飛輪轉子主體結構應力分析與優(yōu)化.pdf

1、高速飛輪電池是一種新型儲存裝置，相比于其他儲能方式，具有無污染、壽命長、適用性廣、高儲能密度、充放電速度快等優(yōu)點。隨著全球能源的日益匱乏和環(huán)境日趨惡化，高速飛輪電池具有廣闊的應用前景。其主要由飛輪轉子、軸承系統(tǒng)、電動/發(fā)電機、電力轉換器、真空室模塊組成。
　　飛輪的最大儲能密度由其最高轉速決定，而最高轉速又受轉子的徑向強度限制。目前飛輪無法進一步提高轉速，主要是因為無法進一步提高轉子的徑向強度。解決這一問題一般有兩大方向：一種是增

2、加復合材料本身的橫向(垂直于纖維方向)強度；另一種是通過轉子結構設計，來增加徑向強度。
　　本文的主要成果在于通過結構設計來提高徑向強度，利用解析式計算和有限元仿真，分析出在設計多環(huán)過盈裝配時，最外層厚度是決定飛輪最大轉速的決定性因素，而最外層輪緣的厚度受到三大制約條件：一是材料在固化降溫時產生的熱殘余應力；二是飛輪高速旋轉時在輪緣內部產生的離心力；三是在輪緣多環(huán)過盈裝配時，最外層輪緣所形成的預壓應力。為了理清這三大因素對于輪緣結