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过盈装配的金属轮毂-复合材料飞轮转子
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2013.10.15
  • 页码:2639-2647
  • 分类:V414.1[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术] V448.2[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:[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仪表与导航系统技术国防重点学科实验室,北京100191
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.61174003)
  • 相关项目:高温超导磁悬浮姿控储能飞轮高速转子的稳定特性研究
中文摘要:

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。

英文摘要:

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 resuits 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 pro- posed 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.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699