贾翔宇，汪军水，徐 旸，张 剀

（清华大学工程物理系，北京 100084）

具有大容量、高效率、高可靠性[1]等特点的电力系统飞轮储能技术，是当前电力电子技术的研究热点之一。近年来，随着复合材料技术、磁悬浮轴承技术和电机及其控制技术[2]的发展，飞轮储能技术取得了快速进步。目前，飞轮储能技术的关键设备——储能飞轮的结构设计和制造主要存在两条技术路线[3]：一是采用高强度合金钢[4]为转子材料的中低速储能飞轮，转速通常在3000～8000 r/min，储能量最大可达60 MJ[5]；二是采用复合材料[6]的高速储能飞轮，转速通常可达15000 r/min以上，储能量最大可达到90 MJ[7]。

通常，飞轮转子正常运转时，其轴颈与保护轴承内圈(下文称“定子”)之间不会发生接触。但是，当转子受到扰动或外来冲击后，其与定子间将可能发生碰摩，而随着碰摩的持续和发展[8]，系统可能发生运动失稳，严重时将引起轴系损毁，造成运行事故。

转子系统碰摩是典型的非线性动力学问题。张小章等[9]的研究结果表明，碰摩时接触参数——即接触刚度和摩擦系数与碰摩行为的发展及其对系统稳定性的影响有关。戴兴建等[10-12]建立了带有限位器的柔性支承转子系统动力学模型和试验系统，分析并总结了与限位器碰摩时转子响应行为的主要特点。白宇杰等[13]通过柔性支承-刚性转子系统碰摩试验，认为碰摩引起的失稳行为的主频率与接触刚度有关。许斌等[14]和徐尉南等[15]通过解析法分别对Jeffcott转子系统和柔性转子-柔性定子系统的同步全周碰摩行为进行了分析，结果表明接触刚度和转子的不平衡量对稳定性的影响不大，而摩擦系数和外阻尼分别是系统的不稳定因素和稳定因素。……