飛輪儲能用高速永磁同步電機設計及關鍵技術研究.pdf

1、飛輪儲能是實現(xiàn)電動汽車儲能要求的一種有效方式，它具有高能量密度、高功率密度、長循環(huán)壽命、能快速充放電、免維護和對環(huán)境無污染等優(yōu)點。電機作為飛輪儲能系統(tǒng)中實現(xiàn)電能與機械能之間相互轉換的核心部件，其性能直接影響著整個飛輪系統(tǒng)的性能。隨著飛輪儲能密度的不斷增大，研制轉速高、效率高、體積小的高速飛輪儲能用電機對于飛輪儲能的發(fā)展至關重要。
　　飛輪儲能用高速永磁同步電機運行于真空容器中，針對其特定的應用場合和工作環(huán)境，會存在一些關鍵問題需要

2、解決，本文分別從電機的設計方法、電磁損耗和溫升性能等方面展開研究與分析。
　　首先，從高速電機的應用背景和設計指標出發(fā)，對飛輪電機的總體方案進行研究，給出了高速永磁電機的設計方法；從電機的機械強度和電磁性能綜合考慮，確定電機的主要尺寸，完成電機的磁路參數(shù)選取和護套的設計。對飛輪系統(tǒng)軸系的振動模態(tài)和臨界轉速進行計算，確保飛輪系統(tǒng)能夠安全運行。
　　其次，飛輪電機轉速高，在高頻供電電源的作用下，電機鐵心中的磁場分布復雜，鐵心損耗

3、成為電機的主要損耗。為了準確計算飛輪電機高頻鐵心損耗，在分析對比現(xiàn)有鐵耗計算模型的基礎上，給出一種綜合考慮旋轉磁化方式和諧波磁場的正交分解模型，計算高速電機的高頻鐵心損耗。分析引起轉子渦流損耗的主要因素，探討電機槽口寬度、氣隙長度、保護套材料及其厚度等結構參數(shù)對轉子渦流損耗的影響。
　　然后，針對飛輪電機在真空高溫室內散熱困難的問題，對電機的水冷系統(tǒng)的冷卻水道進行分析，選擇合適的水路結構。建立真空環(huán)境中飛輪電機的等效熱網絡模型，并