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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
1
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。
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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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职称材料
微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计
被引量：
13
2
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。
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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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职称材料
新型微框架磁悬浮飞轮用洛伦兹力磁轴承
被引量：
10
3
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。
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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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职称材料
题名
磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究
被引量：
2
1
作者
刘强
胡灯亮
吴波
任元
王卫杰
机构
北京石油化工学院精密电磁装备与先进测量技术研究所
北京石油化工学院磁悬浮轴承研发与精密制造中心
装备学院航天装备系
出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第11期2280-2288,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51405022)
文摘
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。
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
Keywords
ordnance science and technology
vernier gimballing magnetically suspended spherical flywheel
optimization design
controller design
sensitivity
分类号
V249.122.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计
被引量：
13
2
作者
汤继强
韩雪飞
刘强
机构
北京航空航天大学惯性技术重点实验室
北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第9期1991-1998,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(No.61174003)
文摘
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。
关键词
磁悬浮
飞轮
五自由度
微
框架
转子轮缘
优化设计
Keywords
magnetically suspended
lywheel
5 DOFs
vernier gimballing capability
rotor rim
opti-mal design
分类号
V414.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
新型微框架磁悬浮飞轮用洛伦兹力磁轴承
被引量：
10
3
作者
刘强
赵勇
曹建树
任元
机构
北京石油化工学院精密电磁装备与先进测量技术研究所
北京石油化工学院磁悬浮轴承研发与精密制造中心
装备学院航天装备系
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第5期481-489,共9页
基金
国家自然科学基金(51405022)
文摘
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。
关键词
磁悬浮
飞轮
磁轴承
微
框架
洛伦兹力
等效磁路法
Keywords
Magnetically suspended flywheel
Magnetic bearing
Vernier gimballing
Lorentz force
Equivalent magnetic circuit method
分类号
V488.2 [航空宇航科学技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究
刘强
胡灯亮
吴波
任元
王卫杰
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计
汤继强
韩雪飞
刘强
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
13
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
新型微框架磁悬浮飞轮用洛伦兹力磁轴承
刘强
赵勇
曹建树
任元
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
10
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职称材料
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