单框架磁悬浮控制力矩陀螺的损耗计算及热-结构耦合分析

• 作者: 刘旭 张旭 翟鲁鑫 贺赞 韩邦成
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 磁悬浮 控制力矩陀螺 损耗计算 热场分析 有限元分析
• 年，卷（期）: 2018,（10）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2463-2474
• 页数: 12页
• 分类号: V448.22+2|TH133.3
• 字数: 4708字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20182610.2463

摘要

为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算.本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架力矩电机、径向磁轴承、轴向磁轴承和转子高速电机的铁损以及铜损;对陀螺三维有限元模型进行了热场仿真分析,得到在各类损耗影响下的温度分布,并进行了热-结构耦合仿真分析.分析得到最大温度位于高速电机定子,最大温度是48.3℃;最后,进行了样机温升实验验证,检测温度最大值位于高速电机定子,最大值为51.8℃,与计算值误差为6.8％.通过温升检测实验验证了损耗计算和有限元热场分析.实验结论为整体结构优化提供了理论参考.