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微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计 被引量：12
1
作者 汤继强 韩雪飞 刘强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1991-1998,共8页
基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承组成的五自由度微框架磁悬浮飞轮,对转子轮缘进行了优化设计。根据飞轮转子结构特性,提出以质量为优化目标,对轮缘质量、极转动惯量和一阶共振频率等进行理论分析和研究,确定了优化变量。应用优... 基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承组成的五自由度微框架磁悬浮飞轮,对转子轮缘进行了优化设计。根据飞轮转子结构特性,提出以质量为优化目标,对轮缘质量、极转动惯量和一阶共振频率等进行理论分析和研究,确定了优化变量。应用优化设计软件iSIGHT集成有限元分析软件ANSYS,采用序列二次规划算法,以一阶共振频率、极转动惯量、最大等效应力、极惯性矩与赤道惯性矩之比等作为约束条件并考虑轮辐根数对轮缘质量的影响,对轮缘进行了优化计算,得到了相关变量的最优化结果。结果表明,其他变量最优、轮辐根数为3时,轮缘具有最小质量为2.036kg,比初始质量2.226kg减小了8.54%。提出的优化方法提高了转子设计的合理性和效率,对飞轮系统整体优化设计具有重要意义。 展开更多
关键词 磁悬浮飞轮 五自由度 微框架 转子轮缘 优化设计
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磁悬浮框架飞轮磁轴承技术研究与发展现状 被引量：11
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作者 刘强 赵明师 +3 位作者 韩邦成 张激扬 孙津济 樊亚洪 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1251-1261,共11页
对磁悬浮框架飞轮(MSGFW)和高精度磁轴承研究现状及其未来发展进行了详细阐述。根据转子悬浮力类型,将磁悬浮框架飞轮分为磁阻力构型、洛伦兹力构型和混合力构型,并结合三种构型论述了国内外框架飞轮的发展过程。在此基础上,对球面磁阻... 对磁悬浮框架飞轮(MSGFW)和高精度磁轴承研究现状及其未来发展进行了详细阐述。根据转子悬浮力类型,将磁悬浮框架飞轮分为磁阻力构型、洛伦兹力构型和混合力构型,并结合三种构型论述了国内外框架飞轮的发展过程。在此基础上,对球面磁阻力磁轴承和洛伦兹力磁轴承进行了详细介绍,并结合磁路图分析其工作原理,比较了同类磁轴承的优劣。展望了磁悬浮框架飞轮与高精度磁轴承的未来发展方向,指出高动态响应检控共位平动球面磁阻力磁轴承,标准磁悬浮动量球和磁悬浮控制敏感球是磁悬浮框架飞轮的研究重点。 展开更多
关键词 磁悬浮框架飞轮(msgfw) 惯性执行机构 磁轴承 磁阻力 洛伦兹力
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新型微框架磁悬浮飞轮用洛伦兹力磁轴承 被引量：8
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作者 刘强 赵勇 +1 位作者 曹建树 任元 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期481-489,共9页
针对微框架磁悬浮飞轮用磁阻力磁轴承存在偏转负力矩和洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性较差的缺点,提出了一种基于球形转子的微框架磁悬浮飞轮,介绍了其结构、工作原理和洛伦兹力磁轴承方案。采用等效磁路法建立了洛伦兹力磁轴承磁路数学... 针对微框架磁悬浮飞轮用磁阻力磁轴承存在偏转负力矩和洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性较差的缺点,提出了一种基于球形转子的微框架磁悬浮飞轮,介绍了其结构、工作原理和洛伦兹力磁轴承方案。采用等效磁路法建立了洛伦兹力磁轴承磁路数学模型,得到了其径向偏转力矩和轴向平动悬浮力。利用电磁场数值分析法,对三种洛伦兹力磁轴承方案的磁密和磁通进行比较分析,得到了最优的球面梯形磁钢方案。在此基础上,结合15Nms微框架磁悬浮飞轮技术指标,对磁轴承进行了详细实例设计。根据设计结果研制了一台微框架磁悬浮飞轮,并利用线性磁密霍尔对磁轴承气隙磁密进行动态测试。测试结果与优化结果一致,对微框架磁悬浮飞轮系统整体设计具有重要意义。 展开更多
关键词 磁悬浮飞轮 磁轴承 微框架 洛伦兹力 等效磁路法
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磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究 被引量：2
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作者 刘强 胡灯亮 +2 位作者 吴波 任元 王卫杰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2280-2288,共9页
为了克服现有外转子方案因螺钉连接而增加转子系统不平衡量的缺点,提出一种内转子结构磁阻力-洛伦兹力混合力构型的磁悬浮微框架球形飞轮。介绍了飞轮结构和工作原理,分析了转子系统控制模型。研究结果表明,当转子质心、球心和检测中心... 为了克服现有外转子方案因螺钉连接而增加转子系统不平衡量的缺点,提出一种内转子结构磁阻力-洛伦兹力混合力构型的磁悬浮微框架球形飞轮。介绍了飞轮结构和工作原理,分析了转子系统控制模型。研究结果表明,当转子质心、球心和检测中心重合时,可消除平动悬浮对径向偏转控制的干扰,简化控制器设计。在考虑转子最大等效应力、1阶共振频率、极地与赤道转动惯量比和极转动惯量的基础上,增加转子最大变形量和质心与球心偏差两个约束变量,并筛选高灵敏度参数作为优化设计变量,以转子质量最小为优化目标,对其进行多学科优化设计。优化结果表明:在满足设计要求的前提下,转子质量由5.600 kg减小为5.389 kg,减小了3.8%;此优化设计方法提高了飞轮转子设计效率,利于系统实现高控制力矩精度。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 磁悬浮微框架球形飞轮 优化设计 控制器设计 灵敏度
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磁悬浮飞轮用轴向力偏转永磁偏置轴向磁轴承磁路耦合特性 被引量：5
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作者 王曦 房建成 +3 位作者 樊亚洪 刘彬 李光军 刘刚 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期649-663,共15页
为使磁悬浮飞轮具有高精度、大力矩、多自由度动量交换能力,提出并设计了一种永磁偏置轴向磁轴承(AG-MB),主动控制飞轮转子沿轴向平动和绕径向偏转这3个自由度的运动。提出偏置磁通耦合度、控制磁通耦合度的概念,并给出了定义。通过磁... 为使磁悬浮飞轮具有高精度、大力矩、多自由度动量交换能力,提出并设计了一种永磁偏置轴向磁轴承(AG-MB),主动控制飞轮转子沿轴向平动和绕径向偏转这3个自由度的运动。提出偏置磁通耦合度、控制磁通耦合度的概念,并给出了定义。通过磁路分析得到了AGMB和应用于微动框架的传统永磁偏置径向磁轴承(即径向力偏转磁轴承,RGMB)的耦合度的解析表达式,建立了磁路模型与磁路耦合程度之间的数值公式联系,进而定量分析了磁路耦合度对决定飞轮微动框架性能的偏置力变化率、电流刚度变化率以及最大承载力等磁轴承性能指标的影响,为解析分析和评价磁轴承的磁路耦合特性及其对磁轴承性能的影响提供了一条理论途径。经解析计算和有限元(FE)仿真验证表明,AG-MB具有更好的磁路弱耦合特性和偏转性能:微动框架时磁路耦合度的变化范围较RGMB小近一个数量级,从而偏置力变化率、电流刚度变化率的变化范围小近一个数量级,飞轮最大偏转力矩指标是RGMB的2.7倍以上。基于AGMB所设计的50N.m.s磁悬浮飞轮,可实现最大偏转角0.5°、最大偏转力矩8.1N.m、偏置力与电流刚度的变化率全工况下不超过15%的大容量、高精度的微动框架功能。 展开更多
关键词 磁悬浮飞轮 微动框架 轴向磁轴承 永磁偏置 磁路解耦 耦合度 等效磁路 有限元方法
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