新型铁基非晶合金航空永磁同步电动机及控制系统的制作方法

技术特征：

1.新型铁基非晶合金航空电动机，其特征在于，包括定子(1)、定子铁芯、绕组(2)、转子(9)、机座(8)、端盖(7)、梯形开槽(10)；所述定子(1)设置有梯形开槽(10)，所述定子(1)铁芯安装在机座(8)上，所述绕组(2)安装在定子(1)的梯形开槽(10)内，所述转子(9)包括轴(3)、转子骨架(4)、永磁体(6)、磁轭(5)；所述磁轭(5)放置在转子骨架(4)的槽内，并用硅胶粘合，所述永磁体(6)放置在磁轭(5)的槽内，并用硅胶粘合；所述转子(9)安装在定子(1)内，所述转子(9)通过轴承与端盖(7)固定连接；所述永磁体(6)设置成环形瓦片状样式且所述永磁体(6)设置在转子(9)的表面；所述定子铁芯与所述转子(9)之间设置有缝隙；所述端盖(7)设置在机座(8)的端面上。

2.根据权利要求1所述的新型铁基非晶合金航空电动机，其特征在于，所述定子(1)采用2605SA1型铁基非晶合金材料。

3.根据权利要求1所述的新型铁基非晶合金航空电动机，其特征在于，所述绕组(2)采用成型线圈绕组。

4.根据权利要求1所述的新型铁基非晶合金航空电动机，其特征在于，所述永磁体(6)采用NdFeB型钕铁硼永磁体，且在所述定子(1)上采用表贴式安装。

5.根据权利要求1所述的新型铁基非晶合金航空电动机，其特征在于，所述轴(3)选用34CrMo4钢制成，所述转子骨(4)架选择T351铝棒材料制成，所述磁轭(5)选用DW470-50硅钢片制成。

6.根据权利要求1所述的新型铁基非晶合金航空电动机，其特征在于，所述机座(8)、端盖(7)均选用6082型航空铝材制成。

7.根据权利要求1所述的新型铁基非晶合金航空电动机的控制系统包括：

步骤1：确定电动机性能参数；如表一所示：

名称指标电动机类型铁基非晶合金水磁同步电动机额定功率30kW额定转速3200r/min极对数20相数三相绕组连接方式14Y2额定转矩90N·m最大转矩120N·m散热方式对流风冷

表一：动机性能参数；

步骤2：确定电动机结构参数；如表二所示：

表二：电动机结构参数；

步骤3：控制系统分析；根据电动机的结构参数，利用ANSYS Maxwell软件中的RMxport模块对铁基非晶合金电动机进行瞬态场、静态场的有限元建模与求解，分析电动机空载起动和额定运行时场量分布、磁电流、力矩、损耗；

所述步骤3还包括：

步骤3.1：建立电动机模型；根据电动机的结构参数，在RMxprt模块里快速确定电动机的电磁及结构设计，然后导入到ANSYS Maxwell 2D中建立二维有限元仿真模型，最后运用瞬态求解器分析电动机的动态特性；

步骤3.2：网格剖析；选用Maxwell软件，对电机的静态场和瞬态场进行从内到外、从疏到密的网格剖分，从而得到电机的静态场和瞬态场的工况特性；

步骤3.3：设置电动机外部控制电路；电动机外部控制电路采用三相桥式星型接法的逆变器结构，三相六状态控制；在Maxwell Circuit Editor编辑模块中完成对外部控制电路的设置，包括：转子电角度、脉冲宽度和功率器件导通顺序设置；

确定转子电角度，在每个电周期内，转子电角度α_p可表示为如公式(1)所示：

α_P＝360°/P (1)

其中P为极对数，由电动机设计参数可知电动机极对数为20，因此转子电角度β_P＝360°/20＝18°

确定脉冲宽度，脉冲宽度就是每个电周期中每相导通的电角度α_w，按120°导通设计，单相导通的电角度可表示为如公式(2)所示：

确定功率器件导通顺序，该电动机外部控制电路采用三相桥式星型接法的逆变器结构，三相六状态控制，因此，每个状态之间的换相延迟时间如公式(3)所示：

式中α_d为换相延迟时间，即功率管状态换相延迟时间。

初相角这里的初相角是指A相反电势的初相角，因此对应于A+，C-，B+，A-，C+，B-的电角度α_w依次为7.5°，22.5°，37.5°，52.5°，67.5°，82.5°；

步骤3.4：电动机的动态特性，使用电动机的1/4模型进行计算，可以节省运算资源。