磁悬浮飞轮电池能量损耗机理的研究

磁悬浮飞轮电池是利用动能储能的技术。作为储能装置，能量损耗是其重要特性。其能量损耗包括电动机/发电机和磁力轴承产生的涡流损耗、交变磁滞损耗和旋转磁滞损耗；电动机/发电机和磁力轴承磁场耦合导致的损耗；由磁场耦合导致的不平衡磁拉力、耦合悬浮力、耦合转矩引起的振动与噪声产生的能量损耗。这些损耗与其结构形式、材料磁特性、转子转速和控制系统等有关。研究能量损耗的机理、特性、影响因素，准确地预算和测定损耗，是磁悬浮飞轮电池的基础理论问题。现有研究多偏重于超导磁悬浮飞轮电池的能量损耗，且集中于磁力轴承导致的能量损耗，没有磁悬浮飞轮电池电动机/发电机和磁力轴承磁场耦合的研究。更没有磁场耦合导致能量损耗方面的研究。本项目将利用已有的研究基础，研究磁悬浮飞轮电池的能量损耗机理，建立其能量损耗理论模型；辨识和评估关键影响因素，揭示关键因素之间的相互作用及与能量损耗的对应关系，导出关键因素导致能量损耗的计算公式。

磁悬浮飞轮电池是利用动能储能的技术。作为储能装置,能量损耗是其重要特性。项目以磁悬浮飞轮电池的能量损耗机理为研究重点，研究了能量损耗的关键影响因素，探讨了关键因素之间与能量损耗的对应关系。建立了包括涡流、交变磁滞、旋转磁滞和风损的磁悬浮飞轮电池能量损耗理论模型。并采用实验测定和Ansys计算两种方法与建立的理论模型的计算结果进行对比，实验测定和Ansys计算的结果与建立的理论模型的计算结果接近。验证了磁悬浮飞轮电池能量损耗理论模型的正确性。项目还对磁悬浮飞轮电池中主要部件磁力轴承的控制参数对能量损耗的影响进行了研究，得到以下结论：. 磁悬浮飞轮电池低速运行时的能量损耗主要是磁力轴承的磁滞损耗，涡流损耗与风损仅占总损耗的5%。高速运行时除磁滞损耗外，磁力轴承的涡流损耗和风损也逐渐增大。. 磁悬浮飞轮电池的结构形式不同其磁滞损耗系数不同。. 磁悬浮飞轮电池中磁力轴承的结构形式、控制电流对磁悬浮飞轮电池的能量损耗有影响，磁力轴承的偏置电流存在一个最佳值，此时磁悬浮飞轮电池的能量损耗最小。偏置电流偏离最佳值越远，磁悬浮飞轮电池的能量损耗越大。磁力轴承的控制电流波动越大磁悬浮飞轮电池的能量损耗越大。