文 献 综 述

一.课题研究背景及意义

能源工业是现代文明的支柱之一，是工业发展的主体，也是国民经济持续发展的基础，缺少能源，社会将很难发展，没有能源，人类将无法生存。能源成为整个人类所面临的重大课题之一，在不断开发新能源的同时，如何更有效地存储和利用现有的能源已经被人们所日益重视。抽水储能、压缩空气储能、超导储能和磁悬浮飞轮储能是目前具有工业化意义的四种储能方式。而随着清洁生产和建设节约型和谐社会的提上日程，磁悬浮飞轮储能技术以其 自身的优越性越来越受到人们的重视：（1）储 能密度高，瞬时功率大；（2）充电时间短；（3） 容易测量电量和放电深度；（4）不会因为放电 深度和放电周期而影响其使用寿命和储能密度；（5）安装维护方便；（6）对环境要求小，对环境影响小。

对飞轮储能的研究和开发主要涉及以下几个方面：（1）飞轮结构的优化设计和制造工艺；（2）磁悬浮轴承的设计和实验研究；（3）高性能电机的研发；（4）高效的能量转换技术。

二.悬浮飞轮的基本结构和工作原理

. 飞轮储能的工作原理飞轮储能的工作原理如图 。飞轮系统有充电和放电两种工作模式。在充电模式下，电机充当电动机，从外部吸收电能使飞轮转速提高，直至达到飞轮的额定转速，由控制系统切断外部电源，将电能转化为动能存储起来；在放电模式下，电机充当发电机向外供电，当飞轮转速下降到最低转速时由控制器停止放电，此时存储的机械能由电子转换器输出为机械能。

飞轮系统的基本结构 飞轮储能系统主要包括以下几个部分：（1）飞轮转子；（2）磁悬浮轴承系统；（3）电动 / 发电机；（4）电力转换器；（5）其他辅助机构。

磁轴承的特点：由于转子运转于与定子无接触的稳定悬浮状态，使其具有与传统轴承无法比拟的优点^{[ 12 ]}:无接触，无需润滑，无磨损;磁轴承转子的转速可以达到结构和材料允许的极限转速；系统的运行费用低，维护费用较少，使用寿命长;对低温、高温的运行环境都有很好的适用性;通过设计控制器，可以有效的抵制系统的震动和外界的干扰，实现低噪声、自平衡、超临界运转^{[ 13 ]};

磁轴承的出现和应用，打破了许多传统的观念，导致了支承技术的革命。近十几年间，随着磁性材料技术、控制理论、转子动力学、电力电子技术和计算机的快速发展，国际上己有超过10万台的磁轴承设备成功的应用在了风机、透平压缩机、真空泵飞轮储能、真空泵和高速磨铣切削机床等多个领域，并且仍在不断的扩展。^{[ 15 ]}