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| 飛機剎車用雙余度無刷直流電動機的研究(zxj) |
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摘要：以全電電機剎車用雙余度無刷直流電動機為研究對象，借助Ansoft軟件對電機磁路進行分析計算，優(yōu)化結構參數，并對其進行性能仿真。重點論述了確保無刷余度電機性能****的調試關鍵技術。經過樣機性能測試與設計相符，滿足使用要求一關鍵詞：雙余度無刷直流電動機；有限元分析；性能仿真；調試關鍵技術0 引 言隨著全電飛機技術的發(fā)展，淘汰液壓剎車系統(tǒng)、研制全電剎車作動機構已成為必然趨勢。電力電子及控制技術的進步，使得電剎車系統(tǒng)的實現成為可能。
永磁無刷直流電動機以體積小、重最輕、效率高，被機載沒備研發(fā)機構視為電剎車作動系統(tǒng)的****執(zhí)行機構。而余度無刷電動機的應用為要求高可靠性的電剎車作動系統(tǒng)奠定了良好的技術基礎。針對特殊型號機種，本文設計了一種雙余度無刷直流電剎車電動機”。。通過樣機性能測試，余度換向優(yōu)越，系統(tǒng)運行良好，完全滿足使用要求。文章對電動機的磁場計算、建模、性能仿真作了詳細論述。劉余度換向技術及調試關鍵進行了重點分析和詞論。經過對樣機性能的綜合測試驗證了設計、仿真的準確。
1雙余度無刷直流電動機原理1．1結構組成本文采用的雙余度稀土永磁無刷直流電動機，定予由兩套對稱繞組構成，兩組獨立霍爾器件，共用一個稀土永磁轉子。圖1為樣機實物照片，圖2為結構框圖。組構成，采用雙Y形接法，兩套定子繞組在電路上是獨立的，但彼此間存在磁場耦合，兩套繞組間存在互感。繞組關系如圖3所示。
控制時采用120。PwM脈寬調制驅動，每60。觸發(fā)一次換相，兩套定子繞組分別由兩套逆變器供電，第二套繞組在空間上滯后第一套繞組30。電角度，在控制上第二套逆變器的供電電流應滯后于第一套30。
電角度。其磁場的關系在兩個余度分別獨立l丁作時與雙余度合成工作時的示意圖如圖4所示。
2磁場有限元分析2．1數學模型使用有限元分析可以通過計算矢量磁位A來確定磁通。非線性泊松方程式：
式中，V為磁阻(它和定轉子相互位置、磁通密度有關)，J為電流密度。
數學解算的邊界條件：
式中，R為所考慮的z—y平面中二維元場的區(qū)域。
第一個積分表爾在R區(qū)域內儲存的磁能，第一二個積分給出了位于R區(qū)域內輸入能量。
。系統(tǒng)能量為儲存的磁能量和電網輸入能量差值在體積E的積分，能量函數F(A)對矢量磁位A的偏微分值，在R區(qū)域內應為零。
計算程序的數學處理需要把R區(qū)域的二維元場分解成為大小和方向可變的=角形單元，其變化規(guī)律由矢量磁位A來確定。應用Anson軟件Hf對此進行數學解算，使用零矢量磁位并使其強制在合格的網點上。
2．2磁路有限元解算雙余度電機磁路設計應用Anson軟件，其中磁力線的分布、磁密取值合理與否，取決于磁場回路的結構』t寸。圖5、圖6卣觀表明了Anson軟件復算過程中磁力線和磁密的取值分布結果。圖5為磁力線分布圖，圖6為磁密布分布圖。
2．3磁路解算數據電機的定子外徑為57 mm，定子內徑為35 mm，極對數為2，槽數為24，轉子外徑為33 mm，轉子內徑為13 mm，有效長度為72 mm，磁鋼厚為3．5mm。定子齒磁密為15658 Gs，定子軛磁密為11288 Gs，轉子軛磁密為8990 cs，平均氣隙磁密為5962 Gs．3樣機性能仿真、測試結果3．1仿真波形由仿真波形圖7～圖10反映出：單雙余度反電勢波形相同，而單余度電機運行效率遠低于雙余度。所以在設汁時優(yōu)先考慮單余度功率須滿足系統(tǒng)長時間運行，即雙余度額定運行需留余量。3．2樣機測試結果由樣機實測波形圖11、圖12_幾J以看出：雙余度電機A、B組傳感器位置均需在****狀態(tài)，即兩余度線電壓均接近理想方波，這時空載電流為最小。在樣機測試中A余度波形接近理想方波，在電壓270 V、轉速為9500 r／m_n對應較小的空載電流為88 n1A；而B余度波形畸變很大，在電壓270 V、轉速為9500 r／minX,r應較大的空載電流為210 mA。
3．3電一眭能電性能測試結果為：額定電壓Un=270 V，額定轉矩nN7000 r／m_n，額定轉矩TN=0 8 Nm，額定輸出功率Pn=560 w，空載轉速H=9500 r／min。
4結語合理的電機結構和優(yōu)越的性能來自于磁路、電性能仿真及設計經驗的有機結合，缺一不可。
無刷直流電動機要消除換向轉矩波動，設計巾的苗‘要原則要確保相電勢電角度平頂寬度≥120。。
無刷直流電動機運行性能優(yōu)、劣，直接敏感于傳感器位置。調試中的重要標志是電動機的空載電流最小或電壓波形接近理想方波。 |
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