1、据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文图的第三代磁悬浮飞轮电池针对以上提到的飞轮电池转子模型及磁悬浮支撑系统，本论文的主要工作集中在以下几个方面飞轮转子飞静力学设计，包括转子的结构尺寸和材料选取的原则。磁悬浮支撑结构的设计，包括有轴向永磁轴承径向永磁轴承轴向电磁轴承径向电磁轴承以及保护轴承的选择以及磁力计算。转子的动力学分析，动力学分析包括转子的数学模型建立模态分析和谐响应分析，模态分析的目的在于找到转子的临界转速和分析其模态振型谐响应分析是分析转子在不规律外载荷作用下转子的应力值，用于改进飞轮转子的结构。建立电流控制策略，并使用软件对控制模型进行仿真分析。本章小结本。
2、较为安全当转子半径大于时，使用应力算法得到的最大应力比大有限元方法得到的最大应力略小，需要取较大安全系数才能使转子的设计安全可靠。在定转速条件下由式可知，要使转子转动动能越大，则转子的转动惯量必须要够大由式可知，要使转子的转动惯量越大，则转子材料的密度或是转子的尺寸必须够大由式可知，要使转子所受的离心剪切应力越小，则转子的转子的半径必须越小越好。转子的质量为万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文综合式可知，飞轮的储能密度为由式可知，使用比值较大的材料，转子的储能密度越高。几种常见抗拉强度较高材料的参数对照见表表几种常见材料的机械性能材料弹性模量极限。
3、，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名日期万方数据内容摘要飞轮电池是种物理电池，它具有储能密度高，不会因过充电过放电而影响储能密度和使用寿命，储能量可以精确计算和测量，充电时间较短，使用寿命长，能量转换效率极高，对温度不敏感，清洁无污染等优点。新能源如太阳能风能潮汐能等需要个储能单元作为重要缓冲环节，因此，飞轮电池将在不久的将来有着重要的发展战略意义。
4、结构有限元法静力学分析由以上的数学模型计算，轮缘参数如表所示表轮缘的结构参数和机械性能材料外半径内半径高度泊松比弹性模量密度屈服强度因为轮缘结构的对称性，我们以圆环截面作为分析对象建立面单元，网格划分采用等间距划分的方式。建立约束并添加旋转角速度载荷，求解后进入后处理模式，得到轮缘有限元模型的位移和冯米思应力图如图所示。图轮缘的有限元模型万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文通过静力学分析可以，轮缘上在大应力为,而材料的屈服强度为，因此，所选择的物理模型不会在离心应力的作用下因强度不够而发生破坏。转子的轮毂结构传统的轮毂为轮辐式，这种结构在径向方向上的外载荷时受。
5、针对线性系统，对于非线性甚至是多输入的非线性时变系统的控制理论尚不完善，高精度的磁悬浮控制方案的设计还不够成熟。以上的种种原因都在限制着飞轮电池在实际生活中的应用和发展。电磁轴承与永磁轴承配合使用的优势和不足被动永磁轴承相对于主动磁轴承，其损耗可以忽略不计，而且它的结构形式简单，成本低且易于制造和安装。但是，它的控制精度和稳定性就远不及主动磁轴承。主动磁轴承虽然能实现良好的控制性和稳定性，但是其制造复杂，高精准度的控制系统也难于建立。综合以上的利弊，我们可以结合它们的优势来进行配合使用，这样既能减低损耗，同时也能降低主动磁轴承控制设计的难度，易于制造且可以缩短设计周。
6、强度屈服强度伸长率密度比值环氧树脂美铝由表可知，高强度合金钢中的弹簧钢和超高强度铝合金的比值与环氧树脂的最接近，适合用来制造飞轮电池转子。由以上分析，本文选择高强度铝合美铝金作为飞轮转子的轮毂材料，选择弹簧钢作为轮缘材料。转子的结构转子的轮缘结构飞轮电池的储存的是转动动能，也就意味着轮缘的转动惯量越高，在相同转速的万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文条件下，储存的动能越大。轮缘采用具有定厚度的圆筒形，材料使用弹簧钢，由表中的参数和式可以计算得到轮缘的理论最大外半径取安全系数为，则转子的最终外半径为取轮缘参数内径即轮毂半径,轮缘高度由式联合求解，解得。轮。
7、章首先飞轮电池以及磁悬浮轴承的组成和发展状况，并根据目前的研究情况的基础上做了些研究。研究主要针对两个方面是转子材料的选择，即选用合适的材料用来制造价格不太高的飞轮二是转子磁悬浮支撑系统设计，现在的研究主要集中在非线性系统控制理论上，即如何选择种比较简单同时又能实现良好控制的磁悬浮系统。接下来对这些研究的优缺点进行了初步的分析，并提出了改进后模型的主要工作任务。通过以上的分析，我们可以了解到飞轮电池和磁悬浮轴承的基本概况以及发展趋势，并初步了解它们的研究和设计方法。万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文基于静力学分析的飞轮电池转子模型转子材料的选择转子的简化模型。
8、为具有厚度的圆筒，在轮缘施加预设预压力后通过过盈配合嵌套在轮毂上构成飞轮，其简化模型如图所示图转子简化模型飞轮主要是以动能的方式储存能量，假设转子的转速定和轮缘内径定的条件下飞轮的转动动能表达式如下所示转动动能其中，为飞轮的转动惯量，为飞轮的转动角速度。转动惯量其中，为转子的质量，为转子内半径半径，为转子外半径,为转子高度，为材料密度。在飞轮转子上任取任意半径上的任意截面，设半径为,截面面积为,如图所示万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文图转子微元示意图再任取段距离,所对应的圆心角为。因为,则所取微元质量离心力对微元建立受力平衡方程。
9、,万方数据,电机技术以及电力电子技术等,使得飞轮能够储存大量的能量,给飞轮的应用带来了新的活力。它可应用于国防工业如卫星电磁炮和电热化学枪作战侦察车辆等汽车工业电动汽车电力行业如电力质量和电力负载调节等医疗和电信业作万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文用等的应用有航天器宇宙飞船发射装置飞行器动力系统不间断电源和宇宙漫步者。虽然飞轮电池的应用前景广阔，但是真正将其应用到实际生产生活领域却还有很长的段路要跨过。首先，要求的转速过高，般电机很难达到要求，再次，新型复合材料的强度虽是普通金属材料是十几到几十倍高，但同样其价格不菲，且生产制造麻烦。最后，目前控制系统主要。
10、期。然而，这种方式的结合只适用于对转速要求不太高的民用场合，因为其转子材料为各项同性的合金制造，且采用电流策略的简单控制方式，因此，并不适用于电动汽车等外界存在较大冲击载荷的场合。本论文的主要工作经典的飞轮电池转子是采用强度超高的碳纤维材料来制造飞轮，然而这种材料非常昂贵且加工成本高。因此，我们可以考虑从强度较高的金属材料着手，开发种成本相对较低，但能满足民用使用条件的飞轮材料作为替代。同时，采用精度高的主动磁轴承配合传统轴承，通过对转子系统是数学模型分析并建立控制系统，来实现转子稳定的磁悬浮支撑，从而实现种在般场合下实用的飞轮电池。转子设计转速万转分，储电量。万方。
11、力比较均匀，但是如果是离心力，由分析可知，离心应力会随半径的增大而增大，因此，轮辐结构不能充分发挥材料的性能。本论文轮毂结构采用基于各项同性材料的变厚度实心圆盘式轮毂的等强度概念进行设计，其形状为纺锤状，这样的设计便于节省材料，同时，使轮毂任意半径截面上的材料所受的离心拉应力相等，其结构如图所示。图等强度转子模型取轮毂半径方向上微元模型，如图所示图轮毂的微元模型万方数据分类号密级公开硕士学位论文飞轮电池用永磁轴承电磁轴承复合支撑系统的设计学位申请人夏星学科专业机械工程指导教师汤双清教授二四年五月万方数据，万方数据三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文。
12、，即，即因为很小，所以，由可得又代入中有故截面的微元受到的最大离心剪切应力为由式可知，转子在高速旋转的条件下，其所受的最大离心切应力是个只与材料密度以及转子半径相关的方程。为了验证次应力方程，我们使用有限元方法在中建立等间距网格的转子模型，如图所示。对该模型施加万转的旋转载荷，取半径方向上的应力与式进行对照，分析得到应力并绘制成曲线图。万方数据三峡大学全日制专业学位硕士学位论文图转子的等间距有限元模型图应力算法与有限元法结果对照由上图对照分析可知当转子半径小于时，使用应力算法得到的最大应力比大有限元方法得到的最大应力略大，按此算法设计的转子。
参考资料：
1、该PPT不包含附件（如视频、讲稿)，本站只保证下载后内容跟在线阅读一样，不确保内容完整性，请务必认真阅读。
2、有的文档阅读时显示本站（www.woc88.com）水印的，下载后是没有本站水印的（仅在线阅读显示），请放心下载。
3、除PDF格式下载后需转换成word才能编辑，其他下载后均可以随意编辑、修改、打印。
4、有的标题标有”最新”、多篇，实质内容并不相符，下载内容以在线阅读为准，请认真阅读全文再下载。
5、该文档为会员上传，下载所得收益全部归上传者所有，若您对文档版权有异议，可联系客服认领，既往收入全部归您。
有效的沟通 编号38