超导磁悬浮飞轮储能系统的研究

发布时间：2021-07-12 17:01

　　飞轮储能是一种优越的新型储能技术。目前,飞轮储能技术的应用领域已十分广泛,在UPS、电力系统、混合动力机车等领域中均获得了成功的应用。该系统主要包括储存能量的飞轮、支撑飞轮的轴承、进行机电能量转换的电动/发电机和电能转换控制系统。普通的飞轮储能系统由于机械轴承的摩擦,难以实现高效、长时间储能,利用超导体则可以实现低损耗磁悬浮飞轮储能。作为超导磁悬浮飞轮储能系统的初步研究,本文的主要任务是对飞轮储能系统的关键组件——飞轮转子和超导磁悬浮轴承进行研究。为进一步的研究奠定了基础,提供了方向和建议。本文首先对飞轮转子进行数值和解析研究,并且对其结构和材料组合进行优化。论文以平面应力假设为前提,对单层结构的飞轮转子进行理论分析,并绘制了飞轮径向应力、环向应力沿半径的分布曲线图。为了降低飞轮转子的制造成本,提高飞轮转子的储能和材料利用率,本文以最大化储能为目标函数,对飞轮转子的结构进行优化设计,并获得各种材料飞轮转子的最优内径和外径尺寸。而后论文研究了超导磁悬浮轴承,文中首先介绍了超导磁悬浮轴承的工作原理。然后借助于Bean模型分析了悬浮力曲线的磁滞特性,并在此基础上进一步分析了超导块材大小与厚度... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

磁悬浮轴承示意图

图 2-1 轴对称旋转盘由于轴对称，微元体各表面上没有切应力，只有径向应力和环向应力。于是根据力平衡条件 0r∑ F =，则有：( )2 22 sin 02rr rd dh ddr h dr r dr d hrd hdr hr d drdr drθσ θσ θ σ θ σ ρ ω θ + + + + = (2-3)由于dθ 是个微量，所以有sin2 2dθ dθ≈ 。整理式(2-3)，略去高阶微量可以得到的平衡方程式[49]：2 20r rrd dyr r rdr y drθσ σ+ σ + σ + ρ ω= (2-4)对于等厚度的飞轮，h = const，因此 0dhdr= ，于是平衡方程(2-4)简化为式(2-2 20rrdr rdrθσ+ σ σ + ρ ω= (2-5)

15（b） 环向应力分布曲线图 2-2 不同半径比飞轮应力分布曲线图2）材料泊松比μ 的影响用推导出来的应力无量纲表达式(2-18)和(2-19)，设定内外半径比 α =松比为 0.1，0.3，0.6 的几种典型材料进行了应力分布计算。如图 2-3 所

【参考文献】：
期刊论文
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[3]电动汽车中飞轮储能技术的应用[J]. 王冉冉,徐宁.  山东理工大学学报(自然科学版). 2003(03)
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[5]磁悬浮储能飞轮系统研究进展[J]. 周宇,蒋书运,赵雷.  低温与超导. 2003(01)
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[9]飞轮储能装置设计初探[J]. 赵韩,杨志轶.  太阳能学报. 2002(04)
[10]飞轮储能技术原理、应用及其研究进展[J]. 李德海,卫海岗,戴兴建.  机械工程师. 2002(04)

博士论文
[1]飞轮电池储能关键技术研究[D]. 杨志轶.合肥工业大学 2002



本文编号：3280301