本文關鍵詞：全電飛機驅動電機輕量化設計與仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全電飛機因次級能源被電能所取代而使得其具有零排放、零燃油的特點,加之其更加高效、可靠性更高等優(yōu)點在近些年引起了許多國家的廣泛關注。驅動電機作為全電飛機最為關鍵的動力源,其性能直接影響全電飛機的性能及可靠性。對全電飛機而言,基于有效載重的要求,需要設計出高功率密度且高效的驅動電機。飛機驅動電機的工作環(huán)境與工況條件特殊,對電機的可靠性提出了更高的要求。由于飛機的載荷條件復雜,電機的載荷水平較常規(guī)電機高,在保證電機可靠性的前提下,如何對驅動電機進行結構優(yōu)化,盡最大限度減輕電機重量,以提高飛機的飛行性能及有效載重也是需要關注的問題。因此,研究全電飛機用驅動電機的輕量化設計方法對全電飛機的推廣具有一定意義。為了對驅動電機的總體方案進行選擇,主要考慮到提高電機功率密度及考慮到工作環(huán)境的特殊性以保證電機可靠性等方面,研究了全電飛機用驅動電機的特殊工作環(huán)境及載荷條件,分析了電機的性能需求,在可適當提高成本的條件下,分析了電機的材料選擇方案。研究表明,為提高電機功率密度及可靠性,2024及1J22材料為基于本文的工況條件下的結構材料,且多相分數(shù)槽集中繞組永磁電機為本文的目標設計電機。對驅動電機進行了電磁參數(shù)設計與優(yōu)化,主要考慮到保證電機的功率密度,推導了電機主要結構參數(shù)的計算表達式,建立了電機ANSOFT仿真模型。研究了影響電機功率密度的結構參數(shù),優(yōu)化了電機的功率密度。研究表明,電機在各工作點均滿足電磁指標要求,經電磁優(yōu)化后的電機重量減輕了3.3%,額定點電機功率密度提高了3.1%,電機電磁部分的功率密度最高可達4.79k W/kg。對驅動電機進行了結構設計與優(yōu)化,考慮到輕量化設計與可靠性之間的矛盾,在保證電機可靠性要求的前提下,根據載荷分析,研究了結構輕量化的優(yōu)化方法。采用力學軟件ABAQUS對驅動電機關鍵零部件及整體結構進行了應力場仿真。最終在應力場中設定目標函數(shù),優(yōu)化關鍵零部件的結構,并對優(yōu)化后的驅動電機整體結構進行了強度校核。研究表明,基于載荷工況,對零部件進行關鍵位置減重是適合于本文的結構輕量化方法。優(yōu)化之后的驅動電機整體結構減輕了9.3%,可承受3倍機械過載,電機整體的功率密度最高可達3.08k W/kg。
【關鍵詞】：全電飛機 永磁同步電機 高功率密度 輕量化設計
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V228
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀分析10-17
• 1.2.1 全電飛機研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 飛機高功率密度驅動電機研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 電機輕量化結構設計研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文的主要研究內容17-19
• 第2章 全電飛機驅動電機的需求分析與總體設計19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 全電飛機驅動電機工作條件及影響分析19-20
• 2.3 全電飛機驅動電機工況載荷及性能需求分析20-24
• 2.4 全電飛機驅動電機的材料選擇24-27
• 2.5 全電飛機驅動電機的電磁方案確定27-33
• 2.5.1 電機相數(shù)的確定27-29
• 2.5.2 對稱正弦激勵下多相繞組的磁動勢29-32
• 2.5.3 電機極槽配合32-33
• 2.6 本章小結33-34
• 第3章 全電飛機驅動電機電磁設計與優(yōu)化34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 全電飛機驅動電機的設計34-44
• 3.2.1 五相永磁電機的電磁關系34-36
• 3.2.2 驅動電機主要參數(shù)的確定36-39
• 3.2.3 電機額定點仿真分析39-42
• 3.2.4 電機峰值點仿真分析42-44
• 3.3 電機功率密度的影響因素分析44-45
• 3.4 全電飛機驅動電機的電磁優(yōu)化設計45-48
• 3.4.1 永磁體參數(shù)及氣隙長度對功率密度的影響46
• 3.4.2 其他結構參數(shù)對功率密度的影響46-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第4章 全電飛機驅動電機結構設計與輕量化研究49-65
• 4.1 引言49
• 4.2 驅動電機的結構設計49-53
• 4.2.1 有限元方法的基本原理49-51
• 4.2.2 驅動電機結構輕量化設計與有限元模型建立51-53
• 4.3 關鍵零部件結構優(yōu)化與分析53-61
• 4.3.1 驅動電機輕量化優(yōu)化設計的數(shù)學模型53-54
• 4.3.2 定子結構有限元優(yōu)化54-56
• 4.3.3 心軸結構有限元優(yōu)化56-58
• 4.3.4 機殼結構有限元優(yōu)化58-59
• 4.3.5 前后端蓋結構有限元優(yōu)化59-61
• 4.4 驅動電機整體結構強度計算與分析61-63
• 4.5 本章小結63-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果71-73
• 致謝73

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前1條

1 劉文明;;發(fā)展多電/全電飛機的關鍵技術分析[A];航空安全與裝備維修技術——航空安全與裝備維修技術學術研討會論文集[C];2014年

  本文關鍵詞：全電飛機驅動電機輕量化設計與仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：266967