本文關(guān)鍵詞：磁懸浮儲能飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及動力學研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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,應(yīng)用前景十分廣闊。儲能飛輪技術(shù)是一個多學科交叉融合的高科技技術(shù),涉及到機械、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)大學能源所的預(yù)研項目,內(nèi)容主要包括飛輪轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析與設(shè)計計算、復(fù)合材料飛輪輪轂尺寸優(yōu)化、磁力計算、系統(tǒng)動力學研究。 飛輪轉(zhuǎn)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)子進行應(yīng)力分析與比較,推導(dǎo)出應(yīng)力計算公式,得到飛輪轉(zhuǎn)子的應(yīng)力分布,為飛輪轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算提供理論依據(jù)。 復(fù)合材料具有很高的比強度,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)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)是不能實現(xiàn)6個自由度穩(wěn)定的,永磁軸承必須與機械軸承或電磁軸承相配合才能實現(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)計計算提供理論依據(jù)。 系統(tǒng)的動力學特性主要與其模態(tài)參數(shù)有關(guān),模態(tài)分析理論是結(jié)構(gòu)動力學分析的基礎(chǔ)。運用動力學相關(guān)知識對儲能飛輪系統(tǒng)進行動力學分析,利用有限元分析軟件對模型進行相關(guān)處理,利用彈簧阻尼單元模擬磁軸承,計算系統(tǒng)的模態(tài)與振型,并將計算模態(tài)與實驗?zāi)B(tài)進行對比。根據(jù)分析結(jié)果可以有效預(yù)估系統(tǒng)的振動特性,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能改進提供理論依據(jù)。 儲能飛輪是一種綠色環(huán)保的儲能裝置,具有重大的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：儲能飛輪 飛輪轉(zhuǎn)子 輪轂優(yōu)化 磁力計算 模態(tài)分析
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.7
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 目錄11-14
• 插圖清單14-16
• 表格清單16-17
• 第1章 緒論17-31
• 1.1 引言17-18
• 1.2 課題研究的目的與意義18-20
• 1.3 儲能技術(shù)介紹20-26
• 1.3.1 抽水蓄能20-21
• 1.3.2 壓縮空氣儲能21
• 1.3.3 蓄電池儲能21-22
• 1.3.4 超級電容儲能22
• 1.3.5 超導(dǎo)磁儲能22-23
• 1.3.6 相變儲能23-24
• 1.3.7 飛輪儲能24-25
• 1.3.8 各種儲能方式的比較25-26
• 1.4 儲能飛輪技術(shù)的研究現(xiàn)狀與文件綜述26-29
• 1.4.1 磁力軸承的研究現(xiàn)狀26-27
• 1.4.2 飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計27-28
• 1.4.3 真空技術(shù)28
• 1.4.4 電力電子技術(shù)28-29
• 1.4.5 電動/發(fā)電機技術(shù)29
• 1.5 本文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排29-31
• 第2章 飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計計算31-54
• 2.1 引言31
• 2.2 飛輪轉(zhuǎn)子的材料及失效準則31-38
• 2.2.1 參數(shù)定義31-32
• 2.2.2 形狀因子32-35
• 2.2.3 飛輪材料35-36
• 2.2.4 破壞準則36-38
• 2.3 飛輪的應(yīng)力分析計算38-53
• 2.3.1 應(yīng)力分析38-42
• 2.3.2 金屬飛輪應(yīng)力分析42-51
• 2.3.3 復(fù)合材料飛輪的應(yīng)力分析計算51-53
• 2.4 本章小結(jié)53-54
• 第3章 飛輪輪轂優(yōu)化54-62
• 3.1 引言54
• 3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化介紹54-58
• 3.2.1 拓撲優(yōu)化55
• 3.2.2 形貌優(yōu)化55-56
• 3.2.3 自由尺寸優(yōu)化56
• 3.2.4 形狀優(yōu)化56-58
• 3.2.5 尺寸優(yōu)化58
• 3.2.6 自由形狀優(yōu)化58
• 3.3 復(fù)合材料飛輪輪轂尺寸優(yōu)化58-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第4章 磁力軸承磁力計算62-71
• 4.1 引言62
• 4.2 永磁軸承磁力計算62-67
• 4.2.1 單個永磁軸承的力與剛度計算62-66
• 4.2.2 多層結(jié)構(gòu)永磁軸承剛度計算66-67
• 4.2.3 永磁軸承磁力計算實例67
• 4.3 電磁軸承磁力計算67-70
• 4.3.1 徑向電磁軸承磁力計算67-69
• 4.3.2 止推軸承磁力計算69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第5章 儲能飛輪系統(tǒng)的動力學分析71-82
• 5.1 引言71
• 5.2 模態(tài)分析理論71-73
• 5.3 有限單元法與分析軟件73-74
• 5.3.1 有限單元法73
• 5.3.2 HyperMesh軟件簡介73
• 5.3.3 RADIOSS求解器簡介73-74
• 5.4 模型處理與有限元分析74-80
• 5.4.1 零件建模74-75
• 5.4.2 零件結(jié)合部建模75-78
• 5.4.3 施加邊界條件78
• 5.4.4 分析結(jié)果78-80
• 5.5 實驗?zāi)B(tài)分析80
• 5.6 本章小結(jié)80-82
• 第6章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 總結(jié)82
• 6.2 展望82-84
• 參考文獻84-88
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況88

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：磁懸浮儲能飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及動力學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：266363