[發(fā)明專利]一種儲(chǔ)能式飛輪系統(tǒng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111508830.1
• 申請(qǐng)日: 2021-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114417518A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李成忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鹽城聚德機(jī)械零部件有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17
• 代理公司: 鹽城創(chuàng)佳智科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32476
• 代理人: 喬岳標(biāo)

本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能式飛輪系統(tǒng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：S10、選取飛輪系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換電機(jī)，并確定能量轉(zhuǎn)換電機(jī)的種類、各部件的材料；S20、根據(jù)步驟S10選取的能量轉(zhuǎn)換電機(jī)，選取能量轉(zhuǎn)換電機(jī)上包圍在永磁體外周的護(hù)套的厚度，以及護(hù)套和永磁體之間的裝配過(guò)盈量；S30、確定好護(hù)套的厚度以及裝配過(guò)盈量后，確定最輕量化的飛輪軸系尺寸參數(shù)。本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能式飛輪系統(tǒng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，采用本辦法制備出的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率高，而且儲(chǔ)能能力較強(qiáng)，可以滿足絕大部分場(chǎng)景的儲(chǔ)能需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛輪技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種儲(chǔ)能式飛輪系統(tǒng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)以其效率高、儲(chǔ)能密度高、模塊化高等優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景。在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中，能量轉(zhuǎn)換的高速電機(jī)以及能量?jī)?chǔ)存載體飛輪是決定儲(chǔ)能性能的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率低，而且儲(chǔ)能能力有限，無(wú)法滿足一些場(chǎng)景的儲(chǔ)能需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種儲(chǔ)能式飛輪系統(tǒng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，以解決上述問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種儲(chǔ)能式飛輪系統(tǒng)電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

S10、選取飛輪系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換電機(jī)，并確定能量轉(zhuǎn)換電機(jī)的種類、各部件的材料；

S20、根據(jù)步驟S10選取的能量轉(zhuǎn)換電機(jī)，選取能量轉(zhuǎn)換電機(jī)上包圍在永磁體外周的護(hù)套的厚度，以及護(hù)套和永磁體之間的裝配過(guò)盈量；

S30、確定好護(hù)套的厚度以及裝配過(guò)盈量后，確定最輕量化的飛輪軸系尺寸參數(shù)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在步驟S10中，選擇用永磁同步電機(jī)作為飛輪系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換電機(jī)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，永磁同步電機(jī)中的永磁體采用高強(qiáng)度非導(dǎo)磁的護(hù)套進(jìn)行防護(hù)，采用硅鋼片作為永磁同步電機(jī)的鐵芯，采用鋁鎳鈷永磁體作為永磁同步電機(jī)的永磁體。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在步驟S20中，利用解析法選擇能量轉(zhuǎn)換電機(jī)護(hù)套的過(guò)盈量和厚度。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，通過(guò)對(duì)靜態(tài)過(guò)盈壓力公式和工作靜壓力公式進(jìn)行解析；

靜態(tài)過(guò)盈壓力解析公式為公式(1)，

其中，E_m為永磁體的楊氏模量，v_m為永磁體泊松比，Ee為護(hù)套的楊氏模量，v_e為護(hù)套泊松比，r_mi為永磁體內(nèi)環(huán)半徑，r_m0為永磁體外環(huán)半徑，r_ei為護(hù)套內(nèi)環(huán)半徑，r_e0為護(hù)套外環(huán)半徑，r_mo-r_ei為靜態(tài)過(guò)盈量；

工作過(guò)盈壓力解析公式為公式(2)，

其中，u_ei為護(hù)套內(nèi)徑的徑向擴(kuò)張量，u_m0為永磁體內(nèi)徑的徑向擴(kuò)張量，(r_mo-r_ei)-(u_ei-u_m0)為工作時(shí)過(guò)盈量；

通過(guò)公式(1)、公式(2)的解析，確定護(hù)套的過(guò)盈量和厚度。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在步驟S30中，從飛輪儲(chǔ)能儲(chǔ)能量需求、飛輪軸系材料的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度、飛輪軸系的固有頻率對(duì)工作轉(zhuǎn)速的限制這三個(gè)方面，采用正交試驗(yàn)法選取多組數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，并從中選出最輕量化的那組數(shù)據(jù)作為飛輪軸系尺寸參數(shù)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

具體實(shí)施方式