储能飞轮用永磁轴承设计与力学特性分析

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1、隶南大·粤硕士学位论文万方数据储能飞轮用永磁轴承设计与力学特性分析万方数据AStudyontheDesignandMechanicsCharacteristicsofPermanentMagneticBearingsforaFlywheelEnergyStorageSystemDissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGHaiboSupervisedbyProf．JIANG

2、Shu—yunMechanicalEngineeringDepartmentSoutheastUniversityMay，2014万方数据LIIlllllllllllllIllllllllIllllillILlIIIIhlLIY2708213东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作

3、的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：徊曰虹日东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：硒丛血导师签名：C万方数据摘要储能飞轮用永磁轴承设计与力学特性分析研究生

4、：张海波导师：蒋书运教授永磁轴承是一种非接触式磁轴承，具有结构紧凑、转速高、功耗低、寿命长等显著优点，在储能飞轮系统中得到应用。目前，为了追求大轴向承载能力或大径向刚度，储能飞轮用永磁轴承的结构越来越复杂，然而，储能飞轮用永磁轴承的力学性能分析和结构设计还不够成熟。本文主要是以飞轮本体为轴承转子，为储能飞轮系统设计一种专用永磁轴承。以提高永磁轴承轴向承载力和径向刚度为目标，对永磁轴承结构参数进行优化，并开展相关的试验研究。主要研究内容如下：(1)单磁环永磁轴承的结构设计与力学性能分析。建立了单磁环永磁轴承的

5、有限元模型，分析了轴承结构参数对轴承承载力性能的影响，将单磁环永磁轴承与传统永磁轴承进行了对比。结果表明：单磁环永磁轴承以飞轮本体为转子，有效地简化了轴承结构；当磁环截面为正方形，辅助安装软铁环厚度为磁环厚度的1／2时，单磁环永磁轴承轴向力达到最大。(2)双磁环永磁轴承的结构设计与力学性能分析。建立了双磁环永磁轴承的有限元模型，分析了轴承结构参数对轴承承载力性能的影响，将双磁环永磁轴承与单磁环永磁轴承的力学性能进行了比较与分析。结果表明：当内外磁环端面面积比为1，内外磁环厚度比为1，辅助安装软铁环厚度为磁环

6、厚度的1／2时，单磁环永磁轴承轴向力达到最大。与单磁环永磁轴承相比，双磁环永磁轴承能够提供更大的轴向力和径向力。(3)永磁轴承力学性能试验研究。研制了永磁轴承力学性能测试装置，对双磁环永磁轴承力学性能进行了试验研究，得到了永磁轴承轴向力随轴向气隙变化的关系以及径向力随径向偏移变化的关系，双磁环永磁轴承力学性能测试值与理论值相对误差较小。关键词：储能飞轮，永磁轴承，结构设计，力学特性万方数据AStudyontheDesignandMechanicsCharacteristicsofPermanentMagne

7、ticBearingsforaFlywheelEnergyStorageSystemByZHANGHaiboSupervisedbyJIANGShu‘yunABSTRACTPermanentmagneticbearing(PMB)isakindofnon-contactpassivemagneticbearing，whichhaslotsofobviousadvantages：compactstructures，highrotatespeed，lowlossandlonglifetime．Atpresent

8、time，PMBhasbeensuccessfullyutilizedinflywheelenergystoragesystem(FESS)．Togetlargeraxialcapacityorradialstiffness．structuresofPMBbecomemoreandmorecomplex。However，systematictheoriesonmechanicalpropertycharacter