飞轮转子系统的结构布局对其高速旋转的稳定性有至关重要影响,以600Wh飞轮储能转子系统作为研究对象,通过建模及理论分析得到了转动惯量比与旋转运动稳定性之间存在的关系,采用转子动力学专业分析软件SAMCEF Rotor分析了两种不同转动惯量比转子的涡动频率振型,临界转速等。有限元分析结果和理论建模分析结果互为验证,结果表明当转动惯量比接近1时,对工作转速超过一阶临界转速的飞轮转子系统,转动惯量比小于1时稳定性较转动惯量比大于1时更有优势,研究结果对以后大容量飞轮储能转子系统结构设计有重要参考依据。

对于高速旋转的机械来说,转子在达到工作转速范围前需要越过临界转速,为了保证转子能够平稳通过共振区,研究其共振幅值是有必要的。以600Wh飞轮储能系统为模型,建立了自转角加速度条件下的四自由度刚性转子瞬态运动微分方程,运用龙格库塔数值积分法分析了不同的角加速度和等效阻尼对两阶共振区幅值的影响规律,得出自转角加速度和阻尼会明显影响平动的共振幅值,且角加速度值存在着一个最佳值,而倾斜运动的共振幅值只会明显受到阻尼的影响。