磁悬浮飞轮转子结构
扁平型外转子混合磁悬浮飞轮动力学分析

0 引 言
悬 浮飞 轮采用 永磁 偏 置 加 电 磁控 制 的支 承 方式 , 更
适 合 于功耗 要求 苛刻 的空 间飞行 器姿 态控 制 。
飞 轮 系统 的振动特 性直 接影 响航 天器 姿态控 制
磁 悬浮 飞轮 具 有 无摩 擦 、 功耗 低 、 度 高 、 命 精 寿 长、 噪声 小 等优点 , 并且 其 动力学 性 能可 由控制 系统 调 整 , 航 天器姿 态 控 制 的 理 想执 行 机 构 ¨ 。 飞轮 是 用 磁轴 承 主要分 为 电磁偏 置磁轴 承 与永磁 偏置 磁轴
2 静 态悬 浮 时的振 动特 性
运动 , 另一个代表 Y Z平面 的运动 , 自由度 简化模 O 两
型 如图 3 所示 , 中 d 0 其 和 分别为轴 向弹簧 1 在转子上 的端点距 质 心 的距 离 及 二者 连线 与 z轴 所 成 夹 角 ;
。
2 1 模 型 的建 立 . 为 计 算 飞 轮静 态 悬 浮 时 的动 力 学 特性 , 建立 其
法 , 系统 静 态 悬 浮 和稳 定旋 转 两 种 工 况下 的 动 力 学 特性 进行 了研 究 。 结果 表 明 , 态 悬 浮 时 , 向刚 度 的 变 化 对 对 静 轴 径 向摆 动 固有 频 率 影 响 明 显 , 向 刚度 的 变 化 主 要 影 响 系 统 径 向 刚体 平 动 固 有 频 率 , 型 交 换 区 内 系 统 振 型 为 转 径 振
承, 电磁 偏 置磁轴 承利 用 电磁线 圈产 生偏 置磁 场 , 因 而功耗 大 ; 而永磁 偏 置 混 合磁 轴 承利 用 永 磁 体替 代
电磁偏 置磁 轴承 中的 电磁 线 图 以产 生偏 置 磁 场 , 因 而具有 功耗 小 、 积小 、 量轻 等优 点 体 质 。混 合磁
磁悬浮飞轮状态监测技术

磁悬浮飞轮状态监测技术磁悬浮飞轮状态监测技术磁悬浮飞轮状态监测技术是一种用于监测和评估磁悬浮飞轮系统运行状态的技术。
这种技术可以帮助操作员及时发现可能存在的故障,并采取相应的措施,确保系统的安全运行。
下面是一份关于磁悬浮飞轮状态监测技术的文章。
第一步:了解磁悬浮飞轮系统的基本原理和结构。
磁悬浮飞轮是一种通过磁场控制转子悬浮和旋转的设备,通常由磁悬浮轴承、飞轮转子和控制系统组成。
磁悬浮轴承使用磁场力来悬浮和支撑飞轮转子,从而实现无接触的旋转运动。
第二步:了解磁悬浮飞轮系统的常见故障。
磁悬浮飞轮系统可能遇到的故障包括轴承磨损、电磁线圈故障、控制系统故障等。
这些故障可能导致系统性能下降、能耗增加、甚至系统崩溃。
第三步:介绍磁悬浮飞轮状态监测技术的原理。
磁悬浮飞轮状态监测技术基于对系统的各个参数进行实时监测和分析,通过对比实际参数与理论模型之间的差异,可以判断系统是否存在故障,并提供相应的报警或预警。
第四步:讨论磁悬浮飞轮状态监测技术的具体实施方法。
磁悬浮飞轮状态监测技术通常使用传感器来获取系统的各个参数,如转速、温度、电流等,并通过数据采集系统将这些参数传输到监测系统。
监测系统会对这些参数进行实时分析,并与预设的阈值进行比较,从而判断系统是否正常运行。
第五步:说明磁悬浮飞轮状态监测技术的优势和应用前景。
磁悬浮飞轮状态监测技术可以帮助操作员及时发现系统的异常情况,并采取相应的措施,防止故障的发生。
此外,该技术还可以提高系统的可靠性和安全性,减少能源消耗,延长设备的使用寿命。
随着磁悬浮飞轮技术的不断发展,磁悬浮飞轮状态监测技术的应用前景也越来越广泛。
第六步:总结磁悬浮飞轮状态监测技术的重要性。
磁悬浮飞轮状态监测技术可以帮助操作员及时了解系统的运行状态,预测潜在的故障,并采取相应的措施,确保系统的安全稳定运行。
这种技术的应用可以提高设备的可靠性和性能,降低维护成本,并有助于推动磁悬浮飞轮技术的发展和应用。
磁悬浮飞轮转子的临界转速分析

将 离 散 得 到 的 磁 悬 浮 飞 轮 转 子 模 型 简 化 为 集 中 质 量 模 型 .对 于 飞 轮 转 子 的 第 i 截 面 . 其 状 态 向 量 为 个
磁 悬 浮 飞 轮 转 子 的 临界 转 速 分 析木
口 文湘隆 口 曹 操
武汉 4 0 7 300 武 汉 理 工 大 学 机 电工 程 学 院
摘
要 : 悬 浮飞 轮 电 池具 有 比 能量 高 、 磁 比功 率 大 、 充放 电快 、 命 长 、 任何 废 气 废料 污 染 等优 点 , 其 具 有 广 阔的 寿 无 使
输 出 更 大 的 能 量 . 可 使 飞 轮 电 池 在 电 磁 弹 射 和 汽 车 的 快 速 启 动 方 面 有 很 大 的 利 用 空 间 。 性 价 比 高 , 用 寿 ⑦ 使 命 长 .飞 轮 电池 的 使 用 寿命 取 决 于 飞 轮 电 池 中 电 子 元
器件 的寿命 . 般能 达到 2 一 0年 左 右 ③ 能 量 转 化 效 率
传 递 矩 阵 法 临 界 转 速
发 展 前 景 。 基 于 传 递 矩 阵 法 并借 助 AN YS软 件 对磁 悬 浮 飞轮 电池 转 子 的 临界 转速 进 行 了研 究 与 分析 。 S 关 键 词 : 悬 浮 飞 轮 电池 磁
i 中图 分 类 号 :HI3 T . 37
9 0年 代 。 于 在 磁 悬 浮 支 承 、 轮 复 合 材 料 、 力 电 子 由 飞 电
等 关 键 技 术 的 突 破 性 进 展 .给 飞 轮 储 能 技 术 的 发 展 带 来 了新 的机 会 [
磁悬浮飞轮滑模变结构主动振动控制研究

( 1 .D e p a r t me n t o f S p a c e E q u i p me n t ,Ac a d e my o ± E q u i p me n t , B e i j i n g 1 0 1 4 1 6 , Ch i n a ;
测得 到 的同频不 平衡 扰 动力和 力矩进 行 补偿 。仿真 结 果表 明 , 采 用 滑模 变结 构观 测
器 可观 测飞 轮 转子不 平衡 力和 力矩 , 利用 磁 轴承 控 制器 实现 了对飞 轮 转子 不 平衡 扰
动的 补偿 。
关
键
词 磁 悬 浮 飞 轮 ; 磁 轴承 ; 振 动控 制
s i g na l s t o g e t v e l o c i t y s i gn a 1 . The ou t pu t o f t he TD i s i n t r o du c e d t o ma gn e t i c b e a r i n g c o nt r o l l e r ,i n o r de r t o c o mp e ns a t e t he s y nc hr o no us f o r c e a n d mom e nt s o bs e r v e d by di s t u r b a nc e obs e r v e r . Si m ul a —
o f t h e o b s e r v e r ,t r a c k i n g — d i f f e r e n t i a t o r( TD) i S u s e d t o e s t i ma t e t h e d e r i v a t i v e s o f t h e d i s p l a c e me n t
磁悬浮发电机的结构和工作原理

磁悬浮发电机的结构和工作原理引言磁悬浮发电机是一种新型的发电设备,利用磁悬浮技术实现发电过程中的机械摩擦减小和能量转化效率的提高。
本文将介绍磁悬浮发电机的结构和工作原理。
结构磁悬浮发电机主要由以下几部分组成:1. 转子:由磁悬浮轴承支撑,可在空中自由旋转,通常采用磁体制成。
2. 定子:包裹转子的部分,通常由一组线圈构成,用于产生磁场。
3. 磁悬浮轴承:用于支撑和悬浮转子,通常由永磁体和控制电磁体组成,能够通过电流控制转子的位置。
4. 发电部分:由转子和定子之间的磁场变化导致的感应电流产生电能。
工作原理磁悬浮发电机的工作原理是基于磁力的相互作用和能量转化。
当启动磁悬浮发电机时,磁体产生的磁场会吸引转子上的磁体,使得转子悬浮并在空中旋转。
同时,控制电磁体会通过电流控制转子的位置,使其保持稳定悬浮。
当转子开始旋转时,磁体和定子之间的磁场会发生变化,导致定子线圈产生感应电流。
这些感应电流通过电路输出,形成电能的产生。
同时,由于磁悬浮轴承的运行使得机械摩擦减小,提高了能量转化效率。
应用前景磁悬浮发电机具有机械摩擦小、能量转化效率高等优点,因此在可再生能源领域具有广阔的应用前景。
磁悬浮发电机可以应用于风力发电机组、水力发电设备等多个领域,优化了发电设备的性能,并提高了可再生能源利用效率。
结论通过磁悬浮技术的应用,磁悬浮发电机实现了发电过程中机械摩擦的减小和能量转化效率的提高。
其结构包括转子、定子、磁悬浮轴承和发电部分,工作原理基于磁力的相互作用和能量转化。
磁悬浮发电机在可再生能源领域存在广阔的应用前景,为提高能源利用效率做出了贡献。
微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计

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【摘要】A 5 DOF magnetically suspended flywheel with vernier gimballing capacity which is composed 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 quadratic programming algorithm in the restrain cases of the resonance frequency, inertial moment, maximum equivalent stress, and the ratio of polar inertia moment to equinoctial inertial moment. Thosere-suits of optimization indicate that the mass of the rim is decreased from 2. 226 kg to 2. 036 kg (namely reduced by 8. 54%) when the number of spokes is 3 and other design variables are optimal. The proposed optimal design method can improve the rationality and efficiency of rotor design, and will be an important part in the optimal design of flywheel systems.%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2.036 kg,比初始质量2.226 kg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.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2012(020)009【总页数】8页(P1991-1998)【关键词】磁悬浮飞轮;五自由度;微框架;转子轮缘;优化设计【作者】汤继强;韩雪飞;刘强【作者单位】北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;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,北京100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;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,北京100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;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,北京100191【正文语种】中文【中图分类】V414.1;V448.21 引言磁悬浮飞轮是空间飞行器实现高精度姿态控制的关键执行机构,相比机械轴承飞轮具有高转速、低功耗和长寿命的优点[1-4]。
高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计
高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计一、前言高速透平机械是现代工业中的重要设备之一,其传动轴承系统的稳定性直接影响着整个设备的运行效率和寿命。
为了提高传动轴承系统的稳定性,超导磁悬浮轴承技术应运而生。
本文将详细介绍高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计。
二、超导磁悬浮轴承原理超导磁悬浮轴承是利用超导体在低温下表现出的完全抗磁性和自锁效应来实现对转子的非接触支撑和定位。
其主要原理包括:1. 超导体在低温下表现出完全抗磁性,能够抵消外部磁场对其产生的作用力。
2. 超导体在磁场中会发生自锁效应,即转子偏离平衡位置时,由于超导体内部电流的变化会产生反向作用力使转子回到平衡位置。
3. 通过控制电流来控制转子位置,从而实现对转子的非接触支撑和定位。
三、高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计1. 转子材料选择由于高速透平机械需要承受较大的离心力和惯性力,因此转子材料需要具有高强度、高刚度和耐疲劳性能。
常用的转子材料包括铝合金、钛合金、镍基合金等。
2. 转子形状设计为了减小离心力和惯性力对转子的影响,常采用中空圆柱形或中空锥形结构。
此外,还需考虑转子与超导体之间的间隙大小和位置,以及超导体所处的位置等因素。
3. 超导磁悬浮轴承设计超导磁悬浮轴承主要由永磁体、控制电路和超导体三部分组成。
其中,永磁体产生恒定的磁场,控制电路控制超导体内部电流大小和方向,从而控制转子位置。
4. 控制系统设计超导磁悬浮轴承的稳定性取决于控制系统的精度和响应速度。
因此,在设计控制系统时需要考虑多种因素,如传感器精度、信号采集速度和控制算法等。
五、总结高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计是一个复杂的工程,需要综合考虑多种因素。
本文从超导磁悬浮轴承原理、转子材料选择、转子形状设计、超导磁悬浮轴承设计和控制系统设计等方面进行了详细介绍,希望能够对读者有所帮助。
磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究
2 . Ma g n e t i c B e a r i n g s C e n t e r f o r R e s e a r c h i n g a n d P r e c i s i o n Ma n u f a c t u r i n g , B e i j i n g I n s t i t u t e o f P e t r o c h e mi c a l T e c h n o l o g y ,
摘要 :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 阻力一 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
Abs t r ac t :To r e me d y t h e l i mi t a t i o n o f t h e e x i s t i ng o u t e r r o t o r s c h e me wh i c h i n c r e a s e s t h e u n b a l a n c e o f r o - t o r s y s t e m d u e t o s c r e w c o nn e c t i o n,a v e r n i e r g i mba l l i n g ma g n e t i c a l l y s u s p e n d e d s p h e r i c a l ly f wh e e l wi t h
磁悬浮高速电机转子结构
磁悬浮高速电机转子结构
磁悬浮高速电机是一种新型的电机,它采用磁悬浮技术,使转子在旋转时不与定子接触,从而减少了摩擦和磨损,提高了电机的效率和寿命。
磁悬浮高速电机的转子结构通常包括以下几个部分:
1. 永磁体:永磁体是转子的核心部分,它提供了磁场,使转子能够悬浮在定子上方。
永磁体通常由高性能永磁材料制成,如钕铁硼等。
2. 铁芯:铁芯是转子的骨架,它支撑着永磁体,并将磁场传递给定子。
铁芯通常由高导磁材料制成,如硅钢片等。
3. 转轴:转轴是转子的旋转轴,它连接着转子和电机的负载。
转轴通常由高强度材料制成,如合金钢等。
4. 轴承:轴承是支撑转子的关键部件,它保证了转子的平稳旋转。
轴承通常采用磁悬浮轴承或气体轴承等高精度轴承。
5. 散热系统:散热系统是保证转子正常工作的重要部分,它将转子产生的热量及时散发出去,防止转子过热。
散热系统通常采用风冷或水冷等方式。
总之,磁悬浮高速电机的转子结构是一个高度复杂的系统,它需要采用高精度的材料和工艺,以保证转子的悬浮和旋转稳定。
一种超薄反作用飞轮的大面积磁悬浮结构分析
一种超薄反作用飞轮的大面积磁悬浮结构分析
王孝伟;李云;汪云涛
【期刊名称】《宇航学报》
【年(卷),期】2016(037)006
【摘要】为提高轴向磁通反作用飞轮的轴向刚度和寿命,结合轴向磁通飞轮的结构,提出一种超薄、大面积磁悬浮的反作用飞轮。
重点分析该飞轮的大面积磁悬浮结构,从磁环的宽度、磁环的充磁方向、磁环间距、铁芯厚度和磁悬浮刚度五个方面展开研究。
通过有限元仿真可以发现:随磁环宽度的增加,定子对转子的斥力是先增大后减小;定子内外环磁化方向相反时比相同时能得到更大的斥力;在内外环磁化方向相反时,内外环磁钢间距越小,定子对转子斥力越大;磁悬浮部分铁芯厚度的减小对定转子间的斥力的影响极其有限,但对降低飞轮重量具有重要意义;磁悬浮的刚度与转子偏离中心的距离近似成正比。
【总页数】6页(P753-758)
【作者】王孝伟;李云;汪云涛
【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程系,哈尔滨 150001; 广州大学电气工程与自动化系,广州 510006;国网湖南省电力公司澧县供电分公司,常德 415500;深圳航天科技创新研究院,深圳 518057
【正文语种】中文
【中图分类】V448.2
【相关文献】
1.磁悬浮反作用飞轮高精度力矩控制 [J], 冯健;刘昆;冯昱澍
2.永磁偏置径向磁轴承在磁悬浮反作用飞轮系统中的应用 [J], 王顺;杨逢瑜;陈君辉;王其磊;娄磊
3.磁悬浮反作用飞轮电机滑模变结构控制 [J], 周新秀;房建成;刘刚
4.永磁偏置径向磁轴承在磁悬浮反作用飞轮系统中的应用 [J], 杨逢瑜;王顺;陈君辉;王其磊;娄磊
5.一种基于多霍尔的磁悬浮反作用飞轮速率模式控制方法 [J], 朱娜;刘刚;王志强因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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磁悬浮飞轮转子结构
磁悬浮飞轮转子是一种应用磁悬浮技术的旋转机械装置。
它采用磁力将转子悬浮在空中,使其可以自由旋转,从而实现高速运转和精确控制。
磁悬浮飞轮转子结构主要由转子、磁悬浮系统和控制系统组成。
我们来看一下磁悬浮飞轮转子的转子部分。
转子是磁悬浮飞轮转子的核心组成部分,它通常由一个或多个旋转的轮盘组成。
这些轮盘通常由高强度材料制成,以承受高速旋转和外界的载荷。
在轮盘上,通常还会安装有测量装置,用于监测转子的旋转速度和位置,以及转子受力情况。
磁悬浮飞轮转子的磁悬浮系统是实现转子悬浮的关键。
磁悬浮系统通常由永磁体和电磁线圈组成。
永磁体产生静态磁场,用于悬浮转子;而电磁线圈则产生动态磁场,用于控制转子的悬浮高度和转动稳定性。
通过调节永磁体和电磁线圈的电流和磁场强度,可以实现对转子的精确悬浮和控制。
磁悬浮飞轮转子的控制系统负责对转子进行精确控制。
控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。
传感器用于实时监测转子的运动状态和环境条件,并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据传感器反馈的信息,采取相应的控制策略,通过调节磁悬浮系统的参数,实现对转子的稳定悬浮和旋转控制。
执行器则根据控制器的指令,
控制磁悬浮系统的工作状态,从而实现对转子的精确操控。
总的来说,磁悬浮飞轮转子结构包括转子、磁悬浮系统和控制系统三个主要部分。
转子是磁悬浮飞轮转子的核心组成部分,磁悬浮系统通过磁力将转子悬浮在空中,控制系统则负责对转子进行精确控制。
这种结构的磁悬浮飞轮转子具有高速旋转、精确悬浮和稳定控制的优点,广泛应用于航天、能源等领域。
磁悬浮飞轮转子的发展不仅提高了转子的运转速度和控制精度,还减小了传统机械轴承带来的摩擦和磨损,提高了转子的寿命和可靠性。
此外,磁悬浮飞轮转子还具有无接触、无摩擦、无磨损等特点,可以减少能量损耗和噪音产生,节约能源,降低环境污染。
然而,磁悬浮飞轮转子结构也存在一些挑战和问题。
例如,磁悬浮系统对于磁场的要求较高,需要保持稳定的磁场强度和方向,以确保转子的稳定悬浮和控制。
此外,磁悬浮飞轮转子的制造和维护成本相对较高,需要使用先进的材料和工艺进行制造和加工,以及专业的维护和保养。
因此,在应用磁悬浮飞轮转子时,需要综合考虑其性能、成本和可行性等因素。
磁悬浮飞轮转子结构是一种应用磁悬浮技术的旋转机械装置,具有高速旋转、精确悬浮和稳定控制的优点。
它由转子、磁悬浮系统和控制系统组成,通过磁力将转子悬浮在空中,并通过控制系统对其进行精确控制。
磁悬浮飞轮转子的发展为航天、能源等领域的应用
提供了新的解决方案,同时也面临着一些挑战和问题。
在未来的发展中,我们可以进一步改进磁悬浮技术,提高磁悬浮飞轮转子的性能和可靠性,推动其广泛应用。