全電飛機驅(qū)動用五相永磁同步電機研究.pdf

1、全電飛機是以電能替代其他形式次級能源的飛機,是未來飛機發(fā)展的必然趨勢。小型全電飛機直接采用電機驅(qū)動,驅(qū)動電機的性能對飛機的動力性、舒適性和安全性有決定性影響,是最重要的動力裝置。
　　由于工作在低溫、低氣壓、低濕度、強對流、強光照的高空環(huán)境,加之以緊湊的整機結(jié)構(gòu),全電飛機驅(qū)動用電機有很多特殊要求,在設(shè)計過程中必須根據(jù)這些要求對電機的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。本文針對全電飛機驅(qū)動用電機進行了以下研究:
　　參照斯洛文尼亞的TaurusEl

2、ectroG2全電飛機的性能要求與飛機電氣標(biāo)準(zhǔn),對電機的特性進行分析,確定了電機應(yīng)為低速高功率密度電機,轉(zhuǎn)速2200rpm以下,額定功率密度2kW/kg,頻率300-400Hz,且任何條件下電機溫度都低于100℃。
　　研究了不同的鐵芯材料對電機的功率密度的影響,提出依據(jù)材料飽和磁密與密度比值選擇材料有利于提高電機的功率密度。分析了不同的相數(shù)對電機系統(tǒng)的功率密度、容錯性能和效率的影響,確定兼顧各項性能的最優(yōu)相數(shù)為五相。根據(jù)電機頻率

3、要求,確定了電機的極數(shù),并分析了不同極槽配合對電機的繞組系數(shù)、諧波次數(shù)等的影響,以功率密度最大為標(biāo)準(zhǔn),選取了18極20槽極槽配合。綜合以上研究,選以1J22為鐵芯材料,進行了電機設(shè)計和仿真分析。
　　對比研究了飛機電機可能的冷卻型式的優(yōu)缺點和適用范圍,根據(jù)電機工作時與飛機外部空氣接觸的特點確定了迎面氣流冷卻方法。分析了電機在飛機工作的不同階段的功率需求,在此基礎(chǔ)上,采用簡易計算法對電機的冷卻氣體流量進行了估計,并通過有限元仿真的方

4、法分析了電機在不同飛行速度和海拔高度下的溫升,對簡易計算的結(jié)果進行了校核,兩種方法誤差在5％以內(nèi)。
　　進行了電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,并通過有限元仿真對電機的軸和端蓋等關(guān)鍵部件的機械強度和安全系數(shù)進行了校核。
　　研究了電機可靠性測試的不同方法的特點和對測試工況的要求,針對加速壽命試驗,引入了雨流計數(shù)技術(shù),結(jié)合電機的實際工況,提出了測試工況的編制方法和流程以及加速比的計算方法,給出了編制實例并與傳統(tǒng)評估方法進行了對比分析,證明了該方