摘要：为解决大功率立式高速储能飞轮下支承高负荷高损耗问题,采用在飞轮上端轴向永磁轴承卸载的技术方案。以尺寸最小、卸载力达到飞轮重力(1kN)的80%为目标,磁路估算与有限元精算相结合,设计了一种磁路漏磁微小的内外双永磁静环与合金钢导磁转环组合的新型轴向卸载磁轴承。磁轴承的转动部件使用合金钢导磁材料,可适应500r/s、200℃工况需要。建立了永磁轴承卸载力测试装置,测量结果与有限元计算结果相吻合,在工作间隙1.5mm时,磁轴承卸载力达860N,轴承径向刚度为3.07kN/m。该卸载方案在旋转试验中收效良好,280r/s升降速过程中下支承温升始终处于正常范围。

摘要：磁轴承已广泛应用于飞轮储能技术中,但磁轴承建模时存在不确定性问题,采用常规方法整定的控制器难以保证其优良的稳定性和抑制扰动能力。研究基于状态空间的径向磁轴承参数不确定H∞控制,运用于磁轴承状态反馈控制器设计中,并借助于MATLAB仿真工具给出了不同情况下H∞控制的仿真波形。研究结果表明:在所考虑的刚度参数不确定性范围内,基于H∞理论的控制器具有较好的稳定性、鲁棒性和抑制扰动能力。

摘要：为保证磁悬浮储能飞轮安全稳定地运行,建立了一套磁悬浮储能飞轮状态监测系统。根据系统原理图,利用储能飞轮自身的传感器和变送器,加上隔离器、数据采集卡和上位机组成系统硬件。通过LabVIEW平台开发了磁悬浮储能飞轮监测软件。软件实现了数据采集、信号处理、转速计算、趋势图显示、时域分析、频域分析、轴心轨迹显示等功能,并能实时、定时、定转速地自动储存监测数据与图片。软件利用缓存程序设计,解决了高频次存储数据占用大量时间资源的问题。利用监测系统对500 kW-125 kW·h磁悬浮储能飞轮产品测试,测试结果指标正常,验证了监测系统的各项功能及系统的稳定性。

摘要：针对转子质量9 kg、转速100000 r/min的储能飞轮进行五自由度支承方案多物理场优化设计,包括电磁场、转子动力学、应力场和温度场的设计与仿真分析。通过电磁场仿真对比了同极性永磁偏置径向磁轴承(HOPRMB)与异极性永磁偏置径向磁轴承(HEPRMB)的铁损。为降低储能飞轮系统中磁轴承的损耗,选用HOPRMB来实现径向二自由度支承。采用永磁偏置轴向-径向磁轴承(PARMB)来实现三自由度支承,以缩小飞轮系统的轴向长度。给出了二自由度HOPRMB和三自由度PARMB的理论分析和参数设计优化过程,多物理场仿真结果表明,该磁悬浮轴承支承系统能够满足储能飞轮的设计需求。

摘要：精确的参数辨识是设计磁轴承控制器的基础。针对磁悬浮储能飞轮系统分别采用了电磁力测量法和自由振荡法对磁轴承的电流系数和位移系数进行了参数辨识,同时使用辨识到的参数进行了系统仿真。通过辨识结果和理论值,以及仿真和实际测量到的系统的时域冲击响应的比较,表明辨识结果有比较高的准确度。这两种方法均可有效地对磁轴承系统参数进行辨识,使用辨识参数所设计的控制器实现了飞轮系统稳定运行至20000 r/min,并实现了对外发电输出能量。

摘要：高速运转的储能飞轮支承系统存在多个低频进动模态 ,这些模态的衰减指数对飞轮的安全运转具有决定意义。为提高模态阻尼 ,设计了引入外部阻尼的上、下阻尼器 ,具有恰当参数的阻尼器可以有效地改善飞轮转子支承系统的稳定性。本文求解飞轮转子支承系统的复特征值问题 ,分析了模态频率和模态阻尼比随转速的变化规律 ,对比了上、下阻尼器的功能 ,并讨论了下阻尼器刚度。

摘要：对惯性型能量储存元件高速储能飞轮在质量一定，保证系统动力稳定性等约束条件，以体积能量密度为目标函数，使用Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子法进行优化设计，并用有限元方法对其在实际使用时的静态与动态应力进行数值分析，从而为它的合理设计与分析提供了较为有效的方法，为安全使用提供了可靠的保证。

摘要：储能飞轮用高速永磁无刷直流动发一体机转速高,功率密度大,频率高。准确计算各工况条件下的损耗,进而对各部件温升进行准确的分析计算十分重要。基于所提出的电动状态变电流分阶起动及发电状态恒功率-恒电流的控制方法,对各工况条件下主要温升部件进行准确的损耗分析及计算,在三维暂态温度场中进行永磁无刷直流动发一体机的准确建模,并给定假设条件和边界条件。对永磁无刷直流动发一体机的瞬态温度场进行计算。分析永磁无刷直流电机的电动状态、发电状态和保持状态时的温升情况,并为永磁无刷直流电机在以上三种特殊工况条件下的热状态预估及水冷设计提供指导依据。

摘要：设计了一种混合动力汽车飞轮电池复合材料高速飞轮 ,采用有限法计算、分析了其极限转速和临界转速 ;用MATLAB/SIMULINK工具建立了能量仿真模型 ,并进行了能量仿真。

摘要：飞轮储能作为一种高效、清洁的储能方式,目前受到广泛的关注;利用碳纤维复合材料制备高速储能飞轮具有广阔的应用场景。这里以提升飞轮转子的储能密度为目标,对复合材料高速储能飞轮的结构进行了优化设计。首先针对T700某型号碳纤维复合材料转子,建立了储能密度优化的数学模型;然后结合粒子群优化算法,通过MATLAB编程实现了对储能转子的结构参数优化,得到优化后的轮毂外径为170mm,层间过盈量为0.3mm,复合材料轮环各层的径向厚度为15mm,最终使得飞轮的储能密度提升了22.8%。