طراحی، شبیه سازی FEM و پیاده سازی سیستم یاتاقان مغناطیسی غیرفعال بر روی عملگر چرخ عکس العملی

استفاده از یاتاقان های مغناطیسی به منظور شناورسازی محور موتورهای الکتریکی با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی و کاهش اصطکاک و افزایش دور و مومنتوم زاویه ای، یکی از چالش های موجود صنایع هوافضا است. در این مقاله، یاتاقان مغناطیسی غیرفعال برای عملگر چرخ عکس العملی، عملگری که برای تغییر و کنترل وضعیت ماهواره های فضایی به کار می رود، طراحی و با استفاده از نرم افزار کامسول تحلیل شده و عملکرد آن پس از ساخت در حالت های مختلف بررسی شده است. یاتاقان مغناطیسی غیرفعال در چرخ عکس العملی، وقتی روتور از موقعیت مرکزی محور دورانی خارج می شود، نیروی بازگردانی که نتیجه دافعه میان قطب های هم نام مغناطیس های دائمی است را ایجاد می کند و روتور را به موقعیت محور مرکزی هدایت می نماید. ساختار یاتاقان مغناطیسی غیرفعال محوری بر مبنای الزامات فیزیکی و مغناطیسی، طراحی و توزیع چگالی شار مغناطیسی و خصوصیات استاتیک نیرویی یاتاقان با استفاده از شبیه سازی در نرم افزار کامسول برآورد شده و ضریب سفتی از خصوصیات استاتیکی به دست آمده است. انتخاب صحیح چینش ها و استحصال سفتی بالا نقش به سزایی در کاهش توان مصرفی و نگهداری چرخ عکس العملی دارد که در این مقاله به تحلیل و طراحی آن پرداخته شده و ساختار متناسب بر روی آن پیاده شده و نتایج عملکردی دورانی و توان مصرفی آن آورده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی های اجزای محدود نشان دهنده تاثیرات ساختار انباشته مغناطیسی بر روی مشخصات نیرویی و سفتی مغناطیسی یاتاقان بوده و آزمایشات تجربی حاکی از افزایش سرعت دورانی و مومنتوم چرخ عکس العملی در حالت استفاده ترکیبی یاتاقان مغناطیسی غیرفعال و یاتاقان مکانیکی است.

کلیدواژه ها:

Passive Magnetic Bearing ، Magnetic Arrays ، Reaction Wheel Actuators ، Finite Element Analysis (FEM) ، یاتاقان مغناطیسی غیرفعال ، آرایه های مغناطیسی ، عملگر چرخ عکس العملی ، روش تحلیل المان محدود (FEM)