全電飛機(jī)驅(qū)動(dòng)用五相永磁同步電機(jī)研究.pdf

1、全電飛機(jī)是以電能替代其他形式次級(jí)能源的飛機(jī),是未來(lái)飛機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。小型全電飛機(jī)直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能對(duì)飛機(jī)的動(dòng)力性、舒適性和安全性有決定性影響,是最重要的動(dòng)力裝置。
　　由于工作在低溫、低氣壓、低濕度、強(qiáng)對(duì)流、強(qiáng)光照的高空環(huán)境,加之以緊湊的整機(jī)結(jié)構(gòu),全電飛機(jī)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)有很多特殊要求,在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須根據(jù)這些要求對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。本文針對(duì)全電飛機(jī)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)進(jìn)行了以下研究:
　　參照斯洛文尼亞的TaurusEl

2、ectroG2全電飛機(jī)的性能要求與飛機(jī)電氣標(biāo)準(zhǔn),對(duì)電機(jī)的特性進(jìn)行分析,確定了電機(jī)應(yīng)為低速高功率密度電機(jī),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(jī)溫度都低于100℃。
　　研究了不同的鐵芯材料對(duì)電機(jī)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(jī)的功率密度。分析了不同的相數(shù)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的功率密度、容錯(cuò)性能和效率的影響,確定兼顧各項(xiàng)性能的最優(yōu)相數(shù)為五相。根據(jù)電機(jī)頻率

3、要求,確定了電機(jī)的極數(shù),并分析了不同極槽配合對(duì)電機(jī)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(jìn)行了電機(jī)設(shè)計(jì)和仿真分析。
　　對(duì)比研究了飛機(jī)電機(jī)可能的冷卻型式的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,根據(jù)電機(jī)工作時(shí)與飛機(jī)外部空氣接觸的特點(diǎn)確定了迎面氣流冷卻方法。分析了電機(jī)在飛機(jī)工作的不同階段的功率需求,在此基礎(chǔ)上,采用簡(jiǎn)易計(jì)算法對(duì)電機(jī)的冷卻氣體流量進(jìn)行了估計(jì),并通過(guò)有限元仿真的方

4、法分析了電機(jī)在不同飛行速度和海拔高度下的溫升,對(duì)簡(jiǎn)易計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了校核,兩種方法誤差在5％以內(nèi)。
　　進(jìn)行了電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并通過(guò)有限元仿真對(duì)電機(jī)的軸和端蓋等關(guān)鍵部件的機(jī)械強(qiáng)度和安全系數(shù)進(jìn)行了校核。
　　研究了電機(jī)可靠性測(cè)試的不同方法的特點(diǎn)和對(duì)測(cè)試工況的要求,針對(duì)加速壽命試驗(yàn),引入了雨流計(jì)數(shù)技術(shù),結(jié)合電機(jī)的實(shí)際工況,提出了測(cè)試工況的編制方法和流程以及加速比的計(jì)算方法,給出了編制實(shí)例并與傳統(tǒng)評(píng)估方法進(jìn)行了對(duì)比分析,證明了該方