磁懸浮飛輪軸系轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析.pdf

1、飛輪儲能作為一種新型的儲能方式，具備儲能密度大、能量損耗低、使用周期長和環(huán)境污染小等眾多優(yōu)點(diǎn)，時至今日已展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本文以600Wh飛輪儲能系統(tǒng)研發(fā)項目為背景，重點(diǎn)研究磁懸浮飛輪軸系轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性，主要包括飛輪軸系轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速以及在工作轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)態(tài)不平衡響應(yīng)。轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的好壞會直接影響飛輪軸系轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度及穩(wěn)定性。對飛輪軸系轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性進(jìn)行分析的目的是為飛輪儲能系統(tǒng)后續(xù)的電磁軸承控制以及轉(zhuǎn)子軸系設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

2、r>　　本文首先引述和概括了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究方法及有關(guān)理論，以此作為飛輪軸系轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的研究基礎(chǔ)。對磁懸浮飛輪軸系轉(zhuǎn)子進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并用傳遞矩陣法結(jié)合電磁軸承的有關(guān)特點(diǎn)，建立了磁懸浮飛輪軸系轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的計算和分析方法。對上下徑向電磁軸承設(shè)定不同的剛度值，并分三種情形分析支撐剛度變化對飛輪軸系轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響，得到飛輪軸系轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速隨電磁軸承支撐剛度變化的關(guān)系。
　　利用ANSYS WORKBENCH對磁懸浮飛輪軸系

3、轉(zhuǎn)子進(jìn)行模態(tài)分析，并與傳遞矩陣分析方法互相驗證，檢驗計算臨界轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確性。在彈性支承轉(zhuǎn)子的有限元模型中，對彈簧單元Body-Ground進(jìn)行不同的賦值，可求得任意剛度條件下飛輪軸系轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。在工程應(yīng)用中，當(dāng)飛輪軸系轉(zhuǎn)子在不同的工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時，可以通過調(diào)整電磁軸承的支承剛度，使飛輪軸系轉(zhuǎn)子的各階臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離其工作轉(zhuǎn)速，避免產(chǎn)生共振。
　　針對飛輪軸系轉(zhuǎn)子在實際運(yùn)行中可能遇到的激勵，如質(zhì)量不平衡，基礎(chǔ)激勵等。對反映不平衡量信息