低氣壓永磁無(wú)刷直流力矩電機(jī)物理場(chǎng)研究.pdf

1、無(wú)刷直流力矩電機(jī)作力矩電機(jī)的一種,既具有有刷直流力矩電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制方便的特點(diǎn),同時(shí)又因?yàn)槭怯来朋w勵(lì)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(chǎng)合例如吊艙、飛行平臺(tái)等工作在低氣壓環(huán)境下的系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
　　隨著無(wú)刷直流力矩電機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,對(duì)于無(wú)刷直流力矩電機(jī)的相關(guān)物理場(chǎng)的研究就顯得越來(lái)越重要。無(wú)刷直流力矩電機(jī)一般都具有較高的電磁負(fù)荷,因此造成損耗較大,使得電機(jī)的發(fā)熱比較嚴(yán)重。而力矩電機(jī)

2、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩也決定了對(duì)轉(zhuǎn)子、軸承的機(jī)械強(qiáng)度要求較高。因此本文針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行以下研究工作:
　　首先,針對(duì)給定的電壓、損耗、轉(zhuǎn)矩等設(shè)計(jì)指標(biāo),設(shè)計(jì)了無(wú)刷直流力矩電機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)。用有限元的方法分析了電機(jī)在空載情況下的電磁場(chǎng),并在方波和正弦波驅(qū)動(dòng)兩種情況下的電機(jī)的額定工作情況的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了仿真,對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行了探討
　　其次,由于電機(jī)是要在脫離地面的環(huán)境下工作,因此電機(jī)

3、的減重問(wèn)題就很重要,針對(duì)這個(gè)問(wèn)題電機(jī)的轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)成了中空的特殊結(jié)構(gòu),便于和其他機(jī)械配件相連接,可以使整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的體積大大減小。但是對(duì)于這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)則必須考慮其能夠承受的機(jī)械強(qiáng)度,由于力矩電機(jī)本身的輸出力矩較大,因此轉(zhuǎn)子承受的力也較大,需要對(duì)轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果,再對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化,對(duì)轉(zhuǎn)子各個(gè)部分進(jìn)行減重,使轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)最優(yōu)化。
　　再次,針對(duì)電機(jī)的電磁負(fù)荷較高,對(duì)電機(jī)在額定工作狀態(tài)下

4、的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,包括電機(jī)在空氣中的溫度場(chǎng)和真空中的溫度場(chǎng)。分別建立了電機(jī)在空氣中和真空中的溫度場(chǎng)的有限元仿真模型,得出損耗的基礎(chǔ)上,對(duì)電機(jī)的穩(wěn)定溫升進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)得到的結(jié)果和電機(jī)各部分的材料特性探討電機(jī)是否可以在實(shí)際的工作環(huán)境下正常運(yùn)行。
　　最后,在制造出電機(jī)樣機(jī)后,對(duì)電機(jī)的電磁性能和溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證仿真的結(jié)果是否正確。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以對(duì)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),既有利于電機(jī)進(jìn)行下一輪的優(yōu)化,又為以后的電機(jī)設(shè)