储能飞轮转子—轴承—阻尼器系统动力学研究

发布时间：2020-12-19 03:42

　　飞轮储能是一类重要机械储能方式,永磁轴承与螺旋槽轴承混合支承为飞轮储能系统典型的支承方式。近年来,研发百公斤级的储能飞轮系统,为该领域的研究目标。面向百公斤级的储能飞轮系统,如何提高永磁轴承与螺旋槽轴承混合支承的承载能力,如何提高飞轮转子系统的动态稳定性,是亟待解决的关键问题。围绕该关键问题,本文开展了较为系统的研究,主要研究工作如下:（1）储能飞轮转子-轴承-阻尼器系统的结构创新设计开展了储能飞轮转子-轴承-阻尼器系统的结构创新设计,提出了径向永磁轴承激励的悬摆式TMD与轴向永磁轴承分离配置的上支承结构,设计了带滚动球铰的悬摆式TMD;进行了轴向永磁轴承与螺旋槽轴承混合支承的承载能力分析与测试,优化了轴承结构。结果表明:悬摆式TMD的轴向负载和摩擦阻力小;轴向永磁轴承与螺旋槽轴承混合支承的承载能力大,摩擦功耗低。（2）储能飞轮转子-轴承-阻尼器系统的动力学分析基于含耗散力的第二类拉格朗日方程,建立了适用于储能飞轮转子-轴承-阻尼器系统的四自由度的自由振动模型、非线性稳态动力学模型、等加速下的瞬态动力学模型以及系统稳态进动下的线性扰动方程,进而分析了飞轮转子系统的模态、稳态不平衡响应、... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

飞轮储能系统的工作原理

[62]。图1-2 球面螺旋槽支承的飞轮系统[62]图1-3 锥面螺旋槽支承的公斤级飞轮系统[22]（2）上世纪 90 年代中后期，清华大学提出了一种永磁轴承与螺旋槽轴承混合支承的储能飞轮系统，如图 1-3 所示。与图 1-2 相比，该储能飞轮系统除了飞轮本体结构的不同外，其下支承采用的螺旋槽轴承结构也不同，为锥面动压螺旋槽轴承。经过对一系列飞轮本体质量为 10 kg 左右的储能飞轮系统的实验研究表明：储能飞轮转子-轴承系统动力学性能良好，机械效率高[19,20,22,24]，飞轮转子最高已运转到的 800 Hz。（3）东南大学储能飞轮实验室于 2007 年开始对该类储能飞轮系统进行研究，设计了将一套飞轮质量为 110 kg 的储能飞轮系统

图1-2 球面螺旋槽支承的飞轮系统[62]图1-3 锥面螺旋槽支承的公斤级飞轮系统[22]（2）上世纪 90 年代中后期，清华大学提出了一种永磁轴承与螺旋槽轴承混合支承的储能飞轮系统，如图 1-3 所示。与图 1-2 相比，该储能飞轮系统除了飞轮本体结构的不同外，其下支承采用的螺旋槽轴承结构也不同，为锥面动压螺旋槽轴承。经过对一系列飞轮本体质量为 10 kg 左右的储能飞轮系统的实验研究表明：储能飞轮转子-轴承系统动力学性能良好，机械效率高[19,20,22,24]，飞轮转子最高已运转到的 800 Hz。（3）东南大学储能飞轮实验室于 2007 年开始对该类储能飞轮系统进行研究，设计了将一套飞轮质量为 110 kg 的储能飞轮系统


本文编号：2925190