飛輪電池轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析與仿真.pdf

1、飛輪電池由于具有一系列獨(dú)特的性能，已經(jīng)成為電池行列的一支新生的力量，并在許多方面有取代化學(xué)電池的趨勢(shì)。隨著新型復(fù)合材料和稀土永磁材料、電機(jī)技術(shù)、磁懸浮技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用涉及到航空航天、電動(dòng)汽車、分布式發(fā)電系統(tǒng)、電力質(zhì)量與蓄能發(fā)電、不間斷電源等等領(lǐng)域。本文對(duì)飛輪電池系統(tǒng)磁懸浮支承磁力軸承耦合情況和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究和仿真，主要目的了解轉(zhuǎn)子固有頻率，保證轉(zhuǎn)子的振型，振動(dòng)位移在一定合理的范圍內(nèi)變化，避免發(fā)生故障

2、，提高飛輪電池運(yùn)行的穩(wěn)定性。
　　本文所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：
　　為了研究轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性，必須了解轉(zhuǎn)子上面磁力軸承的磁力和剛度的變化。介紹了飛輪電池的磁懸浮支承軸承和自歸位軸承的模型和磁力計(jì)算理論。本文借助有限元法，在不同充磁方向，計(jì)算出永磁軸承磁力，探討錐形磁力軸承磁力的變化，以及剛度的變化情況，不同偏移位移下，轉(zhuǎn)子中導(dǎo)體環(huán)產(chǎn)生自歸位磁力和剛度的變化。
　　其次利用PROE和ANSYS軟件對(duì)常見(jiàn)8種常規(guī)轉(zhuǎn)子模

3、型進(jìn)行計(jì)算、仿真，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，挑選出理想的轉(zhuǎn)子物理模型。采用振動(dòng)力學(xué)對(duì)飛輪電池轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析，建立轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型?？紤]在許多實(shí)際的問(wèn)題中外界的力會(huì)引起的飛輪電池內(nèi)部振動(dòng)，通過(guò)適當(dāng)改變飛輪電池箱體與地基上連接的減震物的剛度和阻尼，達(dá)到減震的效果。
　　然后探討轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性，一種在無(wú)外力的情況下，其在軸承約束下，分析轉(zhuǎn)子的振型、位移、固有頻率；在沒(méi)有軸承約束下轉(zhuǎn)子的振型、位移、固有頻率，進(jìn)而討論兩種方式下產(chǎn)生

4、轉(zhuǎn)子的振型、位移、固有頻率的差異。利用轉(zhuǎn)子固有頻率，計(jì)算轉(zhuǎn)子的臨界速度，歸納出轉(zhuǎn)子支承磁力剛度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。
　　另一種在有外力的情況下，第一種情況是均布載荷，利用ANSYS軟件中的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)模塊對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行求解，得到轉(zhuǎn)子幅頻響應(yīng)的曲線；第二情況通過(guò)加載簡(jiǎn)諧力和位移，兩組不同的剛度和阻尼，建立的微分方程。利用龍格庫(kù)塔法Runge-Kutta來(lái)求解轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)方程，可以快速得出結(jié)果轉(zhuǎn)子3處軸心處位移圖，探討轉(zhuǎn)子的自歸位效果。