胡 岩，任双华，韩 怀

(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁 沈阳 110870)

深海推进用充油式无刷直流电机的设计

胡 岩，任双华，韩 怀

(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁 沈阳 110870)

设计了一种深海推进用6 kW充油式永磁无刷直流电机。介绍了充油式永磁无刷直流电机的结构特点，研究了电机主要尺寸的计算方法，电磁负荷的选取，定转子的结构特点及设计方法，永磁体的设计方法。根据深海潜水器的技术要求用等效磁路法初步确定永磁无刷直流电机的基本参数，再使用Ansoft Maxwell 2D建立了电机的二维有限元分析模型，分析电机在空载与额定负载情况下的性能。最后，分析了电机的齿槽转矩，给出了降低齿槽转矩常用的几种方法。

无刷直流电机；等效磁路法；有限元分析；齿槽转矩

Abstract:A 6 kW oil-filled permanent magnet brushless DC motor is designed. In this paper,the structure characteristics of oil-filled BLDC motor is presented;the calculation method of motormain dimensions is caculated; the selection of electromagnetic load, the structure characteristics and design method of the stator and rotor;the design method of the permanent magnet is studied. The basic parameters of the BLDC motor are determined by the equivalent magnetic circuit method according to the technical requirements. Then the finite element analysis model of the motor is established in Ansoft Maxwell 2D. The performance of the motor under the no-load and rated load condition is analyzed. Finally, it analyzes the cogging torque of the motor and presents several methods of reducing it.

Keywords：brushless DC motor; equivalent circuit method; finite element analysis; cogging torque

电机推进器作为深海潜水器的动力核心部件，其所用电机性能的优劣直接影响深海潜水器的运行性能与续航能力。由于深海潜水器的特殊工作环境，在设计推进电机时应注意如下五方面的要求：①密封性。海水具有很强的导电性，因此电机必须有严格的密封措施，不仅有静密封，在电机转轴伸出端也要有动密封装置。②耐压性。海底几km深度会产生几十MPa的高压，对电机形成严峻的考验。目前常用的措施是采用充油式压力平衡器来消除电机内外的压力差。③耐腐蚀性。海水具有强腐蚀性，电机结构上与海水相接触的部分必须采用抗腐蚀材料，如钛合金等。④功率密度高。推进电机的功率密度高可以减小深海潜水器的重量与体积，有利于减小在水中航行的阻力，也有利于续航能力的提高。……