全春楼 宁蜀悦



一种新型反作用飞轮的设计与仿真

全春楼 宁蜀悦

（深圳航天科技创新研究院，深圳518057）

为了减小传统反作用飞轮的轴向长度，增强反作用飞轮的寿命和抗冲击能力，设计了一种新型的超薄磁悬浮反作用飞轮。采用轴向磁通的永磁电机替代传统的径向磁通的永磁电机技术，达到减小飞轮的轴向长度；采用磁悬浮技术，达到增强飞轮的寿命和抗冲击能力。另外，对设计的新型反作用飞轮的结构进行简单介绍。最后，对飞轮轮体的固有频率、轮体的最小安全系数进行了仿真与校核，验证了此方案的可行性。

轴向磁通；磁悬浮；反作用飞轮；仿真

1 引言

卫星广泛用于科学探测和研究、天气预报、通信、导航等各个领域。反作用飞轮系统是卫星姿态控制的关键执行机构，它通过改变转速的大小和矢量方向对卫星产生控制作用，调整卫星的姿态，保证卫星运行的可靠性和长寿命[1]。由于飞轮质量减小可使发射费用降低或者增加卫星有效载荷，提高整星利用程度。所以在设计飞轮过程中需要尽量减小飞轮的质量和体积。同时为了满足卫星长时间运行的稳定性和可靠性，需要提高飞轮的安全性及寿命。

2 飞轮结构

1—轴承组件 2—转子组件 3—定子 4—磁钢 5—上壳体 6—下壳体 7—控制板组件

目前国内传统的飞轮通常由转子组件、磁钢、定子组成的径向磁通的永磁电机、控制部分及壳体组成。传统飞轮结构图如图1所示[2]。

传统飞轮采用径向磁通的永磁电机，飞轮的轴向比较长，体积较大，空间利用率比较低。……