عنوان مقاله :
طراحي، شبيه‌سازي FEM و پياده‌سازي سيستم ياتاقان مغناطيسي غيرفعال بر روي عملگر چرخ عكس‌العملي
عنوان به زبان ديگر :
Design, FEM Simulation, and Implementation of a Passive Magnetic Bearing for the Reaction Wheel Actuator
پديد آورندگان :
حسيني، حامد دانشگاه تبريز - دانشكده فني مهندسي مكانيك - گروه مهندسي ساخت و توليد، تبريز , محبوب‌خواه، مهران دانشگاه تبريز - دانشكده فني مهندسي مكانيك - گروه مهندسي ساخت و توليد، تبريز , فرهيد، مرتضي پژوهشگاه فضايي ايران - پژوهشكده رانشگرهاي فضايي، تبريز
كليدواژه :
ياتاقان مغناطيسي غيرفعال , آرايه‌هاي مغناطيسي , عملگر چرخ عكس‌العملي , روش تحليل المان محدود
چكيده فارسي :
استفاده از ياتاقان‌هاي مغناطيسي به‌منظور شناورسازي محور موتورهاي الكتريكي با استفاده از نيروي الكترومغناطيسي و كاهش اصطكاك و افزايش دور و مومنتوم زاويه‌اي، يكي از چالش‌هاي موجود صنايع هوافضا است. در اين مقاله، ياتاقان مغناطيسي غيرفعال براي عملگر چرخ عكس‌العملي، عملگري كه براي تغيير و كنترل وضعيت ماهواره‌هاي فضايي به‌كار مي‌رود، طراحي و با استفاده از نرم‌افزار كامسول تحليل شده و عملكرد آن پس از ساخت در حالت‌هاي مختلف بررسي شده است. ياتاقان مغناطيسي غيرفعال در چرخ عكس‌العملي، وقتي روتور از موقعيت مركزي محور دوراني خارج مي‌شود، نيروي بازگرداني كه نتيجه دافعه ميان قطب‌هاي هم‌نام مغناطيس‌هاي دائمي است را ايجاد مي‌كند و روتور را به موقعيت محور مركزي هدايت مي‌نمايد. ساختار ياتاقان مغناطيسي غيرفعال محوري بر مبناي الزامات فيزيكي و مغناطيسي، طراحي و توزيع چگالي شار مغناطيسي و خصوصيات استاتيك نيرويي ياتاقان با استفاده از شبيه‌سازي در نرم‌افزار كامسول برآورد شده و ضريب سفتي از خصوصيات استاتيكي به‌دست آمده است. انتخاب صحيح چينش‌ها و استحصال سفتي بالا نقش به‌سزايي در كاهش توان مصرفي و نگهداري چرخ عكس‌العملي دارد كه در اين مقاله به تحليل و طراحي آن پرداخته شده و ساختار متناسب بر روي آن پياده شده و نتايج عملكردي دوراني و توان مصرفي آن آورده شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي‌هاي اجزاي محدود نشان‌دهنده تاثيرات ساختار انباشته مغناطيسي بر روي مشخصات نيرويي و سفتي مغناطيسي ياتاقان بوده و آزمايشات تجربي حاكي از افزايش سرعت دوراني و مومنتوم چرخ عكس‌العملي در حالت استفاده تركيبي ياتاقان مغناطيسي غيرفعال و ياتاقان مكانيكي است.
چكيده لاتين :
One of the important challenges of the aerospace industry is the use of magnetic bearings
and generating the electromagnetic flux in motor to increase its speed of rotation and angular
momentum. In this paper, the passive magnetic bearing for the reaction wheel actuator which
is used to modify the status of space satellite is designed and analyzed using the COMSOL
software. The performance of constructed reaction wheel in various modes is evaluated. In
the passive magnetic bearing system, when the rotor exits the center position of the rotational
axis, the return force that results from repulsion between the poles of the same permanent
magnet directs the rotor to the center axis position. In the paper, the axial passive magnetic
bearing is designed, and the distribution of magnetic flux density and static force of the bearing
is estimated using simulation in the software and the stiffness coefficient is obtained from the
static properties. To reduce the power consumption of the reaction wheel, various layouts were
investigated. Then, based on design and analysis results, the appropriate bearing to achieve the
maximum rotational speed and the minimum power consumption is introduced. The results
of the FEM analysis clarified the effects of the magnetic stacking structure on the force and
magnetic stiffness of the bearing and finally, the experiments proved that the rotational speed
and momentum of the reaction wheel are increased in the combined use of the mechanical and
passive magnetic bearings
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك مدرس
