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电动机/发电机设计
电动机/发电机设计 飞轮储能系统中有一个既可作为电动机又可作为发电机的部件,它是飞轮储能系统的核心动力部件。在储能时,电机作为电动机给飞轮加速;当释能时,电机又作为发电机给外部供
飞轮储能系统中有一个既可作为电动机又可作为发电机的部件,它是飞轮储能系统的核心动力部件。在储能时,电机作为电动机给飞轮加速;当释能时,电机又作为发电机给外部供电。低损耗、高效率的电动机/发电机是能量传递的关键。
电动机/发电机采用稀土永磁无刷直流电机。近年来,由于稀土永磁材料、大功率半导体器件的快速发展,稀土永磁无刷直流电机也得到快速发展。由于其优越的调速性能,且避免了普通有刷直流电机的缺陷,因而在驱动、伺服等领域有着广泛的应用前景,已经被广泛应用于航空航天领域,实现各种运动量的控制。
稀土永磁无刷直流电机不仅具有高可靠性、维护方便、结构简单等优点,还具有以下优点:
1)稀土永磁材料的高磁能积,使得电机可以明显降低重量,减小体积。
2)系统永磁材料的矫顽力Hc高,剩磁Br大,因而可以产生很大的气隙磁通,大大缩小了永磁转子的外径,从而可以减小转子的转动惯量,降低时间常数,改善电机的动态特性。
3)稀土永磁材料的内禀矫顽力Hcj极高,磁场定向性好,因而容易实现在气隙中建立近似于矩形波的磁场。电机可以设计成方波电机,当与120°导通型的三相逆变器匹配时,可以实现方波驱动,从而有效地减小电机的力矩波动。
稀土永磁材料的去磁曲线是线性可逆的,这给电机工作点的计算带了方便,简化了磁路设计和磁场分析方法。所以,基于以上优点,本储能飞轮电机采用稀土永磁无刷直流电机。能量转换器作为储能飞轮中电能和机械能转换的桥梁,它控制整个储能飞轮系统,对电机还有如下要求:
1)飞轮电机应具有可逆性,能运行于电机和发电两种工作状态;
2)飞轮的高速旋转要求电机易于高速运行;
3)储能和能量的释放要求电机能够适应大范围的速度变化;
4)长时间的不间断运行需要电机有较长的稳定使用寿命;
5)长时间的储能运行要求电机的空载损耗不能太大:
6)要求电机有较大的转矩输出能力和功率容量;
7)要求电机运行效率高,调速性能好;
8)要求电机结构简单,运行可靠,低维护,重量和体积小等。
来源:ks99
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