本發明屬于飛輪轉子儲能領域，具體涉及一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機。

背景技術：

1、隨著全球人口增長和工業化進程的加速，能源需求持續增長，同時，環境問題和對化石能源的依賴性日益引起人們的關注，這些問題推動了對清潔、可再生能源技術的研究和開發。飛輪轉子儲能技術作為一種高效、可再生的能量儲存和轉換方式，日益受到廣泛關注。

2、飛輪轉子儲能電機作為飛輪轉子儲能的關鍵部件一直備受關注，隨著當前研究進行，永磁同步電機、感應子電機等進入人們視野。其中感應子電機結構簡單，運行穩定可靠，具有較長的使用壽命，可以提供持久且可靠的能量轉換服務。

3、現有的感應子電機中飛輪與轉子采用一體化結構雖然可以提高能量轉換效率，但是由于飛輪轉子結構過于巨大，需要添加磁軸承來降低機械軸承所承受的壓力，利用磁軸承上的永磁鐵為飛輪轉子提供懸浮力，但是永磁體易與勵磁繞組產生磁路耦合，導致懸浮力波動，進而可能損壞電機軸承，造成不可逆損失。

技術實現思路

1、本發明提供的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，能有效解決背景技術中的問題。

2、本發明提供的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，包括殼體、上蓋、上轉軸、飛輪轉子、下轉軸、下蓋、第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、勵磁繞組和電樞繞組；

3、殼體為套筒狀；上蓋和下蓋分別蓋設在殼體的上、下兩端；

4、第一定子鐵芯為環狀且固定在上蓋的下端面，勵磁繞組設于第一定子鐵芯的側壁上；

5、第二定子鐵芯形狀與第一定子鐵芯對應且固定在第一定子鐵芯的下端面，第二定子鐵芯的底部設有貫穿側壁的若干第二槽口，電樞繞組設于第二槽口內；

6、飛輪轉子設于殼體內；上轉軸的上端可轉動連接在上蓋上，上轉軸的下端與飛輪轉子的上端面固定；下轉軸的上端與飛輪轉子的下端面固定，下轉軸的下端可轉動連接在下蓋上；飛輪轉子上端面設有與第二定子鐵芯對應的兩個扇環形凹槽，兩個扇環形凹槽相互對稱；

7、殼體、上蓋、飛輪轉子為鐵磁材料。

8、作為本發明的進一步優化，還包括上軸承座和下軸承座；上軸承座朝下固定在上蓋上，下軸承座朝上固定在下蓋上，上軸承座、下軸承座為非鐵磁材料；上轉軸的上端插入上軸承座，下轉軸的下端插入下軸承座。

9、作為本發明的進一步優化，第一定子鐵芯的下端設有貫穿側壁的兩個第一槽口，勵磁繞組設有兩組，每組勵磁繞繞卷在兩個第一槽口上并貼合第一定子鐵環的內側壁和外側壁形成一個扇環狀，兩組勵磁繞組形成一個圓環狀。

10、作為本發明的進一步優化，電樞繞組設有若干組，每組電樞繞組繞卷在其中兩個第二槽口上并貼合第二定子鐵環的內側壁和外側壁上形成扇環狀，若干組電樞繞組形成一個圓環狀。

11、作為本發明的進一步優化，第二槽口設有十八個，每隔五個第二槽口繞卷一組電樞繞組，每個第二槽口繞卷兩組電樞繞組。

12、作為本發明的進一步優化，第一定子鐵芯和第二定子鐵芯均為硅鋼片疊加而成。

13、作為本發明的進一步優化，還包括導磁環，導磁環固定在下蓋的上端面；下蓋為鐵磁材料。

14、作為本發明的進一步優化，飛輪轉子采用合金鑄造。

15、本發明提供的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，電樞繞組與勵磁繞組均位于飛輪轉子上方，采用軸向布置電樞繞組與勵磁繞組，相比較于傳統感應子電機，具備散熱空間大的特點，從而可以提高電樞繞組與勵磁繞組的散熱系數，進而降低電機其他部件的溫升。

16、本發明勵磁繞組與上蓋相連，通過電流所產生的勵磁磁通不僅可以產生勵磁磁動勢，更可以懸浮飛輪轉子，與傳統感應子電機相比，不需要永磁體用來提供懸浮力，避免了永磁體與勵磁繞組二者磁路耦合，減少了解耦方面設計的困難。本發明還可以通過調節勵磁繞組的電流產生穩定的懸浮力。

17、本發明飛輪轉子與定子鐵芯上下分布的布置，使得在同等體積下，飛輪轉子的半徑可以設置更大，增大了電機儲能量，且該結構簡單，可靠性好。

18、說明書附圖

19、圖1是實施例1剖切結構示意圖；

20、圖2是圖1中飛輪轉子結構示意圖；

21、圖3是圖1中第一定子鐵芯和第二定子鐵芯結構示意圖；

22、圖4是圖3增加勵磁繞組和電樞繞組后結構示意圖；

23、圖5是實施例2剖切結構示意圖；

24、其中，殼體1、上蓋2、上軸承座3、上轉軸4、飛輪轉子5、扇環形凹槽5a、下轉軸6、下軸承座7、下蓋8、第一定子鐵芯9、第一槽口9a、第二定子鐵芯10、第二槽口10a、勵磁繞組11、電樞繞組12、導磁環13、勵磁繞組氣隙磁通路14、新增氣隙磁通路15。

技術特征：

1.一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，包括殼體、上蓋、上轉軸、飛輪轉子、下轉軸、下蓋、第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、勵磁繞組和電樞繞組；

2.根據權利要求1所述的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，還包括上軸承座和下軸承座；上軸承座朝下固定在上蓋上，下軸承座朝上固定在下蓋上，上軸承座、下軸承座為非鐵磁材料；上轉軸的上端插入上軸承座，下轉軸的下端插入下軸承座。

3.根據權利要求1所述的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，第一定子鐵芯的下端設有貫穿側壁的兩個第一槽口，勵磁繞組設有兩組，每組勵磁繞繞卷在兩個第一槽口上并貼合第一定子鐵環的內側壁和外側壁形成一個扇環狀，兩組勵磁繞組形成一個圓環狀。

4.根據權利要求1所述的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，電樞繞組設有若干組，每組電樞繞組繞卷在其中兩個第二槽口上并貼合第二定子鐵環的內側壁和外側壁上形成扇環狀，若干組電樞繞組形成一個圓環狀。

5.根據權利要求4所述的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，第二槽口設有十八個，每隔五個第二槽口繞卷一組電樞繞組，每個第二槽口繞卷兩組電樞繞組。

6.根據權利要求1所述的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，第一定子鐵芯和第二定子鐵芯均為硅鋼片疊加而成。

7.根據權利要求1所述的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，還包括導磁環，導磁環固定在下蓋的上端面；下蓋為鐵磁材料。

8.根據權利要求1所述的一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，其特征在于，飛輪轉子采用合金鑄造。

技術總結
本發明屬于飛輪轉子儲能領域，具體涉及一種軸向勵磁感應子飛輪轉子儲能電機，包括殼體、上蓋、上軸承座、上轉軸、飛輪轉子、下轉軸、下軸承座、下蓋、第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、勵磁繞組和電樞繞組；第一定子鐵芯為環狀且固定在上蓋的下端面，勵磁繞組設于第一定子鐵芯的側壁上；第二定子鐵芯形狀與第一定子鐵芯對應且固定在第一定子鐵芯的下端面，第二定子鐵芯的底部設有貫穿側壁的若干第二槽口，電樞繞組設于第二槽口內；飛輪轉子設于殼體內。本發明具備散熱空間大的特點，可以懸浮飛輪轉子，避免了永磁體與勵磁繞組二者磁路耦合。本發明飛輪轉子的半徑可以設置更大，增大了電機儲能量，且該結構簡單，可靠性好。

技術研發人員：葉材毅
受保護的技術使用者：武漢岸峰新能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24