本文關(guān)鍵詞：磁懸浮儲(chǔ)能飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：儲(chǔ)能飛輪是一種新型高效能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換裝置,具有使用壽命高、儲(chǔ)能量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景十分廣闊。儲(chǔ)能飛輪技術(shù)是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的高科技技術(shù),涉及到機(jī)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(lái)儲(chǔ)能技術(shù)的重要發(fā)展方向之一,研究?jī)?nèi)容十分豐富。本文課題來(lái)源于合肥工業(yè)大學(xué)能源所的預(yù)研項(xiàng)目,內(nèi)容主要包括飛輪轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、復(fù)合材料飛輪輪轂尺寸優(yōu)化、磁力計(jì)算、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究。 飛輪轉(zhuǎn)子是儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)的核心部件,是能量的載體。對(duì)不同材料的飛輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行應(yīng)力分析與比較,推導(dǎo)出應(yīng)力計(jì)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(jì)計(jì)算提供理論依據(jù)。 復(fù)合材料具有很高的比強(qiáng)度,是儲(chǔ)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(jì)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)6個(gè)自由度穩(wěn)定的,永磁軸承必須與機(jī)械軸承或電磁軸承相配合才能實(shí)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(gè)要素,同時(shí)影響著系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能。從場(chǎng)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(jì)計(jì)算提供理論依據(jù)。 系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)。運(yùn)用動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)對(duì)儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,利用有限元分析軟件對(duì)模型進(jìn)行相關(guān)處理,利用彈簧阻尼單元模擬磁軸承,計(jì)算系統(tǒng)的模態(tài)與振型,并將計(jì)算模態(tài)與實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)分析結(jié)果可以有效預(yù)估系統(tǒng)的振動(dòng)特性,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能改進(jìn)提供理論依據(jù)。 儲(chǔ)能飛輪是一種綠色環(huán)保的儲(chǔ)能裝置,具有重大的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：儲(chǔ)能飛輪 飛輪轉(zhuǎn)子 輪轂優(yōu)化 磁力計(jì)算 模態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(chǔ)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(chǔ)能21
• 1.3.3 蓄電池儲(chǔ)能21-22
• 1.3.4 超級(jí)電容儲(chǔ)能22
• 1.3.5 超導(dǎo)磁儲(chǔ)能22-23
• 1.3.6 相變儲(chǔ)能23-24
• 1.3.7 飛輪儲(chǔ)能24-25
• 1.3.8 各種儲(chǔ)能方式的比較25-26
• 1.4 儲(chǔ)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(jì)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(dòng)/發(fā)電機(jī)技術(shù)29
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排29-31
• 第2章 飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)計(jì)算31-54
• 2.1 引言31
• 2.2 飛輪轉(zhuǎn)子的材料及失效準(zhǔn)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(zhǔn)則36-38
• 2.3 飛輪的應(yīng)力分析計(jì)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(jì)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?fù)鋬?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(jì)算62-71
• 4.1 引言62
• 4.2 永磁軸承磁力計(jì)算62-67
• 4.2.1 單個(gè)永磁軸承的力與剛度計(jì)算62-66
• 4.2.2 多層結(jié)構(gòu)永磁軸承剛度計(jì)算66-67
• 4.2.3 永磁軸承磁力計(jì)算實(shí)例67
• 4.3 電磁軸承磁力計(jì)算67-70
• 4.3.1 徑向電磁軸承磁力計(jì)算67-69
• 4.3.2 止推軸承磁力計(jì)算69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第5章 儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)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(jiǎn)介73
• 5.3.3 RADIOSS求解器簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)?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(xiàn)84-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況88

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本文編號(hào)：266363