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轴向磁通飞轮电机印刷电路板定子绕组设计被引量：6: 2015年; 针对卫星姿态控制用反作用飞轮小型化的要求,设计了采用印刷电路板(PCB)定子绕组形式的轴向磁通反作用飞轮系统,并研究了PCB定子绕组的布线形式。根据系统设计方案和工艺的要求,采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,研究了螺旋形绕组的反向转矩产生机理,对比分析了螺旋形和波形PCB定子绕组对飞轮驱动电机性能的影响,并分别对采用两种形式定子绕组的飞轮样机进行了地面性能测试。试验结果表明,飞轮工作在额定转速5 000r/min时,采用波形定子绕组比采用螺旋形定子绕组时的电机功耗降低了26.2%,电磁效率降低了0.8%。试验结果验证了理论分析与仿真结果的正确性,为PCB定子绕组型轴向磁通永磁电机的工程化应用提供了参考。; 王辉武俊峰武俊峰李胤; 关键词：反作用飞轮有限元

用于卫星姿控的动量飞轮盘式电动机设计被引量：2: 2013年; 为适应微小卫星的尺寸,提高飞轮的转动惯量/质量比,实现姿控飞轮的轻量化,设计了一种飞轮用盘式永磁无刷直流电动机(简称盘式电动机)。根据飞轮转动惯量要求设计盘式电动机的整体结构,确定电枢直径比;通过对盘式电动机磁路的分析,推导磁钢尺寸与气隙长度的关系;采用有限元法确定磁极对数,给出等效气隙磁通密度计算方法;通过建立绕组参数与盘式电动机额定数据间的关系,给出绕组设计公式并进行仿真分析。根据此方法设计加工了一台飞轮样机,并对此样机进行实验验证。结果表明,感应电动势计算值与实测值最大误差为6.3%,证明了设计方法的正确性。; 张磊张磊王辉王辉; 关键词：气隙磁通密度感应电动势样机

基于轴向磁通电动机的反作用飞轮系统设计被引量：5: 2013年; 针对分布式小卫星系统对姿控单元小型化的要求,提出基于轴向磁通电动机的反作用飞轮系统设计方案。运用有限元法分析轴向磁通电动机的三维气隙磁场分布,建立基于印制电路板(Printed circuit board,PCB)绕组的反电动势参数计算模型。采用多学科优化设计方法,以反作用飞轮系统质量最小为目标,在同时满足飞轮系统结构强度、刚度和电动机气隙磁通密度要求的前提下,采用序列二次规划算法(Sequential quadratic programming,NLPQL)对飞轮转子主要结构尺寸进行优化,使反作用飞轮系统质量由0.899 kg减小到0.741 kg,减小了17.6%,结合优化结果制作出飞轮样机,并对样机进行空载试验。试验结果表明,样机反电动势实测值与理论计算值间的最大误差为9.7%,验证了设计方法的正确性和实用性,可有效地指导反作用飞轮小型化设计。; 王辉武俊峰武俊峰李胤; 关键词：分布式小卫星有限元法反作用飞轮

小卫星用反作用飞轮系统设计被引量：10: 2014年; 考虑小卫星用反作用飞轮系统小型化的要求,提出了飞轮电机体积最小时的电枢尺寸确定方法,并设计了一种定子无铁芯式反作用飞轮系统。为防止磁路饱和,将多学科优化设计方法应用于飞轮转子结构和电机磁场联合设计中,并采用外罚函数法及序列二次规划算法(SQP)组合优化策略对飞轮系统进行多目标优化设计。选取飞轮转子质量最小和电机气隙磁通密度最大为优化目标,以最大等效应力、一阶共振频率、极转动惯量、磁饱和等作为约束条件,将iSIGHT软件作为优化平台,集成有限元软件ANSYS实现了优化过程,最后依据优化结果制造出飞轮样机。优化结果表明,优化后飞轮转子质量由0.73kg减小到0.67kg,减小了8.22%,气隙磁通密度由0.376T增大到0.401T,增大了6.65%。设计的优化方法提高了飞轮设计的合理性,推动了飞轮系统的小型化研究。; 王辉武俊峰武俊峰李胤; 关键词：小卫星反作用飞轮电机有限元分析

小卫星姿态控制飞轮系统热设计被引量：1: 2015年; 为了满足小卫星姿态控制飞轮系统热设计的要求,对飞轮系统的热特性进行了分析和试验验证。根据飞轮运行工况,分别对飞轮系统机械损耗和电控损耗进行了理论计算,确定了系统主要热源点的分布情况。然后,依据系统拓扑结构,建立了整机的等效热网络模型;采用有限元法,分别对飞轮相关组件和整机在卫星连续侧摆工况下的热特性进行了分析。最后,研制了实验样机,并对样机进行了热真空试验。在经过8h卫星连续侧摆机动工况下的实验结果表明:当环境温度为45.0℃时,监测点最后平衡温度约为57.8℃,相对于有限元分析结果的53.2℃,误差为8.6%,表明热分析结果与试验结果吻合度较好,可为姿态控制飞轮系统的热设计提供重要参考。; 王辉武俊峰武俊峰李胤; 关键词：小卫星热设计有限元法

轮缘驱动式姿控飞轮电机设计被引量：6: 2012年; 为了提高小卫星用姿控飞轮的转动惯量/质量比,实现飞轮调姿系统的轻量化,设计了一种飞轮用永磁无刷直流电机.根据电机磁路,推导了磁钢尺寸与最大磁能积的关系;采用有限元法分析了磁路参数对飞轮性能的影响;针对飞轮电机大气隙、大径长比的结构特点,给出了气隙磁通密度的计算方法;建立了绕组参数与电机额定数据间的关系;仿真分析了电机性能.通过对一台最高转速为6 000r/min、角动量为5Nms的飞轮电机样机进行实验验证,得出最大设计误差为6.5%,证明了设计方法的正确性.; 王辉王辉武俊峰; 关键词：永磁无刷直流电机磁能积磁通密度

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中国人民解放军总装备部预研基金(61501020302)