磁懸浮飛輪用交流組合偏置磁軸承研究.pdf

1、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)由于其充電時(shí)間短、功率密度高、儲(chǔ)能密度大、對(duì)環(huán)境要求低、可模塊化等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注，但是飛輪的高速旋轉(zhuǎn)所帶來的機(jī)械摩擦損耗成為了限制其發(fā)展的重要因素之一，將磁懸浮支承技術(shù)應(yīng)用于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中可以避免機(jī)械摩擦，提高系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率與使用壽命，磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)具有更廣泛的應(yīng)用前景。交流混合磁軸承具有結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低、控制簡單等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中具有較大的優(yōu)勢(shì)，本文采用新型五自由交流混合磁軸承作為飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的支

2、承系統(tǒng)，圍繞磁懸浮支承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)模型、控制方式等對(duì)其進(jìn)行了研究，主要的研究內(nèi)容如下：
　　首先，介紹了磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本原理，提出了幾種常見的磁懸浮總體支承方案，并分析比較了幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇使用一個(gè)二自由度交流混合磁軸承和一個(gè)三自由度交流混合磁軸承來支承系統(tǒng)。
　　其次，通過對(duì)磁路結(jié)構(gòu)的分析，計(jì)算了永磁體產(chǎn)生的偏置磁通大小對(duì)交流混合磁軸承設(shè)計(jì)的影響，并分析了不同設(shè)計(jì)帶來的優(yōu)勢(shì)與不足，針對(duì)永磁偏置的交

3、流混合磁軸承存在的一些問題，提出了利用電流與永磁體共同產(chǎn)生偏置磁通的組合偏置方法，詳細(xì)闡述了組合偏置方法的原理與優(yōu)點(diǎn)。
　　再次，利用組合偏置方法分別設(shè)計(jì)了二自由度組合偏置磁軸承和三自由度組合偏置磁軸承，給出了詳細(xì)的參數(shù)設(shè)計(jì)步驟，推導(dǎo)出五自由度交流組合偏置磁軸承的懸浮力數(shù)學(xué)模型以及直流偏置電流的大小，通過Ansoft軟件對(duì)磁軸承進(jìn)行了有限元分析，驗(yàn)證了組合偏置原理的正確性，且仿真結(jié)果顯示懸浮力大小達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
　　最后，