磁懸浮儲能飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動力學(xué)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(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。儲能飛輪技術(shù)是一個多學(xué)科交叉融合的高科技技術(shù)，涉及到機(jī)械、電力電子技術(shù)、控制技術(shù)、磁技術(shù)、真空技術(shù)以及復(fù)合材料技術(shù)等，是未來儲能技術(shù)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(xué)能源所的預(yù)研項(xiàng)目，內(nèi)容主要包括飛輪轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、復(fù)合材料飛輪輪轂尺寸優(yōu)化、磁力計(jì)算、系統(tǒng)動力學(xué)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(jìn)行應(yīng)力分析與比較，推導(dǎo)出應(yīng)力計(jì)算公式，得到飛輪轉(zhuǎn)子的應(yīng)力分布，為飛輪轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算提供理論依據(jù)。
　　復(fù)合材料具有很高的比強(qiáng)度，是儲能飛輪的首選材料。輪轂作為復(fù)合材料飛輪的重要組成之一，其設(shè)計(jì)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(guān)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(shí)現(xiàn)6個自由度穩(wěn)定的，永磁軸承必須與機(jī)械軸承或電磁軸承相配合才能實(shí)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(xué)性能。從場能理論出發(fā)推導(dǎo)出永磁軸承與電磁軸承的磁力與剛度，為磁力軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算提供理論依據(jù)。
　　系統(tǒng)的動力學(xué)特性主要與其模態(tài)參數(shù)有關(guān)，模態(tài)分析理論是結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析的基礎(chǔ)。運(yùn)用動力學(xué)相關(guān)知識對儲能飛輪系