附件C：譯文

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué)研究
鞠立華 蔣書(shū)運(yùn)
函授寄予南京（郵編210096）中南大學(xué)機(jī)械工程系蔣書(shū)運(yùn)（email:jiangshy@seu.edu.cn）寄于2005.9.13收于2005.9.28
摘要
基于機(jī)電分析動(dòng)力學(xué)基本原理，推導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)能、勢(shì)能、稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)/發(fā)電互逆式電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)能、耗散函數(shù)。并由廣義拉格朗日－麥克斯韋方程建立永磁－機(jī)械軸承混合支承式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的機(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。在推導(dǎo)適用于二階多自由度常微分方程組的四階隱式龍格－庫(kù)塔(Runge-Kutta)公式的基礎(chǔ)上，選用高斯－牛頓法求解飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué)代數(shù)方程組，完成了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)特性分析。并用實(shí)例表明下阻尼器阻尼系數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)子稀土永磁體剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度等參數(shù)是影響飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)電耦合共振的關(guān)鍵因素，它們的變化不僅影響系統(tǒng)振動(dòng)的共振峰幅值大小，而且對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的共振峰的前后平移直接相關(guān)；而系統(tǒng)的上阻尼器阻尼系數(shù)和支承剛度、下阻尼器支承剛度、工作電壓等參數(shù)不是影響飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)電耦合共振的關(guān)鍵因素。它們的變化僅僅影響系統(tǒng)振
動(dòng)的共振峰幅值大小。
【關(guān)鍵詞】飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)；機(jī)電耦合；機(jī)電分析動(dòng)力學(xué)；拉格朗日－麥克斯韋方程；坐標(biāo)輪換法
電能的新型轉(zhuǎn)換型式與存貯方式是當(dāng)今能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著高強(qiáng)度纖維材料、低損耗軸承、電力電子學(xué)三方面技術(shù)的突破，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)正以其電能轉(zhuǎn)換效率高、充放電快捷、不受地理環(huán)境限制、不污染環(huán)境、單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能密度大等突出優(yōu)勢(shì)而倍受國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界關(guān)注。展現(xiàn)了以下諸多方面誘人的應(yīng)用前景，如電力調(diào)峰；電動(dòng)汽車的飛輪電池；風(fēng)力、太陽(yáng)能、潮汐、地?zé)岬劝l(fā)電系統(tǒng)的不間斷供電；低空軌道衛(wèi)星電池；電磁炮、電化學(xué)炮和大功率電焊機(jī)等[1~3]。
近年來(lái)利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪來(lái)儲(chǔ)存能量已被廣泛研究。美國(guó)馬里蘭大學(xué)致力于電磁懸浮飛輪儲(chǔ)能轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究，將控制系統(tǒng)因素引入動(dòng)力學(xué)模型，建立了電磁懸浮飛輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)微分方程式，采用實(shí)時(shí)仿真揭示動(dòng)力響應(yīng)與轉(zhuǎn)矩之間