光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2014年
2期
331-337
,共7页
王辉%武俊峰%李胤%吴一辉
王輝%武俊峰%李胤%吳一輝
왕휘%무준봉%리윤%오일휘
小卫星%反作用飞轮%电机%多学科优化设计%组合优化策略%有限元分析
小衛星%反作用飛輪%電機%多學科優化設計%組閤優化策略%有限元分析
소위성%반작용비륜%전궤%다학과우화설계%조합우화책략%유한원분석
small satellite%reaction flywheel%motor%multidisciplinary design%combinatorial optimization strategy%Finite Element Analysis (FEA)
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0.73 kg减小到0.67 kg.减小了8.22％,气隙磁通密度由0.376 T增大到0.401 T,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.
攷慮小衛星用反作用飛輪繫統小型化的要求,提齣瞭飛輪電機體積最小時的電樞呎吋確定方法,併設計瞭一種定子無鐵芯式反作用飛輪繫統.為防止磁路飽和,將多學科優化設計方法應用于飛輪轉子結構和電機磁場聯閤設計中,併採用外罰函數法及序列二次規劃算法(SQP)組閤優化策略對飛輪繫統進行多目標優化設計.選取飛輪轉子質量最小和電機氣隙磁通密度最大為優化目標,以最大等效應力、一階共振頻率、極轉動慣量、磁飽和等作為約束條件,將iSIGHT軟件作為優化平檯,集成有限元軟件ANSYS實現瞭優化過程,最後依據優化結果製造齣飛輪樣機.優化結果錶明,優化後飛輪轉子質量由0.73 kg減小到0.67 kg.減小瞭8.22％,氣隙磁通密度由0.376 T增大到0.401 T,增大瞭6.65％.設計的優化方法提高瞭飛輪設計的閤理性,推動瞭飛輪繫統的小型化研究.
고필소위성용반작용비륜계통소형화적요구,제출료비륜전궤체적최소시적전추척촌학정방법,병설계료일충정자무철심식반작용비륜계통.위방지자로포화,장다학과우화설계방법응용우비륜전자결구화전궤자장연합설계중,병채용외벌함수법급서렬이차규화산법(SQP)조합우화책략대비륜계통진행다목표우화설계.선취비륜전자질량최소화전궤기극자통밀도최대위우화목표,이최대등효응력、일계공진빈솔、겁전동관량、자포화등작위약속조건,장iSIGHT연건작위우화평태,집성유한원연건ANSYS실현료우화과정,최후의거우화결과제조출비륜양궤.우화결과표명,우화후비륜전자질량유0.73 kg감소도0.67 kg.감소료8.22％,기극자통밀도유0.376 T증대도0.401 T,증대료6.65％.설계적우화방법제고료비륜설계적합이성,추동료비륜계통적소형화연구.
