磁懸浮儲能飛輪結(jié)構(gòu)設計及動力學研究.pdf

1、儲能飛輪是一種新型高效能量存儲與轉(zhuǎn)換裝置，具有使用壽命高、儲能量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、無污染等優(yōu)點，應用前景十分廣闊。儲能飛輪技術是一個多學科交叉融合的高科技技術，涉及到機械、電力電子技術、控制技術、磁技術、真空技術以及復合材料技術等，是未來儲能技術的重要發(fā)展方向之一，研究內(nèi)容十分豐富。本文課題來源于合肥工業(yè)大學能源所的預研項目，內(nèi)容主要包括飛輪轉(zhuǎn)子應力分析與設計計算、復合材料飛輪輪轂尺寸優(yōu)化、磁力計算、系統(tǒng)動力學研究。
　　飛輪轉(zhuǎn)

2、子是儲能飛輪系統(tǒng)的核心部件，是能量的載體。對不同材料的飛輪轉(zhuǎn)子進行應力分析與比較，推導出應力計算公式，得到飛輪轉(zhuǎn)子的應力分布，為飛輪轉(zhuǎn)子的設計計算提供理論依據(jù)。
　　復合材料具有很高的比強度，是儲能飛輪的首選材料。輪轂作為復合材料飛輪的重要組成之一，其設計工作同樣十分重要。利用有限元分析軟件，優(yōu)化輪轂在額定轉(zhuǎn)速下的最大外輪廓體積，提高輪轂的承載能力。
　　磁力軸承能夠降低傳統(tǒng)軸承的損耗、提高飛輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，是儲能飛輪系統(tǒng)

3、的關鍵部件之一。飛輪磁力軸承包括永磁軸承與電磁軸承。只有永磁體構(gòu)成的永磁軸承系統(tǒng)是不能實現(xiàn)6個自由度穩(wěn)定的，永磁軸承必須與機械軸承或電磁軸承相配合才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。磁力與剛度是磁力軸承非常重要的兩個要素，同時影響著系統(tǒng)的動力學性能。從場能理論出發(fā)推導出永磁軸承與電磁軸承的磁力與剛度，為磁力軸承的設計計算提供理論依據(jù)。
　　系統(tǒng)的動力學特性主要與其模態(tài)參數(shù)有關，模態(tài)分析理論是結(jié)構(gòu)動力學分析的基礎。運用動力學相關知識對儲能飛輪系