飛輪儲能用磁懸浮開關(guān)磁阻電機的電磁參數(shù)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、飛輪儲能技術(shù)以其充電放電速度快、存儲容量大、功率密度高、使用壽命長、無污染等優(yōu)點,被運用于電動汽車、航空航天、電力調(diào)峰、不間斷電源等領(lǐng)域。本課題根據(jù)飛輪儲能用電機性能的要求,提出將磁懸浮開關(guān)磁阻電機作為飛輪電機,使其既作為傳動部件又作為支承部件應(yīng)用于飛輪儲能系統(tǒng)中。
　　 磁懸浮開關(guān)磁阻電機是集開關(guān)磁阻電機和磁軸承于一體,將旋轉(zhuǎn)力繞組和懸浮力繞組集中疊繞在定子極上,通過外圍控制電路同時實現(xiàn)電機的穩(wěn)定懸浮和旋轉(zhuǎn)。懸浮力繞組的作用相

2、當于磁軸承,旋轉(zhuǎn)力繞組如同開關(guān)磁阻電機繞組,因此,磁懸浮開關(guān)磁阻電機綜合了磁軸承和開關(guān)磁阻電機的優(yōu)點,具有無機械摩擦、維護率低、能夠?qū)崿F(xiàn)高速和超高速運行等優(yōu)點,具備飛輪電機的特性。
　　 在開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)和運行機理的理論指導下,本文分析了磁懸浮開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)、運行原理和徑向懸浮力產(chǎn)生原理,并對其懸浮力和旋轉(zhuǎn)力控制電路拓撲、控制系統(tǒng)及幾種控制方法進行了研究分析。
　　 在電機結(jié)構(gòu)尺寸不變的情況下,為了滿足在復雜工況

3、下提高轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性、增大懸浮力,本文對磁懸浮開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進行了改進,將原本單一的凸極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子改為由盤形部分和凸極部分共同構(gòu)成的混合轉(zhuǎn)子。依據(jù)改進的電機模型,根據(jù)平面幾何關(guān)系分析推導了電機徑向力和旋轉(zhuǎn)力數(shù)學模型。
　　 分析磁懸浮開關(guān)磁阻電機設(shè)計方法與步驟,本課題設(shè)計了三相12/8極磁懸浮開關(guān)磁阻電機,采用有限元分析軟件Ansoft對電機參數(shù)進行不斷優(yōu)化,使其滿足設(shè)計要求。文中首先對混合轉(zhuǎn)子磁懸浮開關(guān)磁阻電機進行了仿真實驗