飞轮储能系统轴承技术研究新进展

飞轮储能是一种应用前景广阔并已经得到实际应用的先进储能技术,支承高速飞轮的轴承技术是制约飞轮储能效率、寿命的关键因素之一.文中对比、分析了用于飞轮储能系统中的机械轴承、永磁轴承、电磁轴承和超导磁轴承的优缺点,总结了国内外飞轮轴承技术的研究新进展.     

飞轮储能系统中径向永磁轴承的设计研究

为解决飞轮系统中因轴承摩擦导致的能量损耗问题,设计了一种可以应用于飞轮系统的径向永磁轴承.分别利用Yonnet简化数学模型和有限元分析软件ANSYS Workbench,对轴承中的磁环进行了承载能力的计算和分析.结果表明,磁环所受径向力随磁环厚度、径向偏移量增加而增加,但其增加关系有所不同;另外,随着轴向偏移的增大,径向力逐渐减小、轴向力迅速增大.     

储能飞轮转子轴承系统动力学设计与试验研究

飞轮储能系统通过飞轮升速和降速来实现电能储存和释放,研究飞轮转子轴承系统固有频率预计、临界转速设计、动平衡等动力学问题。采用永磁轴承与螺旋槽动压轴承的混合支承方式,建立储能飞轮强度、动力学和充放电特性试验研究装置,进行了动平衡、阻尼支承调整、飞轮储能系统损耗和发电量测试等试验,试验飞轮达到设计转速42.0 kr/min,总储能497 W·h,从42.0 kr/min降速到13.8 kr/min,可用放电能达到290 W·h。     

平面螺旋槽气体止推轴承的研究

本文介绍了平面螺旋槽气膜润滑我的计算方法,分析了不同参数对平面螺旋槽气体止推轴承承载能力的影响,实验结果证明了理论计算的正确性。     

复合材料储能飞轮挠性结构振动的磁轴承控制

储能密度是储能飞轮的重要指标之一,选用碳纤维、玻璃纤维复合材料的储能飞轮可以有效提高储能密度,同时,选用磁悬浮支承则可以适应真空环境及减少损耗。但是,由此也增加了结构的复杂性,例如,连结飞轮转子中金属部件与复合材料之间的挠性薄壳轮毂具有不同于常规刚体飞轮的动力学模型特性。针对薄壳结构的模态振动特征与陀螺效应控制之间的矛盾,描述一种具有挠性结构储能飞轮的磁轴承控制方法。在模态分析的基础上,利用多通道添加相位整形的控制方法有效抑制了系统中的挠性结构的模态振动。试验结果表明,使用所设计的控制器,转子可平稳通过中心频率为340 Hz的轮毂——心轴挠性模态振动区域,运行转速475 Hz(28 500 r/min),轮缘最大线速度达到450 m/s,并成功实现飞轮的充放电过程。     

锥面螺旋槽推力轴承的有限元解

本文对用牛顿不可压流体润滑的锥面螺旋槽推力轴承进行了理论分析,螺旋角,槽深,槽台对数等不等时,轴承的承载量亦不同。本文用有限元法计算了轴承的膜压分布及承载量。     

飞轮储能关键技术及应用发展趋势

飞轮储能作为一种新型的电能储备技术正受到越来越多的关注,它具有储能密度大、充电快、高效无污染、使用寿命长等优点,应用的范围遍及交通、供电、军工、航空航天等领域。介绍了飞轮储能系统的工作原理及常见的结构;从增加系统储能容量与降低损耗的角度出发分析飞轮储能系统的关键技术,其中对几种常用于飞轮储能的支承技术尤其是磁轴承技术进行了较为详细的阐述;基于该系统在不同领域内的优势,介绍了飞轮储能系统在国内外的应用;最后,根据目前飞轮储能技术的不足和市场的需求提出了其未来发展趋势。     

螺旋槽动压径向气体轴承承载特性研究

为研究螺旋槽动压径向气体轴承承载特性,运用SolidWorks软件建立其物理模型。基于气体润滑基本方程Navier-Stokes方程,推导出可压缩非定常雷诺方程式。应用CFD技术和流体动力学Fluent软件对气体润滑基本方程Navier-Stokes方程直接求解,得到轴承在不同转速条件下的压力分布,以及轴承承载能力随螺旋槽动压径向轴承结构参数和运行参数的变化规律。结果表明;螺旋槽气体动压轴承在偏心方向气膜厚度最小,压力相对其他区域较大,随着转速的提高,轴承的动压效应更加显著,使得最大压力值逐渐增大;随着槽长、槽深比、槽数等结构参数的增加,以及偏心率、转速等运行参数的增加,轴承承载能力增大;而随着半径间隙的增大承载力减小。研究结果为螺旋槽动压径向气体轴承的设计及优化提供理论依据。     

储能飞轮转子的研究现状与进展

储能飞轮系统是高效、环保的新型能源技术,广泛应用于电动汽车、通信、风力发电、智能电网、航空航天等工程领域,是具有发展前景的能源技术.文中综述了储能飞轮系统在工程中的应用,介绍了飞轮转子在材料选择、转子形状以及加工制造工艺等方面的发展.     

飞轮储能系统推力盘布局优化分析

基于600 Wh飞轮储能系统对现有结构进行结构布局优化,提出了2种针对推力盘安装位置不同的飞轮储能系统的结构布局,利用ANSYS Workbench对3种结构进行结构力学分析。结果表明:吊装式结构的飞轮储能系统力学性能最差,嵌式结构的飞轮储能系统力学性能最好,夹式结构介于两者之间。这为今后的飞轮转子系统结构设计提供了参考与指导。     

飞轮储能技术原理、应用及其研究进展

飞轮储能是一种研究价值高、应用前景广阔的新技术。文中简要介绍了飞轮储能技术原理、关键技术、应用方向、研究机构等。     

车辆高速飞轮储能系统关键技术及其优化设计

在能源高度紧张的今天,车辆储能技术的研究十分重要.从使用高速储能飞轮的车辆混合动力传动系统原理研究出发,先后探讨了高速储能飞轮系统的稳定性、平衡性以及高速储能飞轮的陀螺效应;并重点对高速储能飞轮优化设计问题进行了较为深入的研究,为车辆高速飞轮储能技术的设计与应用进行了富有意义的探索.     

基于有限元法储能飞轮本体的应力分析

为确保储能飞轮在高速旋转状态下不松脱,装配后的应力值又在许用范围之内,为此确定了合理的装配过盈量,并完成了离心应力计算分析;采用ANSYS分析软件建立了储能飞轮本体应力分析的有限元模型;计算了最大过盈量装配时的接触应力与旋转状态下的飞轮系统离心应力,并完成了飞轮本体的强度校核。     

飞轮储能电池在并网型风力发电系统中的应用

提出了一种采用飞轮储能电池来充当电能质量调节作用的并网式风力发电系统,分析了飞轮储能电池调节电能质量的作用,直流侧电压的调节方法,利用能量平衡原理推导出了前馈参数与定子电流的关系,并给出了控制方法。仿真结果证明了系统在改善电能质量方面的优越性能。     

Thermohydrodynamic Analysis and Thermal Management of Spherical Spiral Groove Gas Bearings

A thermohydrodynamic model of spherical spiral groove bearings is presented by considering the effect of bearing temperature change on the material property of lubricant, gas flow characteristics in the grooves, and thermal energy transported in the entire bearing system. A gas mixing model in the grooves is introduced as the boundary condition to solve the bearing temperature distribution simultaneously with the heat conduction at the shaft and the housing. The bearing and rotor expansion caused by temperature increases, which is considerable compared to bearing clearance, is also examined. Prediction results show that the thermal expansion determined by actual bearing clearance has a crucial influence on the bearing load capacity. Manufacturing bearings with proper materials has significant effects on controlling thermal expansion effects on the bearing performance. The load capacity, which corresponds to the lubricant gas pressure, and gas suck flow rate have the same variation tendencies as the variation in groove depth and spiral angle. These similar tendencies have an opposite influence on the temperature and result in the temperature increase not being affected by the variation in grooves. However, varying the groove characteristics has a similar effect in carrying away the thermal energy as the variation in heat transfer coefficient, which could significantly control the temperature increase at the same time.     

飞轮储能装置储能状态控制研究

对飞轮储能装置性能的特点以及结构和储能原理进行了分析。对飞轮储能装置储能状态过程中如何提高系统所存储能量及能量存储效率作了具体分析。设计了复合控制方案对无刷直流电机进行调速,从而提高飞轮转速,增加系统存储能量。     

新型高效飞轮储能技术及其研究现状

飞轮储能系统具有高比能量，高比功率，高效率，长寿命等优点，被认为是未来理想的储能装置。在对飞轮储能系统的工作原理进行一般性分析的基础上，对飞轮储能的关键技术作了较为详细的分析论述，最后介绍了飞轮储能的研究现状与应用前景。