[发明专利]一种磁流体飞轮及设计方法

摘要

一种磁流体飞轮及设计方法，属于卫星控制技术领域，其原理是通过主动调节导电流体两端的电势差，使导电流体内部产生高密度电流，在磁场作用下导电流体产生旋转运动。基于外部设定的角动量，设定流体角速度，计算流体质量惯量矩；然后选择导电流体材料并确定导电流体材料的流体密度；然后确定N组外环半径、内环半径和通道厚度的参数组合；基于外部设定的输出力矩，根据所述磁钢确定通道磁感应强度，根据电极的电流，任意选取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，直到满足外部设定的输出力矩要求。本发明结构简单，易于实现产品的微小型化，产品工作寿命长，同时利用流体的自平衡能有效抑制振动噪声。

主权项

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；/n磁流体飞轮设计包括如下步骤：/nS1、基于外部设定的角动量H，设定流体角速度ω_FL；/nS2、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；/n其中/n /n /nS3、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；/n其中/nτ＝T_M-T_f/nT_M＝BI(r₀-r_i)r/n /n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。/n