磁悬浮主被动飞轮和被动磁轴承轴向力设计分析

摘要：

针对现有商业卫星用磁悬浮飞轮存在发射成本高、体积大、重量大、功耗大、结构复杂和控制难度大等缺陷,提出了采用三自由度自稳定被动磁轴承代替原有磁轴承方案的磁悬浮主被动飞轮.分别介绍了飞轮和被动磁轴承结构、工作原理;通过等效磁荷法对被动磁轴承轴向力和轴向力刚度进行了数学建模;采用数值分析法,对被动磁轴承不同高宽比和气隙宽度的轴向力-位移曲线进行分析比较,并基于工程实际,选用高宽比为2和气隙宽度为1 mm的被动磁轴承模型;采用有限元法,对飞轮在仅轴向偏移、径向偏移扰动、径向扭转扰动和同时发生径向偏移扰动与径向扭转扰动4种工作状态下的轴向力自稳定性进行了分析.结果 表明,轴向自稳定性满足性能需求,该自稳定被动磁轴承为商业航天卫星的磁悬浮飞轮的性能提升与成本降低提供了新的思路.

关键词：磁悬浮主被动飞轮;被动磁轴承;等效磁荷法;数值分析法;有限元法;自稳定性

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分类号：V488.2

资助基金：北京市自然科学基金面上项目;北京石油化工学院重要科研成果培育项目

在线出版日期：2021-12-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：11425-11431