發(fā)布時間：2021-09-24 22:42

　　目前,磁懸浮飛輪儲能技術(shù)的研究日漸深入,轉(zhuǎn)子的運(yùn)動特性直接關(guān)乎系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)動特性一直是飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。本文針對600Wh飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng),從理論出發(fā),結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù),重點(diǎn)研究了飛輪轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速及其在工作轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動特性,并就此儲能系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。首先依據(jù)飛輪轉(zhuǎn)子的運(yùn)動和支撐特性,將系統(tǒng)簡化,建立出轉(zhuǎn)子的整體動力學(xué)模型。根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的渦動和陀螺效應(yīng)理論分析了飛輪轉(zhuǎn)子受到的不平衡力和陀螺力矩,根據(jù)支撐系統(tǒng)的工作原理推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子受到的電磁力,并得到系統(tǒng)的支撐剛度系數(shù),綜合以上受力情況完成了飛輪轉(zhuǎn)子的動力學(xué)模型的建立。以動力學(xué)模型為基礎(chǔ),利用傳遞矩陣法求解轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。將軸系離散化,建立了軸系從單元到整體的傳遞矩陣,計(jì)算出飛輪轉(zhuǎn)子的前三階臨界轉(zhuǎn)速。并借助Workbench分析,驗(yàn)證上述理論分析的合理性。依據(jù)轉(zhuǎn)子在各臨界轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動姿態(tài),分析了飛輪轉(zhuǎn)子在各臨界轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動。之后基于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn),對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,分析轉(zhuǎn)子的運(yùn)動特性。以示波器在連續(xù)時刻下記錄的波形變化分析得到轉(zhuǎn)子實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速分布區(qū)間,以此驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。基于穩(wěn)定性分析理論,利用轉(zhuǎn)子在5000r... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外研究概況1842年國外已經(jīng)著手研究飛輪儲能技術(shù)，英國劍橋大學(xué)的物理學(xué)家恩休已經(jīng)提出磁性支撐這一概念

系統(tǒng)

第2章飛輪轉(zhuǎn)子的動力學(xué)模型13間徑向相距0.3mm，只有不超過電磁軸承轉(zhuǎn)子與定子的距離，這樣軸端軸承才能起到保護(hù)作用。飛輪儲能系統(tǒng)的基本原理：電動機(jī)帶動飛輪轉(zhuǎn)子升速，轉(zhuǎn)子自身的動能增加，實(shí)現(xiàn)了由電能到動能的轉(zhuǎn)換，然后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不再上升時，能量維持穩(wěn)定，此時能耗極少，而當(dāng)外界需要電能時，轉(zhuǎn)子再通過減小轉(zhuǎn)速，將動能轉(zhuǎn)化為電能。2.2飛輪轉(zhuǎn)子的運(yùn)動建立飛輪轉(zhuǎn)子的運(yùn)動微分方程，不僅要明確飛輪轉(zhuǎn)子的整體結(jié)構(gòu)和工作原理，還要清楚旋轉(zhuǎn)中軸系存在的運(yùn)動，便于之后的動力學(xué)分析。大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都會存在陀螺效應(yīng)，運(yùn)動中軸線偏移，轉(zhuǎn)子不僅繞本身的軸線自轉(zhuǎn)，還會與軸線一同繞垂直軸線公轉(zhuǎn)。另外，由于轉(zhuǎn)子存在不平衡質(zhì)量，運(yùn)動時會有渦動。以下主要研究這兩種運(yùn)動及其作用力。2.2.1轉(zhuǎn)子的渦動磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，由于飛輪轉(zhuǎn)子材質(zhì)分布不均勻、制造存在誤差（加工誤差和裝配誤差）等原因，使得飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動中心和其質(zhì)心存在一定的偏心距，轉(zhuǎn)子存在不平衡量，使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中因此受到不平衡力，影響旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使其產(chǎn)生渦動�，F(xiàn)在為簡便分析飛輪轉(zhuǎn)子的運(yùn)動，將整個裝置簡化為具有偏心的單圓盤剛性轉(zhuǎn)子在彈性支撐下的運(yùn)動，轉(zhuǎn)子水平放置在豎直軸的中央，軸的兩端受到彈性支撐的作用。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸保持垂直狀態(tài)。簡化模型為如圖2.2所示。xyzo1oFPA（a）（b）圖2.2剛性轉(zhuǎn)子模型


本文編號：3408574