飛輪儲(chǔ)能用高速永磁電機(jī)溫度場(chǎng)及系統(tǒng)放電過(guò)程的研究.pdf

1、飛輪儲(chǔ)能以其高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、快速充放電、免維護(hù)和對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)在眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，高速大容量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。
　　作為高速大容量飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的核心部件，高速大功率永磁電機(jī)直接影響著飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能。高速大功率永磁電機(jī)轉(zhuǎn)速高、功率密度大，單位損耗相對(duì)較大存在著轉(zhuǎn)子溫升高的問(wèn)題，會(huì)對(duì)永磁體的性能產(chǎn)生不利影響，甚至導(dǎo)致永磁體熱退磁現(xiàn)象的發(fā)生。因此，研究電機(jī)結(jié)構(gòu)及護(hù)套變化對(duì)

2、高速大功率永磁電機(jī)溫度場(chǎng)的影響有重要意義。
　　飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)放電過(guò)程中負(fù)載會(huì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的放電效率及放電時(shí)間，因此研究負(fù)載對(duì)飛輪電機(jī)放電過(guò)程的影響對(duì)提高飛輪系統(tǒng)的放電性能具有重要意義。
　　本文以一臺(tái)用于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的200kW、15000r/min高速大功率永磁電機(jī)為研究對(duì)象，分析了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、護(hù)套材料及復(fù)合結(jié)構(gòu)、變頻控制產(chǎn)生的定子電流時(shí)間諧波等對(duì)電機(jī)的損耗及溫度分布的影響。
　　根據(jù)高速大

3、功率永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，給出了本電機(jī)的設(shè)計(jì)方案。建立了200kW高速大功率永磁電機(jī)的二維瞬態(tài)電磁場(chǎng)有限元計(jì)算模型，分析了表面式永磁電機(jī)的永磁體極間鐵心高度對(duì)電機(jī)損耗的影響，從改善主極磁場(chǎng)波形以減小電機(jī)損耗的方面入手，研究了永磁體形狀及充磁方向與電機(jī)損耗的關(guān)系。
　　為減小高速大功率永磁電機(jī)的損耗，分析了氣隙長(zhǎng)度、護(hù)套厚度與電機(jī)損耗的關(guān)系，并研究了轉(zhuǎn)子護(hù)套采用不同材料及復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)電機(jī)內(nèi)的損耗變化。
　　建立了200kW電機(jī)的三

4、維全域穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)有限元計(jì)算模型，研究了轉(zhuǎn)子護(hù)套材料及復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)溫度分布的影響，對(duì)比分析了護(hù)套采用單一材料及復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)電機(jī)的定轉(zhuǎn)子溫升變化;計(jì)算了變頻控制所帶來(lái)的定子繞組電流時(shí)間諧波對(duì)電機(jī)內(nèi)的損耗及溫度的影響。研究?jī)?nèi)容為降低高速永磁電機(jī)溫升，防止永磁體熱退磁提供參考。
　　研究了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電過(guò)程。為提高飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能密度，對(duì)飛輪采用不同結(jié)構(gòu)時(shí)的儲(chǔ)能量、儲(chǔ)能密度進(jìn)行分析。針對(duì)放電過(guò)程中電樞反應(yīng)引起電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)變化的情況，在