基于有限元的金属飞轮结构设计优化

摘要：

金属飞轮功率密度大，可靠性高，是我国推广飞轮储能技术应用的重要途径。本文综合考虑应力强度、金属疲劳、储能总量、储能密度和加工工艺，依托有限元计算优化金属飞轮设计，以应对不同工况要求。飞轮材料选用35CrMoA，设计储能量大于20 kW·h。频繁充放电飞轮采用4倍安全系数，具备高可靠性；高速待机飞轮以疲劳极限强度作为设计准则，平衡储能量和寿命。计算对比发现，“哑铃”形截面有利于实现轻质量大转动惯量，相同储能量下降低轴承负荷。此外，文章依托模块化设计思想，提出叠层铆合飞轮设计，评估轴孔螺孔应力集中影响。上述讨论为低速大功率金属飞轮进一步设计和量产化提供了有力参考。

关键词：金属飞轮、储能、安全系数、哑铃截面、叠层铆合飞轮

分类号：TM02(一般性问题)

资助基金：国家科技支撑计划2014BAA04B02;清华大学自主科研计划20111081032项目。

在线出版日期：2015-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：267-272