發(fā)布時間：2017-10-27 11:38

  本文關鍵詞：基于磁懸浮電機飛輪電池電磁傳動與支承設計

  更多相關文章： 飛輪電池 永磁軸承 低損耗三自由度交直流混合磁軸承 外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機 結構設計

【摘要】：飛輪電池突破了化學電池的局限,具有大能量密度、高效、清潔以及長壽命等一系列特有的性能,在某些方面逐漸成為代替化學電池的重要新型電池之一。隨著新型高強度材料、磁懸浮支承技術和電力電子技術的蓬勃發(fā)展,飛輪電池在電動汽車、電力系統(tǒng)、儲能電源以及航空航天等領域也迎來了新的發(fā)展契機。本文對飛輪電池結構方案、磁懸浮軸承支承系統(tǒng)以及飛輪電池用磁懸浮開關磁阻電機進行了研究。本文主要研究內容與成果有以下幾個方面:提出了一種新型的飛輪電池結構,電池采用徑向斥力永磁軸承、軸向卸載永磁軸承與低損耗三自由度交直流混合磁軸承組合使用的磁懸浮軸承支承方案,將外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機鑲嵌于飛輪轉子中,同時實現(xiàn)了飛輪電池在軸向與徑向上的被動承載與主動控制。針對本文的飛輪電池設計要求,對徑向斥力永磁軸承和軸向卸載永磁軸承進行了結構設計與參數(shù)計算,推導了永磁軸承的磁力模型,確定了其結構尺寸,利用有限元仿真對設計結果進行了仿真驗證,研究了永磁體結構參數(shù)對徑向斥力永磁軸承和軸向卸載永磁軸承承載力的影響。針對本文確定采用的低損耗三自由度交直流混合磁軸承,對低損耗三自由度混合磁軸承進行了選型比較,推導了低損耗三自由度交直流混合磁軸承的數(shù)學模型,設計了低損耗三相交直流混合磁軸承的結構參數(shù),最后,基于Matlab與Ansoft模型分析了懸浮力與控制電流以及轉子偏移量之間的關系。提出了飛輪電池用外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機結構,建立了外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機的數(shù)學模型,在數(shù)學模型的基礎上對電機進行了參數(shù)計算,給出了電機基本尺寸設計方法,利用有限元法,驗證了設計方法的正確性,分析了電機電磁轉矩與懸浮力之間的耦合性。
【關鍵詞】：飛輪電池 永磁軸承 低損耗三自由度交直流混合磁軸承 外轉子單繞組磁懸浮開關磁阻電機 結構設計
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM919
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 飛輪電池的基本工作原理和結構10-12
• 1.3 飛輪電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢12-17
• 1.3.1 飛輪電池用電機的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 飛輪電池用磁懸浮軸承的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 論文主要工作與內容安排17-19
• 第2章 基于單繞組BRSM飛輪電池結構與原理19-29
• 2.1 幾種典型飛輪電池結構分析19-22
• 2.2 外轉子單繞組BSRM飛輪電池結構與主要特性22-25
• 2.2.1 電機與飛輪轉子的連接方式22-23
• 2.2.2 組成結構與特性分析23-25
• 2.3 外轉子單繞組BSRM工作原理25-28
• 2.3.1 外轉子單繞組BSRM的結構與懸浮機理25
• 2.3.2 外轉子單繞組BSRM電磁轉矩產生原理25-26
• 2.3.3 外轉子單繞組BSRM發(fā)電原理26-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第3章 徑向斥力與軸向卸載永磁軸承設計29-46
• 3.1 徑向斥力永磁軸承設計29-38
• 3.1.1 徑向永磁軸承的基本結構與工作原理29-30
• 3.1.2 徑向斥力永磁軸承磁環(huán)磁化方向與承載力及剛度的關系30-32
• 3.1.3 徑向永磁軸承磁力計算的數(shù)值方法32-35
• 3.1.4 徑向斥力永磁軸承的設計35-37
• 3.1.5 有限元分析與驗證37-38
• 3.2 軸向卸載永磁軸承的設計38-44
• 3.2.1 軸向卸載永磁軸承的結構形式38-40
• 3.2.2 軸向卸載永磁軸承構型40
• 3.2.3 基本尺寸的估算40-41
• 3.2.4 材料的選擇41-42
• 3.2.5 卸載軸承的設計結果42
• 3.2.6 設計參數(shù)對軸向卸載永磁軸承卸載力的仿真分析42-44
• 3.3 本章小結44-46
• 第4章 低損耗三自由度交直流混合磁軸承設計46-60
• 4.1 低損耗三自由度混合磁軸承的結構46-50
• 4.2 低損耗三自由度交直流混合磁軸承懸浮力計算50-53
• 4.2.1 磁路計算50-51
• 4.2.2 軸向懸浮力51-52
• 4.2.3 徑向懸浮力52-53
• 4.3 低損耗三自由度交直流混合磁軸承參數(shù)設計53-55
• 4.3.1 永磁體結構參數(shù)計算53-54
• 4.3.2 定轉子結構參數(shù)計算54-55
• 4.4 低損耗三自由度交直流混合磁軸承有限元分析與驗證55-59
• 4.4.1 低損耗三自由度交直流混成磁軸承結構尺寸55-56
• 4.4.2 基于Matlab與Ansoft的模型分析56-59
• 4.5 本章小結59-60
• 第5章 外轉子單繞組BSRM模型與參數(shù)設計60-78
• 5.1 外轉子開關磁阻電機的數(shù)學模型60-66
• 5.1.1 數(shù)學模型的假設條件60-61
• 5.1.2 氣隙磁導的計算61-62
• 5.1.3 電感矩陣62-65
• 5.1.4 徑向懸浮承載力與電磁轉矩65-66
• 5.2 外轉子單繞組BSRM主要參數(shù)計算66-72
• 5.2.1 主體尺寸計算公式66-69
• 5.2.2 繞組匝數(shù)計算69
• 5.2.3 懸浮力計算69-70
• 5.2.4 電機基本尺寸70-72
• 5.3 外轉子單繞組BSRM實驗樣機設計72-74
• 5.3.1 主體尺寸計算72
• 5.3.2 繞組參數(shù)計算72-73
• 5.3.3 基本尺寸的確定73-74
• 5.4 基于Ansoft的電機有限元仿真試驗與分析74-77
• 5.5 本章小結77-78
• 第6章 總結與展望78-80
• 6.1 本文主要工作78-79
• 6.2 工作展望79-80
• 參考文獻80-85
• 致謝85-86
• 在校期間取得的成果86

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本文編號：1103349