飞轮储能系统E型径向电磁轴承动态工作区分析

韩永杰，李 翀，王昊宇，任正义，吴 滨



飞轮储能系统E型径向电磁轴承动态工作区分析

韩永杰，李 翀，王昊宇，任正义，吴 滨

（哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150001）

以10 kW·h飞轮储能系统的电磁轴承为对象，分析了E型12极径向电磁轴承的动态载荷特性。通过电磁轴承动态载荷区图，建立了转子不平衡激励载荷与动态载荷区的联系，以提高最大承载能力为目标，合理匹配了电磁轴承磁铁与功率放大器组合。确定了执行器的主要技术参数和转子动平衡精度等级，为磁悬浮储能飞轮系统总体设计、电磁轴承系统设计提供了设计方法和理论依据。

电磁轴承；E型磁极；动态载荷区；平衡精度等级

现代的飞轮储能系统为了提高储能量和减小体积，普遍在高转速下工作，一般的轴承已无法胜任，选用电磁轴承支承无异是最佳选择。用于1.5 MW风机功率调节的10 kW·h飞轮储能系统[1]，工作转速为16000 r/min，飞轮转子质量约600 kg，采用了五轴主动电磁轴承支承。

10 kW·h飞轮储能系统采取立轴安装形式，如图1所示。电磁轴承系统由位置传感器、控制器、功率放大器、电磁轴承等组成，电磁轴承包括两个径向电磁轴承和一个轴向电磁轴承，限制除轴旋转自由度外的5个自由度。两个径向电磁轴承分别位于转子轴的两端，具有相同的结构几何参数。电磁轴承工作原理相对简单，位置传感器检测转子的位移，输入控制器通过一定的控制算法调节偏差，输出驱动功率放大器的信号，功率放大器产生要求的电流，驱动电磁轴承产生吸力使转子回到正确位置。……