磁懸浮飛輪電池能量損耗機理的研究

《磁懸浮飛輪電池能量損耗機理的研究》是依託武漢理工大學，由王曉光擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁懸浮飛輪電池能量損耗機理的研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：王曉光
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

磁懸浮飛輪電池是利用動能儲能的技術。作為儲能裝置，能量損耗是其重要特性。其能量損耗包括電動機/發電機和磁力軸承產生的渦流損耗、交變磁滯損耗和旋轉磁滯損耗；電動機/發電機和磁力軸承磁場耦合導致的損耗；由磁場耦合導致的不平衡磁拉力、耦合懸浮力、耦合轉矩引起的振動與噪聲產生的能量損耗。這些損耗與其結構形式、材料磁特性、轉子轉速和控制系統等有關。研究能量損耗的機理、特性、影響因素，準確地預算和測定損耗，是磁懸浮飛輪電池的基礎理論問題。現有研究多偏重於超導磁懸浮飛輪電池的能量損耗，且集中於磁力軸承導致的能量損耗，沒有磁懸浮飛輪電池電動機/發電機和磁力軸承磁場耦合的研究。更沒有磁場耦合導致能量損耗方面的研究。本項目將利用已有的研究基礎，研究磁懸浮飛輪電池的能量損耗機理，建立其能量損耗理論模型；辨識和評估關鍵影響因素，揭示關鍵因素之間的相互作用及與能量損耗的對應關係，導出關鍵因素導致能量損耗的計算公式。

結題摘要

磁懸浮飛輪電池是利用動能儲能的技術。作為儲能裝置,能量損耗是其重要特性。項目以磁懸浮飛輪電池的能量損耗機理為研究重點，研究了能量損耗的關鍵影響因素，探討了關鍵因素之間與能量損耗的對應關係。建立了包括渦流、交變磁滯、旋轉磁滯和風損的磁懸浮飛輪電池能量損耗理論模型。並採用實驗測定和Ansys計算兩種方法與建立的理論模型的計算結果進行對比，實驗測定和Ansys計算的結果與建立的理論模型的計算結果接近。驗證了磁懸浮飛輪電池能量損耗理論模型的正確性。項目還對磁懸浮飛輪電池中主要部件磁力軸承的控制參數對能量損耗的影響進行了研究，得到以下結論：磁懸浮飛輪電池低速運行時的能量損耗主要是磁力軸承的磁滯損耗，渦流損耗與風損僅占總損耗的5%。高速運行時除磁滯損耗外，磁力軸承的渦流損耗和風損也逐漸增大。磁懸浮飛輪電池的結構形式不同其磁滯損耗係數不同。磁懸浮飛輪電池中磁力軸承的結構形式、控制電流對磁懸浮飛輪電池的能量損耗有影響，磁力軸承的偏置電流存在一個最佳值，此時磁懸浮飛輪電池的能量損耗最小。偏置電流偏離最佳值越遠，磁懸浮飛輪電池的能量損耗越大。磁力軸承的控制電流波動越大磁懸浮飛輪電池的能量損耗越大。