任正义，周元伟，马燕芹，黄 同



盘式和柱式飞轮转子系统临界转速分析

任正义1，周元伟2，马燕芹3，黄 同2

（1哈尔滨工程大学工程训练国家级实验教学示范中心，黑龙江 哈尔滨 150001；2哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；3中国科学院自动化研究所，北京 100080）

针对飞轮储能系统升降速实验中极限转速为9300 r/min，小于飞轮储能的最高工作转速15000 r/min，这会大幅降低飞轮储能系统的最大储能量。为提高飞轮储能实验中极限转速，从结构设计角度出发，采用理论公式分析、SAMCEF Rotor有限元仿真分析并结合实验数据来研究盘式飞轮转子和柱式飞轮转子的临界转速分布规律及其稳定性。分析发现，质量相同、结构不同的盘式飞轮转子其二阶临界转速远远超过柱式飞轮转子，两者的一阶临界转速相同。根据不同工作转速和储能量要求的飞轮转子，采取不同的结构方案，确保其达到工作转速要求并稳定运行。

飞轮储能；SAMCEF Rotor；临界转速；稳定性

伴随着全球工业化和信息化发展的日新月异，电力在生产和生活中的需求也在猛增，能源需求和消耗在增加，而煤炭和石油等不再生资源日益稀缺，因此能源问题已经成为限制经济快速持续发展的主要因素之一[1]。飞轮储能是一种比较新颖的储能方式，因具备能源损耗少、能量转换效率高、清洁环保、可利用周期长、维护方便等优点，表现出广阔的应用前景，已逐步应用于改善太阳能、风能的存储、航空航天器材的能量供应、区域电力质量的优化与电网峰谷调节、新能源油电混动汽车、不间断电源（UPS）等多个能源有效利用方面。……