相比于傳統(tǒng)直升機(jī),電動直升機(jī)具有污染排放少、運(yùn)行噪聲小,運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn),在未來的城市運(yùn)輸和交通中具有良好的應(yīng)用前景。永磁同步電機(jī)具有高效率,高功率密度等優(yōu)點(diǎn),目前被廣泛應(yīng)用于電動汽車與飛機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)。直驅(qū)永磁電機(jī)受到了廣泛關(guān)注,直驅(qū)的驅(qū)動形式可省去變速箱結(jié)構(gòu),降低驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)雜程度和維護(hù)成本,提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性。本文設(shè)計了一臺用于直接驅(qū)動電動直升機(jī)主旋翼的永磁電機(jī)并對其電磁與溫度場特性進(jìn)行了相關(guān)分析研究。本文根據(jù)電動直升機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)與設(shè)計指標(biāo)確定了電機(jī)的設(shè)計要求,提出兩種直驅(qū)永磁電機(jī)設(shè)計方案并對兩類電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹說明,利用差分進(jìn)化算法與有限元分析設(shè)計了一定數(shù)量的候選電機(jī)。對兩類電機(jī)氣隙磁密的特性進(jìn)行了分析,利用有限元軟件對兩類電機(jī)的損耗、效率、轉(zhuǎn)矩脈動和有效質(zhì)量等特性進(jìn)行了分析和對比,確定了最終的電機(jī)設(shè)計方案并作了進(jìn)一步的電磁分析。制作了樣機(jī)并搭建了實(shí)驗平臺,通過實(shí)驗驗證了電機(jī)設(shè)計與分析的正確性。對電機(jī)運(yùn)行時的各主要損耗進(jìn)行了分析計算,建立了樣機(jī)的有限元溫度場計算模型,對電機(jī)中一些復(fù)雜部件進(jìn)行了等效建模,通過經(jīng)驗公式對重要對流換熱系數(shù)進(jìn)行了估算;利用實(shí)驗設(shè)計的思想...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
    一、縮略詞
    二、基本符號與名稱
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 電動直升機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.3 電動飛機(jī)驅(qū)動電機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.4 高轉(zhuǎn)矩密度直驅(qū)永磁電機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.5 電機(jī)電磁-熱耦合分析研究現(xiàn)狀
        1.5.1 電機(jī)電磁場計算方法
        1.5.2 電機(jī)溫度場計算方法
        1.5.3 電機(jī)電磁-熱耦合分析方法研究現(xiàn)狀
    1.6 本文主要研究內(nèi)容
第二章 電動直升機(jī)主旋翼直驅(qū)永磁電機(jī)運(yùn)行特性研究
    2.1 電動直升機(jī)主旋翼驅(qū)動電機(jī)設(shè)計與方法
        2.1.1 驅(qū)動電機(jī)設(shè)計要求
        2.1.2 差分進(jìn)化算法簡介
        2.1.3 基于差分進(jìn)化算法的電機(jī)優(yōu)化設(shè)計
    2.2 分?jǐn)?shù)槽集中繞組表貼式永磁同步電機(jī)
        2.2.1 電機(jī)結(jié)構(gòu)分析
        2.2.2 電機(jī)繞組磁動勢分析
        2.2.3 電機(jī)氣隙磁密分析
    2.3 定子分段式表貼式永磁同步電機(jī)
        2.3.1 電機(jī)結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 電機(jī)運(yùn)行特性分析
        2.3.3 集成模塊化電機(jī)運(yùn)行分析
    2.4 電機(jī)矢量控制策略
    2.5 候選電機(jī)特性對比分析
        2.5.1 候選電機(jī)運(yùn)行特性對比分析
        2.5.2 候選電機(jī)有效質(zhì)量對比
    2.6 電機(jī)設(shè)計方案與實(shí)驗
        2.6.1 電機(jī)方案與電磁特性
        2.6.2 實(shí)驗驗證
    2.7 本章小結(jié)
第三章 電動直升機(jī)主旋翼直驅(qū)永磁電機(jī)電磁-熱耦合分析
    3.1 電機(jī)損耗與熱源
        3.1.1 銅損耗
        3.1.2 鐵芯損耗
        3.1.3 永磁體損耗
        3.1.4 生熱率計算
    3.2 電機(jī)中的熱傳遞與溫度場參數(shù)
        3.2.1 傳熱學(xué)基本原理
        3.2.2 穩(wěn)態(tài)溫度場邊界條件
        3.2.3 電機(jī)鐵芯等效模型
        3.2.4 定子繞組等效模型
        3.2.5 對流換熱系數(shù)計算
        3.2.6 氣隙等效模型
        3.2.7 電機(jī)穩(wěn)態(tài)溫度場模型
    3.3 溫度場參數(shù)分析與校正
        3.3.1 實(shí)驗設(shè)計(DOE)簡介
        3.3.2 敏感性分析
        3.3.3 穩(wěn)態(tài)溫度場實(shí)驗與參數(shù)校正
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于電磁-熱耦合計算的電機(jī)最大輸出功率分析
    4.1 損耗隨輸出功率變化分析
    4.2 溫度限制下的電機(jī)最大輸出功率研究
        4.2.1 溫度限制下的電機(jī)最大輸出功率
        4.2.2 改變散熱情況對最大輸出功率的影響
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 本文工作總結(jié)
    5.2 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間研究成果及學(xué)術(shù)論文



本文編號：3761257