，下飛輪轉(zhuǎn)子上端面的永磁體也可形成以相鄰磁體為N-S-N-S...，的順序排列安裝結(jié)果。
[0007]定子線圈的繞組固定在定子線圈固定架上。定子線圈處在兩個飛輪轉(zhuǎn)子之間的所述強(qiáng)磁場中。當(dāng)定子線圈通入電流時，飛輪轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，定子線圈與飛輪轉(zhuǎn)子組成電動機(jī)；當(dāng)需要發(fā)電時，定子線圈輸出電流，飛輪轉(zhuǎn)子減速，此時定子線圈與飛輪轉(zhuǎn)子組成發(fā)電機(jī)。本發(fā)明還可由多個飛輪轉(zhuǎn)子和多個定子線圈串聯(lián)組成，這種結(jié)構(gòu)可以增加功率，減少發(fā)熱，提聞效率。[0008]本發(fā)明還包括卸荷裝置，所述的卸荷裝置是由兩個相互吸引的環(huán)形組件組成。該環(huán)形組件相對應(yīng)的環(huán)形面上裝有多個產(chǎn)生磁場的NdFeB同心環(huán)，且相對應(yīng)的同心環(huán)之間相互吸引。其中一個組件安裝在電機(jī)外殼上，另一個組件安裝在飛輪中心軸上的上部，以減輕雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對于安裝在電機(jī)外殼體下面的下軸承的壓力。上軸承安裝在卸荷裝置的內(nèi)環(huán)上，作為飛輪轉(zhuǎn)子低速運(yùn)行時的保護(hù)軸承。
[0009]本發(fā)明可由多個飛輪轉(zhuǎn)子串裝在平面電機(jī)的中心軸上組成，實(shí)現(xiàn)多層平面電機(jī)的并聯(lián)，因而加大了電機(jī)的功率，減少電機(jī)的發(fā)熱量。
[0010]本發(fā)明的飛輪轉(zhuǎn)子、卸荷裝置、上軸承和下軸承都安裝在電機(jī)外殼內(nèi)。電機(jī)殼是封閉的，其上裝有抽真空的接口，可使腔內(nèi)的組件處在真空環(huán)境之中。定子線圈安裝在電機(jī)外殼上。飛輪轉(zhuǎn)子均同軸垂直于水平面放置。
[0011]本發(fā)明可以在充電過程中將電能轉(zhuǎn)化成飛輪轉(zhuǎn)子的機(jī)械能，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動慣量的最大化，能量密度最高；在需要放電時永磁體切割線圈將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成所需的電能，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)兩用。這種電機(jī)結(jié)構(gòu)利用電磁能產(chǎn)生平面運(yùn)動，具有能量密度高、結(jié)構(gòu)簡單、耗材少和可靠性高等特點(diǎn)，且定子線圈夾于永磁體之間的結(jié)構(gòu)方式可以實(shí)現(xiàn)推力大、效率高和響應(yīng)速度快的綜合性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1 ;本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2 ;轉(zhuǎn)子永磁盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3 ;定子線圈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中:1外殼，2上飛輪轉(zhuǎn)子，3定子線圈，4下飛輪轉(zhuǎn)子，5下軸承，6轉(zhuǎn)子永磁盤，7卸荷裝置，8中心軸，9上軸承，301線圈固定架，302線圈繞組，601永磁體固定盤，602永磁體。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明飛輪平面電機(jī)為多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述的多轉(zhuǎn)子由上飛輪轉(zhuǎn)子2和下飛輪轉(zhuǎn)子4同軸相對布置形成。上飛輪轉(zhuǎn)子2由上飛輪體和鑲嵌在其上的轉(zhuǎn)子永磁盤6構(gòu)成，轉(zhuǎn)子永磁盤6是由永磁體固定盤601和永磁體602組成；下飛輪轉(zhuǎn)子4是由下飛輪體和鑲嵌在其上的轉(zhuǎn)子永磁盤6’構(gòu)成，轉(zhuǎn)子永磁盤6是由永磁體固定盤601和永磁體602組成。在安裝上飛輪轉(zhuǎn)子2和下飛輪轉(zhuǎn)子4時，根據(jù)磁極情況相對錯開一個角度使之上下相吸。
[0018]定子線圈3位于上飛輪轉(zhuǎn)子2和下飛輪轉(zhuǎn)子4之間，固定安裝在其對應(yīng)的電機(jī)外
殼位置。
[0019]本發(fā)明同理可由多個多轉(zhuǎn)子同軸串裝在電機(jī)的中心軸上，多個定子線圈分別處于其對應(yīng)的飛輪轉(zhuǎn)子之間所形成的磁場中，且分別固定在相應(yīng)的電機(jī)外殼處。
[0020]下面以雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0021 ] 所述的上飛輪轉(zhuǎn)子2下面鑲嵌有轉(zhuǎn)子永磁盤6，下飛輪轉(zhuǎn)子4的上端面也鑲嵌有飛轉(zhuǎn)子永磁盤6。在轉(zhuǎn)子永磁盤6中的永磁體固定盤601上固定有永磁體602,所述的永磁體602在永磁體固定盤601內(nèi)成環(huán)形分布，分別處在在上飛輪轉(zhuǎn)子2的下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子4的上端面上的飛輪轉(zhuǎn)子永磁部分6中。上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體602和下飛輪轉(zhuǎn)子上端面的永磁體602共同在上飛輪轉(zhuǎn)子下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子上端面之間的區(qū)域形成一個強(qiáng)磁場。
[0022]如圖2所示，所述的永磁體為扇形，采用稀土釹鐵硼制作，永磁體602安裝在永磁體固定盤601中。上飛輪轉(zhuǎn)子2下面的轉(zhuǎn)子永磁盤6中的永磁體602以相鄰為N-S-N-S...，的順序排列安裝，與此相對應(yīng)，下飛輪轉(zhuǎn)子上面的轉(zhuǎn)子永磁盤6中的永磁體602也以相鄰為N-S-N-S-,的順序排列安裝；在安裝時根據(jù)磁極的情況錯開一個角度使之相互成相吸的狀態(tài)，在對應(yīng)的空間內(nèi)形成N-S、S-N…順序排列的強(qiáng)磁場。
[0023]上飛輪轉(zhuǎn)子2和下飛輪轉(zhuǎn)子4安裝在用合金鋼制成的中心軸8上，在上飛輪轉(zhuǎn)子2和下飛輪轉(zhuǎn)子4之間的間隙形成一個N-S和S-N的循環(huán)的環(huán)形空間磁場。
[0024]如圖3所示，三個線圈組成的線圈繞組302固定在線圈固定架301上，裝有線圈繞組302的線圈固定架301鑲嵌在定子線圈3上。將定子線圈3的導(dǎo)線引出。
[0025]本發(fā)明的飛輪轉(zhuǎn)子既是能量輸出輸入的載體，又是電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，當(dāng)通電時，電動/發(fā)電機(jī)驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，飛輪轉(zhuǎn)子儲存動能；當(dāng)斷電時，旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子逐漸減速并驅(qū)動發(fā)電機(jī)，使其發(fā)電。這樣，飛輪儲存的動能就轉(zhuǎn)換成了電能。
[0026]本發(fā)明也可以由多個上飛輪轉(zhuǎn)子2和多個下飛輪轉(zhuǎn)子4串`聯(lián)在中心軸8上組成。在下飛輪轉(zhuǎn)子4的下方同軸方串聯(lián)另一個飛輪轉(zhuǎn)子時，下飛輪轉(zhuǎn)子4的下面如同上飛輪轉(zhuǎn)子2的下面一樣，將上永磁體鑲嵌安裝在飛輪轉(zhuǎn)子4的下端面。
[0027]本發(fā)明還設(shè)有卸荷裝置7。所述的卸荷裝置7是由兩個相互吸引的環(huán)形組件組成。在每個環(huán)形組件相對應(yīng)的環(huán)形面上裝有多個產(chǎn)生磁場的NdFeB同心環(huán)，且相對應(yīng)的同心環(huán)之間相互吸引。兩個組件的其中一個安裝在電機(jī)外殼上，另一個組件安裝在飛輪中心軸的的上部，以減輕雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對于安裝在電機(jī)外殼體下面的下軸承5的壓力。上軸承9安裝在卸荷裝置的內(nèi)環(huán)上，作為飛輪轉(zhuǎn)子低速運(yùn)行時的保護(hù)軸承。
[0028]本發(fā)明的飛輪轉(zhuǎn)子、卸荷裝置7、上軸承5和下軸承9都處在具有真空環(huán)境的電機(jī)外殼I內(nèi)，定子線圈3安裝在外殼上，飛輪轉(zhuǎn)子都同軸垂直于水平面放置。
【權(quán)利要求】
1.一種以飛輪體為轉(zhuǎn)子的平面電機(jī)，其特征在于，所述的電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；所述的雙轉(zhuǎn)子由上飛輪轉(zhuǎn)子(2)和下飛輪轉(zhuǎn)子(4)同軸相對布置組成；上飛輪轉(zhuǎn)子(2)和下飛輪轉(zhuǎn)子(4)安裝在合金鋼制成的中心軸(8)上；上飛輪轉(zhuǎn)子(2)由上飛輪體和鑲嵌在上飛論體下端面的上永磁體(602)組成；下飛輪轉(zhuǎn)子(4)由下飛輪體和鑲嵌在下飛輪體上端面的下永磁體(602)組成；定子線圈(3)位于上飛輪轉(zhuǎn)子(2)和下飛輪轉(zhuǎn)子(4)之間，固定安裝在電機(jī)外殼上。
2.按照權(quán)利要求1所述的平面電機(jī)，其特征在于，所述的永磁體(602)環(huán)形分布在上飛輪轉(zhuǎn)子(2)的下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子(4)的上端面上；上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體(602)和下飛輪轉(zhuǎn)子上端面的永磁體(602)在上飛輪轉(zhuǎn)子下端面和下飛輪轉(zhuǎn)子上端面之間的區(qū)域形成一個強(qiáng)磁場。
3.按照權(quán)利要求2所述的平面電機(jī)，其特征在于，所述的永磁體(602)為扇形，采用稀土釹鐵硼制作，安裝在永磁體固定盤(601)中。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的平面電機(jī)，其特征在于，所述的上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體以相鄰為N-S-N-S…，的順序排列安裝，與此相對應(yīng)，下飛輪轉(zhuǎn)子上端面的永磁體以相鄰為S-N-S-N…，的順序排列安裝，在上飛輪轉(zhuǎn)子(2)和下飛輪轉(zhuǎn)子(4)之間的間隙形成一個N-S和S-N的循環(huán)的環(huán)形空間磁場。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的平面電機(jī)，其特征在于，所述的上飛輪轉(zhuǎn)子下端面的永磁體以相鄰為S-N-S-N…，的順序排列安裝，與此相對應(yīng)，下飛輪轉(zhuǎn)子上端面的永磁體以相鄰為N-S-N-S...，的順序排列安裝，在上飛輪轉(zhuǎn)子(2)和下飛輪轉(zhuǎn)子(4)之間的間隙形成一個N-S和S-N的循環(huán)的環(huán)形空間磁場。
6.按照權(quán)利要求1所述的平面電機(jī)，其特征在于，所述的電機(jī)還包括卸荷裝置(7);所述的卸荷裝置(7)由兩個相互吸引的環(huán)形組件組成；在每個環(huán)形組件相對應(yīng)的環(huán)形面上裝有多個產(chǎn)生磁場的NdFeB同心環(huán)，相對應(yīng)的同心環(huán)之間相互吸引；兩個組件中的一個安裝在電機(jī)外殼上，另一個組件安裝在飛`輪中心軸的的上部。
【文檔編號】H02K16/02GK103762803SQ201410059977
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】曾憲林, 董德有, 王利生 申請人:北京飛輪儲能柔性研究所