飞轮储能磁力耦合传动装置原理及结构研究
发布时间：2023-04-01 16:48
21世纪以来,环境和能源问题己成为全球关注的重要话题。能量存储是实现能源高效利用、解决能源危机的一个重要途径。飞轮储能作为高效绿色储能器的代表,广泛应用于电动汽车、风力发电、UPS电源、轨道交通等领域,尤其在汽车上的应用有着巨大潜力。本文针对目前飞轮储能装置中存在的问题,创新提出将飞轮和磁力耦合传动机构相结合的飞轮储能新传动装置(FES-MCD),该装置兼具电驱式和机械式飞轮储能系统的功能。课题主要研究工作包括:通过对比现有电驱式和机械式飞轮储能装置的优缺点,设计出一种利用磁力耦合传动的FES-MCD,从磁场分析角度对装置核心部件—磁力耦合传动机构的传动原理进行分析,利用图解法分析装置的运行特性,为FES-MCD的设计提供理论基础。将FES-MCD与双转子电机相结合,提出一种FES-MCD改进型EV动力系统。详细分析了该系统在不同工况下的工作模式,并建立系统的动力学模型,结合系统在某款电动汽车上的应用需求,提取FES-MCD样机的性能目标设计参数,完成对FES-MCD的整体结构设计和关键部件的强度分析。对V型内置式永磁转子的结构参数进行优化。基于离心力和变形协调机理,推导出V型内置式永...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 相关研究现状及发展趋势
1.2.1 飞轮储能关键技术的发展现状
1.2.2 磁场调制型磁齿轮的研究现状
1.2.3 磁场调制型电机的典型拓扑结构
1.2.4 飞轮储能系统在电动汽车上的应用发展
1.3 课题来源与主要研究内容
1.3.1 课题的来源
1.3.2 研究内容
第二章 FES-MCD的原理及目标参数设定
2.1 引言
2.2 FES-MCD工作原理分析
2.2.1 FES-MCD的基本结构
2.2.2 FES-MCD的磁场分析
2.2.3 FES-MCD的运行特性分析
2.3 FES-MCD改进型EV动力系统方案的研究
2.3.1 动力系统的基本构型
2.3.2 动力系统的物理模型
2.4 FES-MCD目标参数设定
2.5 本章小结
第三章 FES-MCD装置设计及关键零部件研究
3.1 引言
3.2 FES-MCD装置设计
3.2.1 整体结构方案设计
3.2.2 FES-MCD关键部件结构设计
3.2.3 FES-MCD三维参数化建模
3.3 主轴瞬态动力学有限元分析
3.3.1 主轴有限元分析模型
3.3.2 主轴有限元结果分析
3.4 内永磁转子结构强度及电磁性能有限元分析
3.4.1 转子结构强度分析
3.4.2 基于Maxwell转子电磁性能分析
3.5 FES-MCD模态分析
3.5.1 有限元模态分析
3.5.2 飞轮轴系模态分析
3.5.3 主箱体模态分析
3.6 本章小结
第四章 FES-MCD高速内置式永磁转子的分析及优化
4.1 引言
4.2 FES-MCD高速内置式永磁转子的设计分析
4.2.1 V型永磁转子的结构强度解析分析
4.2.2 V型永磁转子的电磁性能理论研究
4.3 转子电磁性能定量分析
4.3.1 拟合参数与响应间的关系模型
4.3.2 方差分析
4.3.3 响应曲面分析
4.4 转子结构参数多目标优化
4.4.1 Pareto多目标优化
4.4.2 多目标优化模型
4.4.3 Pareto最优解
4.4.4 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 FES-MCD磁场及动态特性仿真试验研究
5.1 引言
5.2 FES-MCD样机结构参数
5.3 FES-MCD磁场仿真分析
5.3.1 静磁场分析
5.3.2 转矩特性分析
5.4 FES-MCD动态特性响应分析
5.4.1 飞轮转子启动环节响应特性
5.4.2 飞轮储能时响应特性
5.4.3 飞轮调速储能时响应特性
5.4.4 飞轮放能时响应特性
5.5 项目后续研究计划
5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3777503
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 相关研究现状及发展趋势
1.2.1 飞轮储能关键技术的发展现状
1.2.2 磁场调制型磁齿轮的研究现状
1.2.3 磁场调制型电机的典型拓扑结构
1.2.4 飞轮储能系统在电动汽车上的应用发展
1.3 课题来源与主要研究内容
1.3.1 课题的来源
1.3.2 研究内容
第二章 FES-MCD的原理及目标参数设定
2.1 引言
2.2 FES-MCD工作原理分析
2.2.1 FES-MCD的基本结构
2.2.2 FES-MCD的磁场分析
2.2.3 FES-MCD的运行特性分析
2.3 FES-MCD改进型EV动力系统方案的研究
2.3.1 动力系统的基本构型
2.3.2 动力系统的物理模型
2.4 FES-MCD目标参数设定
2.5 本章小结
第三章 FES-MCD装置设计及关键零部件研究
3.1 引言
3.2 FES-MCD装置设计
3.2.1 整体结构方案设计
3.2.2 FES-MCD关键部件结构设计
3.2.3 FES-MCD三维参数化建模
3.3 主轴瞬态动力学有限元分析
3.3.1 主轴有限元分析模型
3.3.2 主轴有限元结果分析
3.4 内永磁转子结构强度及电磁性能有限元分析
3.4.1 转子结构强度分析
3.4.2 基于Maxwell转子电磁性能分析
3.5 FES-MCD模态分析
3.5.1 有限元模态分析
3.5.2 飞轮轴系模态分析
3.5.3 主箱体模态分析
3.6 本章小结
第四章 FES-MCD高速内置式永磁转子的分析及优化
4.1 引言
4.2 FES-MCD高速内置式永磁转子的设计分析
4.2.1 V型永磁转子的结构强度解析分析
4.2.2 V型永磁转子的电磁性能理论研究
4.3 转子电磁性能定量分析
4.3.1 拟合参数与响应间的关系模型
4.3.2 方差分析
4.3.3 响应曲面分析
4.4 转子结构参数多目标优化
4.4.1 Pareto多目标优化
4.4.2 多目标优化模型
4.4.3 Pareto最优解
4.4.4 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 FES-MCD磁场及动态特性仿真试验研究
5.1 引言
5.2 FES-MCD样机结构参数
5.3 FES-MCD磁场仿真分析
5.3.1 静磁场分析
5.3.2 转矩特性分析
5.4 FES-MCD动态特性响应分析
5.4.1 飞轮转子启动环节响应特性
5.4.2 飞轮储能时响应特性
5.4.3 飞轮调速储能时响应特性
5.4.4 飞轮放能时响应特性
5.5 项目后续研究计划
5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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