摘要：本研究针对盘式电机转子在高速旋转时受到离心力破坏的问题,设计了一种基于储能飞轮转子结构的盘式电机转子结构。通过对比分析传统盘式电机转子结构强度,提出了利用储能飞轮转子材料高强度的特性来抵消电机盘与磁钢产生的离心力的方法,从而提高了盘式电机转子能够承受的最大转速上限。通过对不同转速下新式盘式电机转子结构的强度分析,得出转速与电机盘和转子的最大应力曲线图。结果表明,新式盘式电机转子结构理论最高转速分别是表贴式结构的4.3倍和内嵌式结构的2.7倍。为了进一步提高新式盘式电机转子结构的性能和可靠性,本文提出了一种新式盘式电机转子结构求解最优过盈量的计算方法。通过对比不同过盈量下静态与额定转速时电机盘与转子的安全系数,求出了过盈量最优值。本研究设计的新式盘式电机转子结构具有较大的实际应用价值,可以为储能飞轮等领域提供一种高性能、高转速的盘式电机转子解决方案。

摘要：永磁电机转子作为储能飞轮的核心部件,需要具有较高的磁性能同时要满足材料结构强度要求。本文针对此问题,采用了综合评分法来衡量电机转子的电磁特性和力学特性。通过五因素四水平16项组合的优化方案,调整电机转子铁心结构参数,求出了因素主次顺序和最优组合。试验结果表明,在电机气隙磁密的基波幅值不变的情况下,转子最大应力值由原来的407.8 MPa,降低到了325.9 MPa,安全系数达到了1.227倍,满足了电机转子强度的设计要求。本研究提出了一种基于强度和气隙磁密的永磁电机转子结构优化方法,通过综合评分法实现了电机转子的气隙磁密的基波幅值与最大应力的综合指标的最优化。该方法可以解决大功率储能飞轮高速电机转子结构强度问题,提供了理论方法解决方案。

摘要：通过研究现有的Halbach结构轴向被动磁轴承发现,隔磁环的强度大大限制了磁轴承的转速。论文提出了一种新型采用高模量复合材料M40J为隔磁环的轴向被动磁轴承。通过有限元仿真对比分析,在相同结构尺寸下,新型磁轴承能比现有轴向被动磁轴承的转速提高了一倍。为了满足不同储能飞轮对磁轴承性能要求,论文对磁轴承进行了基于APDL语言的参数化编程,实现了不同参数的被动磁轴承仿真分析,并且能对磁轴承作用范围内的承载力与支承刚度进行快速循环求解,实现磁轴承的敏捷设计,为轴向被动轴承在储能飞轮中的普及应用奠定基础。