飛輪儲能系統(tǒng)電機設(shè)計與動力學分析.pdf

1、作為一種新型的機電能量轉(zhuǎn)換與存儲裝置，飛輪儲能系統(tǒng)在能量密度、功率密度、轉(zhuǎn)換效率、使用壽命、充電時間、放電深度、對環(huán)境的影響等諸多方面具有較大的綜合優(yōu)勢，因此已成為近幾年的研究熱點并取得了飛速的發(fā)展。
　　隨著人們對儲能裝置存儲容量的需求越來越大，高儲能已經(jīng)成為飛輪儲能技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。但對于高儲能指標的飛輪儲能系統(tǒng)，較高的應力造成的機械強度問題，較低的臨界轉(zhuǎn)速導致的軸系振動問題，較高的電頻率與嚴格的效率要求所帶來的電機設(shè)計

2、問題，都已變得無法回避。針對以上問題，本文進行了以下研究工作：
　　綜合考慮儲能指標、應力水平、軸系振動、制作成本等問題，設(shè)計了立式結(jié)構(gòu)、磁浮卸重、機械軸承徑向支承、轉(zhuǎn)子中空的金屬飛輪儲能系統(tǒng)，并分析了該設(shè)計方案的可行性。
　　針對高效電機設(shè)計問題，設(shè)計了適用于中空飛輪結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機，推導了內(nèi)、外氣隙磁密解析式、主電抗解析式以及特定極槽配合下的槽漏抗解析式。采用電磁場有限元法進行了電機空載時磁場分布、反電勢、齒槽轉(zhuǎn)

3、矩以及負載時電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)值計算?；诜蛛x鐵耗模型計算了鐵心損耗及運行效率，計算結(jié)果表明由于該雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)省去了定子軛部，使得空載時鐵心損耗大大降低，待機效率大大提高。
　　針對機械強度問題，采用結(jié)構(gòu)有限元法對高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子進行了應力分析，并根據(jù)得到的徑向、周向、軸向應力計算了第一、第二、第三主應力，然后合成出von Mises應力，采用第四強度理論進行了機械強度校核。
　　針對軸系振動問題，采用轉(zhuǎn)子動力學有限元法計算了飛輪