用于储能飞轮的组合式五自由度主动磁轴承
系统与控制
2022-01-10 v2 系统与控制
摘要
传统主动磁轴承（AMB）系统使用若干分离的径向和推力轴承来实现五自由度（DOF）悬浮控制。本文提出一种用于无轴、无轮毂、高强度钢储能飞轮（SHFES）的新型组合式五自由度主动磁轴承（C5AMB），其能量密度较现有技术翻倍。作为单一器件，C5AMB 同时提供径向、轴向和倾斜悬浮。此外，它采用低成本且更易获取的材料替代硅钢与叠片，从而降低成本并便于装配。除独特结构和使用低磁等级材料外，其他设计挑战还包括共享磁通路径、大尺寸和相对较小的气隙。有限元法（FEM）在早期分析中计算量过大。为此开发了等效磁路法（EMCM）用于建模与分析。随后采用非线性 FEM 进行详细仿真。永磁体（PM）与电磁控制电流共同提供重力平衡升力。在全尺寸原型测试中，C5AMB 成功将质量 5440 kg、直径 2 m 的飞轮悬浮于 1.14 mm 气隙下，其电流刚度与位置刚度均经实验验证。
引用
@article{arxiv.2103.08004,
title = {A Combination 5-DOF Active Magnetic Bearing For Energy Storage Flywheel},
author = {Xiaojun Li and Alan Palazzolo and Zhiyang Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.08004},
year = {2022}
}
备注
12 pages, in IEEE Transactions on Transportation Electrification