[发明专利]一种磁流体飞轮及设计方法

权利要求书

1.一种磁流体飞轮设计方法，其特征在于，磁流体飞轮内设有环形腔体，所述环形腔体内加注有导电流体；所述环形腔体的轴向侧面设有磁钢，所述环形腔体的周向内侧面和外侧面均设有电极；所述导电流体在电势差和磁场的作用下旋转；

磁流体飞轮设计包括如下步骤：

S1、基于外部设定的角动量H，设定流体角速度ω_FL；

S2、根据H＝Jω_FL计算流体质量惯量矩J；然后选择导电流体材料并确定导电流体材料的流体密度ρ；然后根据J＝Ahρr²，确定N组参数组合，每组参数组合均包括外环半径r₀、内环半径r_i和通道厚度h各一个；

其中

S3、基于外部设定的输出力矩τ₀，根据所述磁钢确定通道磁感应强度B，根据电极的电流I，任意选取S2中的N组参数组合中的一组参数组合，计算磁流体飞轮实际的输出力矩τ，直到τ≥τ₀，则确定最终的外环半径r₀、内环半径r_i和通道厚度h，磁流体飞轮设计方法结束；如果根据N组参数组合计算的输出力矩τ均小于τ₀，则调整流体角速度ω_FL的值，然后转入S2；

其中

τ＝T_M-T_f

T_M＝BI(r₀-r_i)r

式中，ω_FL为流体角速度，ω_CASE为执行机构壳体速率，v为运动粘度系数。

2.根据权利要求1所述的一种磁流体飞轮设计方法，其特征在于，所述导电流体处于磁场的主磁路，主磁路的磁密大于等于0.5T。

3.根据权利要求1所述的一种磁流体飞轮设计方法，其特征在于，所述磁钢采用单磁极或双磁极，当磁钢采用单磁极时，磁钢位于所述环形腔体的轴向的一侧；当磁钢采用双磁极时，磁钢位于所述环形腔体的轴向的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种磁流体飞轮设计方法，其特征在于，所述导电流体选用镓铟锡或汞。

5.一种磁流体飞轮设计方法，其特征在于，磁流体飞轮内设有环形腔体，所述环形腔体内加注有导电流体；所述环形腔体的轴向侧面设有磁钢，所述环形腔体的周向内侧面和外侧面均设有电极；所述导电流体在电势差和磁场的作用下旋转；

磁流体飞轮设计包括如下步骤：

S10、基于外部设定的角动量H，设定流体角速度ω_FL；

S20、根据H＝Jω_FL计算流体质量惯量矩J；然后选择导电流体材料并确定导电流体材料的流体密度ρ；然后根据J＝Ahρr²，确定N组参数组合，每组参数组合均包括外环半径r₀、内环半径r_i和通道厚度h各一个；

其中

S30、基于外部设定的输出力矩τ₀，根据所述磁钢确定通道磁感应强度B，根据电极的电流I，任意选取S20中的N组参数组合中的一组参数组合，计算磁流体飞轮实际的输出力矩τ，直到τ≥τ₀，则确定最终的外环半径r₀、内环半径r_i和通道厚度h，磁流体飞轮设计方法结束；如果根据N组参数组合计算的输出力矩τ均小于τ₀，则调整流体角速度ω_FL的值，然后转入S20；

其中

式中，ω_FL为流体角速度，ω_CASE为执行机构壳体速率，v为运动粘度系数，为流体角加速度。

6.根据权利要求5所述的一种磁流体飞轮设计方法，其特征在于，所述导电流体处于磁场的主磁路，主磁路的磁密大于等于0.5T。