储能飞轮用五自由度磁悬浮支承系统多物理场设计与优化

针对转子质量9 kg、转速100000 r/min的储能飞轮进行五自由度支承方案多物理场优化设计,包括电磁场、转子动力学、应力场和温度场的设计与仿真分析。通过电磁场仿真对比了同极性永磁偏置径向磁轴承(HOPRMB)与异极性永磁偏置径向磁轴承(HEPRMB)的铁损。为降低储能飞轮系统中磁轴承的损耗,选用HOPRMB来实现径向二自由度支承。采用永磁偏置轴向-径向磁轴承(PARMB)来实现三自由度支承,以缩小飞轮系统的轴向长度。给出了二自由度HOPRMB和三自由度PARMB的理论分析和参数设计优化过程,多物理场仿真结果表明,该磁悬浮轴承支承系统能够满足储能飞轮的设计需求。