飛輪儲(chǔ)能用三自由度磁軸承設(shè)計(jì)與電磁分析

2萬字 42頁 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過查重系統(tǒng)

摘要 隨著全球能源問題的日益嚴(yán)重，儲(chǔ)能技術(shù)也被各國列為重點(diǎn)研究對(duì)象。而在眾多儲(chǔ)能技術(shù)中，飛輪電池以運(yùn)行功率大、工作效率高、使用壽命長、儲(chǔ)能密度大、清潔基本無污染等優(yōu)點(diǎn)受到各國研究專家的高度重視。目前，飛輪儲(chǔ)能（又稱飛輪電池）還存在諸多技術(shù)問題，其中懸浮支承系統(tǒng)、集成式電機(jī)的性能與控制較為突出。為了減小磁軸承支承損耗與飛輪電池的體積，本文提出了以三自由度磁軸承為核心部件的飛輪電池設(shè)計(jì)。
本文圍繞飛輪儲(chǔ)能用三自由度磁軸承設(shè)計(jì)為目標(biāo)，對(duì)飛輪電池的原理進(jìn)行了研究。并進(jìn)一步討論了飛輪電池所用三自由度的永磁偏置混合磁軸承的結(jié)構(gòu)與原理，提供了主要磁軸承主要參數(shù)的計(jì)算原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)最大承載力為200N的永磁偏置混合磁軸承。并用Ansoft軟件進(jìn)行了磁軸承模型的繪制與仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的結(jié)果。飛輪電池由高效的電機(jī)（電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）和控制電路組成，簡述了控制電路的硬件和軟件部分。由于PID控制算法是目前應(yīng)用比較普遍的算法，所以對(duì)PID控制算法作了進(jìn)一步研究。將標(biāo)準(zhǔn)的PID控制算法與改進(jìn)的PID算法進(jìn)行比較與分析，最終將離散型PID控制器應(yīng)用在磁軸承中，校驗(yàn)各方向的電流剛度系數(shù)與位移剛度系數(shù)。最后，將全文內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并提出了需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容和今后的工作重點(diǎn)。


關(guān)鍵詞：飛輪電池 磁軸承設(shè)計(jì) 數(shù)學(xué)模型 控制算法