1、飛輪儲能技術(shù)具有電能轉(zhuǎn)換效率高、充放電快捷、不受地理環(huán)境限制、不污染環(huán)境、單位質(zhì)量儲能密度大等突出優(yōu)勢，在電力調(diào)峰；電動汽車的飛輪電池；風(fēng)力、太陽能等發(fā)電系統(tǒng)的不間斷供電等方面，應(yīng)用前景廣闊。 追求大儲能量，提高飛輪儲能密度使得飛輪系統(tǒng)正向著高速化、大功率方向發(fā)展(如國際上飛輪轉(zhuǎn)速可達20萬轉(zhuǎn)/分以上)。飛輪轉(zhuǎn)子由于振動引起軸心位置的變化，影響著電磁場參數(shù)，而電磁場參數(shù)的變化又影響轉(zhuǎn)子的運動與振動形態(tài)，兩者交互作用。電機的電磁參

2、數(shù)與飛輪機械系統(tǒng)的動力參數(shù)構(gòu)成參數(shù)耦合，產(chǎn)生自激振動，影響飛輪系統(tǒng)的動力學(xué)性能，它不僅降低系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，甚至?xí)?dǎo)致災(zāi)難性事故?，F(xiàn)有的飛輪轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型中均略去電機參數(shù)對轉(zhuǎn)子運動的影響，回避復(fù)雜的機電耦合問題，因此有很大的近似性與片面性。針對飛輪動力學(xué)研究現(xiàn)狀，本文圍繞飛輪系統(tǒng)機電耦合動力學(xué)而開展工作： (1)基于機電分析動力學(xué)基本原理，由廣義拉格朗日—麥克斯韋方程建立永磁—機械軸承混合支承式飛輪儲能系統(tǒng)的機電耦合非線性動力學(xué)

3、數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)適用于二階多自由度常微分方程組的四階隱式龍格—庫塔公式，運用高斯—牛頓法求解機電耦合非線性動力學(xué)代數(shù)方程組，進行飛輪儲能系統(tǒng)機電耦合非線性動力學(xué)分析。分析結(jié)論表明：下阻尼器阻尼系數(shù)、電機轉(zhuǎn)子稀土永磁體剩余磁感應(yīng)強度等參數(shù)是影響飛輪儲能系統(tǒng)機電耦合共振的關(guān)鍵因素。上阻尼器阻尼系數(shù)和支承剛度、下阻尼器支承剛度變化對飛輪儲能系統(tǒng)的機電耦合共振頻率沒有明顯的影響，但是使系統(tǒng)的共振峰幅值大幅降低。隨下阻尼系數(shù)增加，系統(tǒng)的機電耦合共振

4、頻率增大，同時系統(tǒng)共振峰幅值下降。隨電機轉(zhuǎn)子稀土永磁體剩余磁感應(yīng)強度增大，系統(tǒng)的機電耦合共振頻率減小，同時系統(tǒng)共振峰幅值增大。 (2)根據(jù)飛輪系統(tǒng)機電耦合動態(tài)特性數(shù)值模擬結(jié)果，選定電機轉(zhuǎn)子稀土永磁體剩余磁感應(yīng)強度、下阻尼器阻尼系數(shù)為設(shè)計變量，以|ωmax-ω0|為目標(biāo)函數(shù)，運用坐標(biāo)輪換法完成飛輪儲能系統(tǒng)機電耦合非線性動力學(xué)特性解耦設(shè)計。研究結(jié)論表明：隨著電機轉(zhuǎn)子稀土永磁體剩余磁感應(yīng)強度的減小，相反隨著下阻尼器阻尼系數(shù)的增大，飛輪