闫 岗 袁小阳 陈润霖 贾 谦 金英泽

1. 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，西安，710049 2. 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安，710048

0 引言

飞轮储能具有寿命长、无污染、能量密度高等优点，广泛用于电能质量管理、轨道交通等领域，美德日等国均对其进行了大量研究，特别是在高稳定性、高速、高能量密度方面。我国在《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》和《能源技术创新“十三五”规划》中也对飞轮储能技术的发展做了部署[1]。飞轮系统对其关键部件轴承有很高的要求，提高机械轴承的性能需要集成一套从材料到成形的完整工艺[2]，但在现有技术体系下，其性能难有突破。随着电磁轴承和永磁轴承技术的成熟，飞轮储能的发展取得了重大突破。但这两类磁轴承都具有局限性，电磁轴承是一个开环不稳定系统，需要快速响应的反馈系统和复杂的控制算法才能解决稳定性问题。永磁轴承只能对转子的部分自由度进行稳定约束。因此，有必要研究一种新型支承部件用于大型飞轮储能系统。

1911年ONNES首次发现了超导现象，但初期超导材料的临界转变温度Tc极低，应用受限[3]。受BEDORZ 等[4]发现的新型超导体LaBaCuO启发，WU等[5]、ZHAO等[6]对La所在的镧系元素进行了置换研究，分别独立发现了Tc高达93K的高温超导材料YBaCuO。该材料突破了麦卡米兰极限[7]进入液氮温区(77K)，应用成本大幅下降。高温超导磁悬浮轴承(superconducting magnetic bearing, SMB)特殊的磁通钉扎性和无源自稳定性使其在飞轮系统中的应用有独特优势。……