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| 飞机刹车用双余度无刷直流电动机的研究(zxj) |
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摘要：以全电电机刹车用双余度无刷直流电动机为研究对象，借助Ansoft软件对电机磁路进行分析计算，优化结构参数，并对其进行性能仿真。重点论述了确保无刷余度电机性能****的调试关键技术。经过样机性能测试与设计相符，满足使用要求一关键词：双余度无刷直流电动机；有限元分析；性能仿真；调试关键技术0 引 言随着全电飞机技术的发展，淘汰液压刹车系统、研制全电刹车作动机构已成为必然趋势。电力电子及控制技术的进步，使得电刹车系统的实现成为可能。
永磁无刷直流电动机以体积小、重最轻、效率高，被机载没备研发机构视为电刹车作动系统的****执行机构。而余度无刷电动机的应用为要求高可靠性的电刹车作动系统奠定了良好的技术基础。针对特殊型号机种，本文设计了一种双余度无刷直流电刹车电动机”。。通过样机性能测试，余度换向优越，系统运行良好，完全满足使用要求。文章对电动机的磁场计算、建模、性能仿真作了详细论述。刘余度换向技术及调试关键进行了重点分析和词论。经过对样机性能的综合测试验证了设计、仿真的准确。
1双余度无刷直流电动机原理1．1结构组成本文采用的双余度稀土永磁无刷直流电动机，定予由两套对称绕组构成，两组独立霍尔器件，共用一个稀土永磁转子。图1为样机实物照片，图2为结构框图。组构成，采用双Y形接法，两套定子绕组在电路上是独立的，但彼此间存在磁场耦合，两套绕组间存在互感。绕组关系如图3所示。
控制时采用120。PwM脉宽调制驱动，每60。触发一次换相，两套定子绕组分别由两套逆变器供电，第二套绕组在空间上滞后第一套绕组30。电角度，在控制上第二套逆变器的供电电流应滞后于第一套30。
电角度。其磁场的关系在两个余度分别独立l丁作时与双余度合成工作时的示意图如图4所示。
2磁场有限元分析2．1数学模型使用有限元分析可以通过计算矢量磁位A来确定磁通。非线性泊松方程式：
式中，V为磁阻(它和定转子相互位置、磁通密度有关)，J为电流密度。
数学解算的边界条件：
式中，R为所考虑的z—y平面中二维元场的区域。
第一个积分表尔在R区域内储存的磁能，第一二个积分给出了位于R区域内输入能量。
。系统能量为储存的磁能量和电网输入能量差值在体积E的积分，能量函数F(A)对矢量磁位A的偏微分值，在R区域内应为零。
计算程序的数学处理需要把R区域的二维元场分解成为大小和方向可变的=角形单元，其变化规律由矢量磁位A来确定。应用Anson软件Hf对此进行数学解算，使用零矢量磁位并使其强制在合格的网点上。
2．2磁路有限元解算双余度电机磁路设计应用Anson软件，其中磁力线的分布、磁密取值合理与否，取决于磁场回路的结构』t寸。图5、图6卣观表明了Anson软件复算过程中磁力线和磁密的取值分布结果。图5为磁力线分布图，图6为磁密布分布图。
2．3磁路解算数据电机的定子外径为57 mm，定子内径为35 mm，极对数为2，槽数为24，转子外径为33 mm，转子内径为13 mm，有效长度为72 mm，磁钢厚为3．5mm。定子齿磁密为15658 Gs，定子轭磁密为11288 Gs，转子轭磁密为8990 cs，平均气隙磁密为5962 Gs．3样机性能仿真、测试结果3．1仿真波形由仿真波形图7～图10反映出：单双余度反电势波形相同，而单余度电机运行效率远低于双余度。所以在设汁时优先考虑单余度功率须满足系统长时间运行，即双余度额定运行需留余量。3．2样机测试结果由样机实测波形图11、图12_几J以看出：双余度电机A、B组传感器位置均需在****状态，即两余度线电压均接近理想方波，这时空载电流为最小。在样机测试中A余度波形接近理想方波，在电压270 V、转速为9500 r／m_n对应较小的空载电流为88 n1A；而B余度波形畸变很大，在电压270 V、转速为9500 r／minX,r应较大的空载电流为210 mA。
3．3电一眭能电性能测试结果为：额定电压Un=270 V，额定转矩nN7000 r／m_n，额定转矩TN=0 8 Nm，额定输出功率Pn=560 w，空载转速H=9500 r／min。
4结语合理的电机结构和优越的性能来自于磁路、电性能仿真及设计经验的有机结合，缺一不可。
无刷直流电动机要消除换向转矩波动，设计巾的苗‘要原则要确保相电势电角度平顶宽度≥120。。
无刷直流电动机运行性能优、劣，直接敏感于传感器位置。调试中的重要标志是电动机的空载电流最小或电压波形接近理想方波。 |
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