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磁悬浮控制力矩陀螺热-结构耦合分析与研究

韩伟涛 刘刚 孙津济 汤继强

韩伟涛, 刘刚, 孙津济, 等 . 磁悬浮控制力矩陀螺热-结构耦合分析与研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(2): 391-399. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0097
引用本文: 韩伟涛, 刘刚, 孙津济, 等 . 磁悬浮控制力矩陀螺热-结构耦合分析与研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(2): 391-399. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0097
HAN Weitao, LIU Gang, SUN Jinji, et al. Thermal-structure coupling analysis and research of MSCMG[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(2): 391-399. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0097(in Chinese)
Citation: HAN Weitao, LIU Gang, SUN Jinji, et al. Thermal-structure coupling analysis and research of MSCMG[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(2): 391-399. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0097(in Chinese)

磁悬浮控制力矩陀螺热-结构耦合分析与研究

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0097
基金项目: 国家自然科学基金(61374029,61473018)
详细信息
    作者简介:

    韩伟涛 男,硕士研究生。主要研究方向:磁悬浮控制力矩陀螺热结构设计。Tel.:010-82339273 E-mail:hanweitaotao@163.com;刘刚 男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:磁悬浮飞轮技术、永磁电机控制技术、磁轴承控制技术。Tel.:010-82317396 E-mail:lgang@buaa.edu.cn

    通讯作者:

    刘刚,Tel.:010-82317396 E-mail:lgang@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V415;TH123+.4

Thermal-structure coupling analysis and research of MSCMG

  • 摘要: 作为新型航天器姿态机动执行机构,磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)长时间工作在高真空环境下且高速转子完全悬浮,散热条件差,系统温度过高,导致陀螺组件产生较大的热应力,降低了陀螺结构部件的强度。为减小温度场对陀螺结构部件强度的影响,提高陀螺结构的可靠性,采用有限元法计算出磁悬浮控制力矩陀螺工作状态下的温度场,并基于温度场分析陀螺结构部件的应力分布情况,明确温度场对陀螺结构部件力学性能产生的影响。建立了陀螺热网络模型,根据热网络模型与热网络方程分析热量传递路径及温度影响因素,并提出相应的优化措施。经优化,定子组件最高温度从66.5℃降至49℃,转子组件最高温度从91.7℃降至76.9℃。陀螺定子组件的强度安全系数由1.52提升为1.73,提高了13.8%,陀螺转子组件的强度安全系数由1.32提升为1.56,提高了18.2%。

     

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  • 收稿日期:  2015-02-15
  • 网络出版日期:  2016-02-20

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