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微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计

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更新时间:2024-12-14 14:11:46



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内容简介

微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计 第20卷
原6
2012年9月
文章编号
1004-924X(2012)09-1991-08
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
Vol.20
No. 9 Sep.2012
微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计
汤继强1-2,韩雪飞1.2*,刘强1.2
(1.北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;
2.北京航空航天大学新型惯性仅表与导航系统技术国防重点学科实验室,北京100191)
摘要基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦效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、极惯性矩与来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。


调:暗悬淳飞轮;五自由度:徽框架;转子轮缘;优化设计
中图分类号:V414.1;V448.2
文献标识码:A
doi;10.3788/OPE, 20122009,1991
Optimaldesignofrotorrimformagneticallysuspended
flywheelwithverniergimballingcapacity
TANG Ji-qiangl-, HAN Xue-fei-2, LIU Qiang-
(1.Key Laboratory of Science and Technology on Inertia,
BeihangUniversity,Beijing100191,China;
2.TheNational DefenseKey Laboratory of Novel Inertial Instrument &Navigation
SystemTechnology,BeihangUniversity,Beijing10019l,China) +Corresponding author,E-mail,hanzuefei2011@sina.com
Abstract: A 5 DOF magnetically suspended flywheel with vernier gimballing capacity which is com-posed of a conoid reluctive bearing and a Lorentz magnetic bear was investigated and its rotor rim was designed optimally. Based on the structure of the rotor and the goal to minimize the mass of the rim, the mass, inertial moment and resonance frequency of the rim were analyzed theoretically to confirm the optimal variables. Consequently, an optimal design was achieved through iSIGHT and ANSYS , and by taking the number of spokes into account, the variables were optimized by the sequential quad-ratic programming algorithm in the restrain cases of the resonance frequency, inertial moment, maxi-mum equivalent stress, and the ratio of polar inertia moment to equinoctial inertial moment, Those re-
收稿日期:2012-04-11;修订日期:2012-05-28
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.61174003)
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