磁懸浮飛輪電池結構設計與優(yōu)化分析.pdf

1、磁懸浮飛輪電池是一種新型的機電一體化能量轉換與儲存裝置。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變?yōu)轱w輪轉子高速旋轉的動能儲存起來；當需要能量時，再將轉子的動能先轉變?yōu)殡娔苓M而轉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，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構進行了設計并利用必

2、要的仿真優(yōu)化軟件對其電磁特性進行了分析，結構參數(shù)進行了優(yōu)化。
　　在綜合分析飛輪電池主要關鍵技術的基礎上，提出了一種新型飛輪電池結構的總體方案，其中重點介紹了滿足本文設計要求的磁軸承支撐方案，并對磁軸承進行了電磁特性分析和結構優(yōu)化，對飛輪轉子結構參數(shù)的合理性進行了驗證分析。
　　首先對飛輪電池各組成部分的總體結構布置以及安裝時需要注意的問題做了詳細的闡述。對徑向磁軸承，軸向磁軸承，電機的定子和轉子，飛輪本體的結構和材料進行了

3、具體的設計分析和選擇，確定了本文磁懸浮飛輪電池裝置各組成部分的具體結構參數(shù)。
　　對電磁場的基本理論進行了闡述，分別從解析法和有限元法（FEM）的角度對電磁場基本參數(shù)進行了求解，推導出求解電磁力和磁感應強度的具體表達式，并給出了本文設計的磁懸浮軸承的機械和電氣的具體參數(shù)；在理論研究的基礎上，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關系