磁懸浮飛輪電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析.pdf

1、磁懸浮飛輪電池是一種新型的機(jī)電一體化能量轉(zhuǎn)換與儲存裝置。其工作原理是在能量冗余時，將多余的電能或者其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)轱w輪轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的動能儲存起來；當(dāng)需要能量時，再將轉(zhuǎn)子的動能先轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M(jìn)而轉(zhuǎn)換為其他形式的能量釋放出來。與傳統(tǒng)的抽水、壓縮空氣以及電化學(xué)儲能相比，具有能量密度高、功率密度大、充放電周期短使用壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)，符合我國“十二五”規(guī)劃綱要中節(jié)能環(huán)保，能源高效利用的要求。本課題則主要對磁懸浮飛輪電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)并利用必

2、要的仿真優(yōu)化軟件對其電磁特性進(jìn)行了分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　在綜合分析飛輪電池主要關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型飛輪電池結(jié)構(gòu)的總體方案，其中重點(diǎn)介紹了滿足本文設(shè)計(jì)要求的磁軸承支撐方案，并對磁軸承進(jìn)行了電磁特性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對飛輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證分析。
　　首先對飛輪電池各組成部分的總體結(jié)構(gòu)布置以及安裝時需要注意的問題做了詳細(xì)的闡述。對徑向磁軸承，軸向磁軸承，電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子，飛輪本體的結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行了

3、具體的設(shè)計(jì)分析和選擇，確定了本文磁懸浮飛輪電池裝置各組成部分的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　對電磁場的基本理論進(jìn)行了闡述，分別從解析法和有限元法（FEM）的角度對電磁場基本參數(shù)進(jìn)行了求解，推導(dǎo)出求解電磁力和磁感應(yīng)強(qiáng)度的具體表達(dá)式，并給出了本文設(shè)計(jì)的磁懸浮軸承的機(jī)械和電氣的具體參數(shù)；在理論研究的基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件ANSYS分別對軸向磁軸承，徑向磁軸承電磁特性進(jìn)行了仿真，分析了其磁力線分布以及漏磁等情況，得出了電磁力與線圈電流的對應(yīng)關(guān)系