低氣壓永磁無刷直流力矩電機物理場研究.pdf

1、無刷直流力矩電機作力矩電機的一種,既具有有刷直流力矩電機的結構簡單,控制方便的特點,同時又因為是永磁體勵磁,磁能密度較大,體積較小,控制精度較高,因此在一些要求較高的場合例如吊艙、飛行平臺等工作在低氣壓環(huán)境下的系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。
　　隨著無刷直流力矩電機的應用越來越廣泛,對于無刷直流力矩電機的相關物理場的研究就顯得越來越重要。無刷直流力矩電機一般都具有較高的電磁負荷,因此造成損耗較大,使得電機的發(fā)熱比較嚴重。而力矩電機

2、轉速較低,則決定了損耗中主要為銅損耗。較小的體積和較大的輸出轉矩也決定了對轉子、軸承的機械強度要求較高。因此本文針對這些問題進行以下研究工作:
　　首先,針對給定的電壓、損耗、轉矩等設計指標,設計了無刷直流力矩電機的電磁結構。用有限元的方法分析了電機在空載情況下的電磁場,并在方波和正弦波驅動兩種情況下的電機的額定工作情況的各項參數(shù)進行了仿真,對設計方案的可行性進行了探討
　　其次,由于電機是要在脫離地面的環(huán)境下工作,因此電機

3、的減重問題就很重要,針對這個問題電機的轉子被設計成了中空的特殊結構,便于和其他機械配件相連接,可以使整個機械系統(tǒng)的體積大大減小。但是對于這種轉子結構則必須考慮其能夠承受的機械強度,由于力矩電機本身的輸出力矩較大,因此轉子承受的力也較大,需要對轉子的應力場進行計算并進行強度校核。根據(jù)應力的計算結果,再對電機轉子的結構進行相關的優(yōu)化,對轉子各個部分進行減重,使轉子的設計最優(yōu)化。
　　再次,針對電機的電磁負荷較高,對電機在額定工作狀態(tài)下

4、的穩(wěn)態(tài)溫度場進行了計算,包括電機在空氣中的溫度場和真空中的溫度場。分別建立了電機在空氣中和真空中的溫度場的有限元仿真模型,得出損耗的基礎上,對電機的穩(wěn)定溫升進行計算,根據(jù)得到的結果和電機各部分的材料特性探討電機是否可以在實際的工作環(huán)境下正常運行。
　　最后,在制造出電機樣機后,對電機的電磁性能和溫度場分布進行了實驗,以驗證仿真的結果是否正確。根據(jù)實驗得出的數(shù)據(jù)可以對電機的實際運行數(shù)據(jù),既有利于電機進行下一輪的優(yōu)化,又為以后的電機設