扁平结构的永磁轴向磁悬浮反作用飞轮的设计

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1、硕士学位论文扁平结构的永磁轴向磁悬浮反作用飞轮的设计DESIGNOFPERMANENTMAGNETAXIALMAGNETICLEVITATIONREACTIONFLYWHEELWITHFLATSTRUCTURE李云哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM359.9学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文扁平结构的永磁轴向磁悬浮反作用飞轮的设计硕士研究生：李云导师：李铁才教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:TM359.9U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFPERMANENTMAGNETAXIALMAGNETICLEVITATIONREACTIONFLYWHEELWITHFLATSTRUCTURECandidate：LiYunSupervisor：Prof.LiTiecaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAf

3、filiation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要当今，随着卫星技术不断的发展，卫星的功能越来越强大，卫星上的有效载荷对姿控系统也提出了越来越高的要求。由于卫星瞬时视场都较小，为了提高分辨率和地面覆盖率，增大监测范围，要求卫星具有侧摆能力，从而能够进行快速姿态机动。近年来，国内外对于长寿命、高稳定度小卫星的姿态控制系统，优选反作用

4、轮作为执行机构。针对目前姿态控制飞轮电机体积、质量、功耗都较大的问题，本论文对实现飞轮电机扁平化、轻量化、降低功耗进行了研究。论文的主要研究内容包括：飞轮电机的扁平化。将飞轮电机设计为轴向电机，大大减小飞轮电机的轴向长度；并选用双转子单定子结构，定子采用PCB定子结构，更有利于飞轮电机的扁平化，在有效的空间内提高飞轮电机的功率密度。另外，结合有限元仿真对飞轮电机的基本尺寸进行优化。PCB定子结构。将介绍PCB绕组的设计，包括三相绕组的连接方式，绕组线圈的形状、匝数，覆铜的尺寸，PCB板的层数等。分析PCB定子绕组的损耗，建立矩形导线的

5、涡流损耗模型，并计算出理论值。轴向磁悬浮轴承。先介绍轴向磁悬浮轴承的设计，包括刚度和稳定性的验证，对几种永磁轴承结构做对比并确定本文的永磁轴承结构；接下来对选定的磁悬浮轴承结构做受力分析；最后利用Maxwell软件进行有限元仿真分析，对提出的2种磁悬浮轴承结构做仿真分析和对比，并对最终的永磁轴承做径向偏移的仿真分析。将完成驱动电路设计并制作飞轮电机样机。样机的整体尺寸将为228mm25mm，质量为1.68Kg，符合飞轮电机扁平化、轻量化的要求。关键词：反作用飞轮；永磁轴向电机；PCB定子绕组；轴向磁悬浮轴承-I-哈尔滨工业大学工学

6、硕士学位论文AbstractNowadays,withtheconstantdevelopmentofsatellitetechnology,thefunctionofthesatelliteisgettingstrongerandstronger.Becausethesatellitepayloadisbecomingmoreandmoreheavy,theattitudecontrolsystemmustbemoreaccuracy.Inordertoimprovetheresolutionandthesurfacecoverag

7、e,increasemonitoringscope,thesatellitemusthavetheabilityofsideswing,soitcanmoverapidly.Inrecentyears,forlonglife,highstabilityofsmallsatelliteattitudecontrolsystem,optimizingreactionwheelsasactuatorsbothathomeandabroad.Presentlyreactionwheelshavesomedisadvantages:volume

8、,qualityandpowerconsumptionarebigger.Torealizetheflywheelmotorflattening,lightweightandlesspowerconsumptionthi