儲能飛輪的發(fā)展存在追求高儲能密度和追求大輸入輸出功率兩個方向,近來此二者有融合趨勢形成同時具備兩項優(yōu)點的更先進儲能飛輪。本人在前人工作基礎上,在飛輪技術以上兩個發(fā)展方向,具體到轉子結構與支承關鍵技術,展開了深入的理論研究與試驗工作。 在復合材料環(huán)向纏繞高儲能密度飛輪轉子的強度研究工作中:(1)引入輪體固化降溫工藝應力概念。通過理論計算和實例對比分析,得出此固化應力重要性僅次于離心載荷所致應力、對復合材料飛輪成功制造及最終儲能指標有重大影響的結論。提出工藝改進措施,在理論上將現(xiàn)有轉子結構儲能密度提高37%。(2)提出加力纏繞配合在線固化的輪體制造新思路。發(fā)展完善了厚壁圓筒纏繞理論方法及計算手段。確立了精確抑制飛輪徑向應力所需加力纏繞張力制度的定義及計算方法。設計出的預應力飛輪在現(xiàn)有材料及結構尺寸下,可以達到140Wh/kg的高儲能密度指標。研究中提出一種計算方法解決復材纏繞飛輪體加工及使用過程中遇到的大多數(shù)力學問題。 針對立式20kW/1kWh儲能飛輪系統(tǒng),研制出上端高效永磁軸承。軸承以軸向反向充磁的內外雙釹鐵硼永磁環(huán)為磁源,同時配以合金鋼導磁鐵軛及轉環(huán)形成微漏磁磁路,實現(xiàn)工作間隙1mm...

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【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 飛輪儲能技術原理及關鍵技術
        1.1.2 飛輪儲能技術歷史發(fā)展與最新進展
        1.1.3 國內以及實驗室儲能飛輪研究情況
    1.2 論文工作簡介
        1.2.1 課題研究目的與難點
        1.2.2 工作具體內容
        1.2.3 主要創(chuàng)新工作
    1.3 論文內容安排
第2章 復合材料環(huán)向纏繞飛輪輪體應力分析
    2.1 復合材料環(huán)向纏繞圓環(huán)彈性分析
        2.1.1 平面應力方程及其解
        2.1.2 各載荷項貢獻
        2.1.3 變轉速與剪應力
        2.1.4 多層圓環(huán)的協(xié)調
    2.2 計算程序的實現(xiàn)
    2.3 固化降溫工藝應力
        2.3.1 固化降溫工藝應力算例1
        2.3.2 固化降溫工藝應力理論分析
        2.3.3 飛輪實例計算分析
    2.4 加力纏繞及在線固化
        2.4.1 新工藝方法的提出
        2.4.2 加力纏繞計算
        2.4.3 厚壁圓筒纏繞理論分析
        2.4.4 飛輪加力纏繞張力制度與簡易逆算法
        2.4.5 計算方法總結及其他相關計算問題
    2.5 結論
第3章 高效永磁軸承設計試驗及研究
    3.1 應用背景及設計要求
    3.2 軸承結構設計計算
        3.2.1 磁力軸承分類
        3.2.2 磁路原理與尺寸估算
        3.2.3 有限元計算方法
        3.2.4 計算結果與實際方案
    3.3 測試方案及測試結果
        3.3.1 永磁軸承組裝
        3.3.2 測試方案與結果
    3.4 高效永磁軸承研究
        3.4.1 軸承徑向剛度研究
        3.4.2 影響卸載力的結構主要參數(shù)辨析
        3.4.3 結構主要參數(shù)對卸載力的影響
        3.4.4 參數(shù)選擇與卸載力密度
    3.5 結論
第4章 復合材料試驗飛輪實驗研究與分析計算
    4.1 強度試驗過程、所遇問題及試驗結果
        4.1.1 試驗方法簡述
        4.1.2 試驗情況介紹
        4.1.3 低頻進動現(xiàn)象
        4.1.4 飛輪失效過程及原因
    4.2 強度計算方法分析
        4.2.1 平面應力、平面應變與軸對稱計算比較
        4.2.2 金屬輪轂與復合材料飛輪體“解耦”計算
    4.3 飛輪整體有限元計算
        4.3.1 有限元線彈性校核
        4.3.2 輪轂彈塑性計算
    4.4 總結與改進
第5章 永磁-機械混合軸承飛輪系統(tǒng)實驗研究
    5.1 項目背景
    5.2 系統(tǒng)方案
    5.3 力學設計計算
        5.3.1 轉子強度校核
        5.3.2 轉子支承動力學設計計算
        5.3.3 機座模態(tài)計算
    5.4 系統(tǒng)運行試驗
    5.5 總結
第6章 結論
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3880926