王军 赵琳瑶

摘要： 在储能飞轮用大功率高速永磁同步电机中，普遍存在能源损耗，导致能量转换效率偏低，可通过电磁优化设计解决该问题。本文将电机的能耗进行分析，明确电子优化设计的方向，设计一种阶梯式转子永磁体结构，并通过算例模拟，指出基于转子永磁体结构的电磁设计优势，提升储能飞轮的运行效率。

关键词： 储能飞轮;电机;电磁

前言

储能飞轮为物理储能装置，电机可为其提供驱动力，完成升速处理，使电能转变为机械能，带动发动机运行，实现机械能与电能的转换。该设备共包括充电、放电与待机三种工况，存在多种损耗，降低设备的综合效率。就此，在开展大功率高速永磁同步电机的设计时，设计人员需注重损耗的控制。

储能飞轮用大功率高速永磁同步电机电磁设计

基本参数与结构

本文设计的大功率高速永磁同步电机最大功率设计为160kW;额定电压设计为AC800V;额定转速设定为19000r/min;电机极对数设计为2;定子槽数设计为24;定子铁芯的外径为356mm，内径为216mm，长度为190mm;绕组选择双层叠式，配置4个并联支路，每槽配置18个导体;线圈的跨距设计为5;转子磁极的外径为175mm，内径为135nn，长度为200mm;永磁体选择平行充磁方式，其极弧系数设计为0.806。在明确上述参数后，应用Ansoft电磁场对电机的损耗进行有限元分析，根据损耗分析结果，明确电磁的优化方向与措施，降低储能飞轮的损耗，提升其运行效率。

基于定子绕组损耗的电磁优化设计

在本文的设计中，选择双层叠式进行电机定子绕组的设计，并采用5/6短距，减少电机产生的5、6、7次谐波分量，提升电机的性能，减少涡流损耗的出现。……