直升机自动倾斜器用双余度永磁无刷直流电机设计

admin · 发表于 2023-9-30 19:53:26

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雅宝题库解析：
现代武装直升机的作动系统逐步由电作动系统代替传统的机械连杆和液压作动系统来控制飞机的姿态和飞行轨迹。直升机的自动倾斜器是直升机旋翼系统及操纵系统的关键部件。因此，研发具有重量轻、效率高且具备高可靠性、高功率密度的自动倾斜器用电作动系统具有重大的理论意义和实用价值。本课题以适用于28V直流供电体制、自动倾斜器电传作动系统用高功率密度电气双余度无刷直流电动机（Double-Redundant Brushless DC Motor, DRBLDCM）为研究对象，提出了以提高功率密度为目标，基于多物理场分析的电机优化设计方法。并通过此方法对电机方案进行优化设计。论文的主要工作内容和研究成果如下：（1）针对直升机自动倾斜器用电作动系统的若干特性要求，包括系统的体积限制，角加速度，直线最大负载等因素，完成了电作动系统的基本结构设计。并完成了对系统中DRBLDCM的初始设计，包括磁钢材料的选择、定转子结构的设计和额定值的选择。（2）针对DRBLDCM的功率密度优化题目，提出了基于遗传算法、综合多物理场分析的优化设计方法，并通过此方法完成了电机的最终设计。首先，建立DRBLDCM的解析模型，包括等效气隙磁密、定子铁芯损耗和热路模型。在保证电作动系统性能的前提下，利用遗传算法对DRBLDCM加滚珠丝杠结构进行参数寻优，得到了系统重量最轻的方案。最后，通过有限元（FEA）方法对电机的电磁和热性能进行了校核。（3）基于MATLAB中的GUI模块设计出了一款电机性能分析软件。此软件在输入电机的几何参数后，能够通过解析算法计算得到径向充磁内转子式无刷直流电机的基本性能参数，包括气隙磁密波形、额定转速下的反电势波形、电机定子各部分的损耗和温升、槽满率等数据。计算时间短，占用内存少，计算结果与有限元软件计算结果基本相符，可作为电机初步设计时的快速分析软件。（4）完成了DRBLDCM的机械设计和原理样机的加工。并对样机的基本参数和性能曲线进行测试（包括DRBLDCM的空载反电势、T-n曲线）。DRBLDCM测试性能与设计吻合。

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