作品包括:

设计说明书1份，共38页

任务书一份

外文翻译一份

CAD版本图纸，共11张

摘要

能源作为现代工业的核心，影响着整个社会的发展。能源需求的多样性、 可靠性、稳定性对于储能设备提出了更高的要求。而飞轮储能作为一种新型的 机械储能技术，具有较快的响应速度、较高的能量转换速率、无污染、以及寿 命长等优点。它主要由高速飞轮转子、轴承系统、电动／发电机等组成。是一 种典型的机电磁一体化产品，其研究涉及到机械、材料、电工、热工、计算机 等多学科的交叉。随着社会的进步，全世界人民对环境污染问题的的重视，国 内外掀起飞轮储能研究热潮。目前欧美国家已经出现实用化的产品，但我国在 这方面的研究才刚刚起步。为促进我国飞轮储能技术的发展，国家大力支持飞 轮储能技术的研究以及开发利用。本课题基于飞轮储能技术基础，进行简单的 飞轮储能装置的设计。

目 录

1

绪 论........................................................................................................................................... 1

1．1 引言.................................................................................................................................. 1

1．2 国内外发展情况.............................................................................................................. 1

1．2．1 国内的研究进展...............................................................................................1

1．2．2 国外的研究进展...............................................................................................2

1．3 电池性能的比较............................................................................................................. 3

1．4 飞轮储能电池的应用.....................................................................................................4

1．4．1 太空................................................................................................................... 4

1．4．2 交通运输........................................................................................................... 5

1．4．3 电力系统........................................................................................................... 5

1．4．4 风力发电........................................................................................................... 6

1．4．5 军用战斗车辆...................................................................................................6

1．5 其他应用......................................................................................................................... 7

2 飞轮储能原理及关键技术分析...................................................................................................8

2．1 研究背景与意义.............................................................................................................. 8

2．2 飞轮电池储能原理.........................................................................................................9

2．3 关键技术分析............................................................................................................... 10

2．3．1 轮转子设计......................................................................................................10

2．3．2 电动／发电机..................................................................................................12

2．3．3 电力电子转换器..............................................................................................12

3 飞轮电机选取和确定................................................................................................................. 13

3．1 飞轮电机的选取............................................................................................................ 13

3．1．1 飞轮电机的特点及要求..................................................................................13

3．1．2 飞轮电机的选择..............................................................................................13

3．1．3 电机功率确定.................................................................................................13

3．1．4 转矩的计算.....................................................................................................14

4 飞轮本体设计计算..................................................................................................................... 16

4．1 飞轮材料....................................................................................................................... 16

4．2 飞轮形状....................................................................................................................... 17

4．3 飞轮基本尺寸计算.......................................................................................................17

4．3．1 飞轮转动惯量计算：.....................................................................................17

5

飞轮轴的设计........................................................................................................................... 21

5．1 飞轮轴的设计计算........................................................................................................21

5．1．1 飞轮轴的结构确定..........................................................................................21

5．1．2 飞轮轴的材料..................................................................................................21

5．2 飞轮轴径向尺寸确定...................................................................................................22

5．2．1 联轴器的选择：..............................................................................................22

5．2．2 轴径确定..........................................................................................................23

5．3 飞轮轴向尺寸确定........................................................................................................23

6

校核计算................................................................................................................................... 25

6．1 轴的扭转强度校核........................................................................................................25

6．2 轴承的寿命计算............................................................................................................ 26

7

飞轮壳体的设计....................................................................................................................... 28

7．1 飞轮壳体简介............................................................................................................... 28

7．2 飞轮壳体材料选用.......................................................................................................28

7．3 基准的选用.................................................................................................................... 28

7．4 公差等级的选用........................................................................................................... 28

7．5 配合的选用................................................................................................................... 29

8

结论........................................................................................................................................... 30

参考文献......................................................................................................................................... 32

致谢................................................................................................................................................. 33

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