多盘式无铁心永磁电机参数设计与电磁仿真
2021-03-22华叙彬
重庆理工大学学报(自然科学) 2021年2期
邓 涛,华叙彬
(重庆交通大学 a.机电与车辆工程学院;b.航空学院,重庆 400074)
无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)是一种动力驱动、无人驾驶、可重复使用的航空器,但存在着由动力导致的续航时间短及最大载重小等问题,制约着无人机的广泛应用[1]。电机作为无人机的动力源,对无人机自重和最大载重有着显著影响,并间接影响续航能力,受到研究人员的关注。
轴向磁通电机(也称盘式电机)气隙呈平面型,磁通沿轴向分布,具有结构紧凑、效率高、功率密度大等[2-5]优点,越来越受到市场的青睐。盘式电机存在多种拓扑结构,根据定转子的数目和相对位置可分为四大类:单定子单转子的单气隙结构、双转子单定子结构、双定子单转子结构以及多盘式结构[6-8]。单气隙结构最为简单,但由于结构不对称,定、转子之间存在单边磁拉力,使得转子固有频率降低,造成电枢变形而影响电机性能[8]。双转子单定子和双定子单转子的双气隙结构产生的磁拉力为零,在一定程度改善了电机性能。而多盘式结构是盘式电机的轴向叠加,增加定转子模块形成多气隙结构,提高了电机的电负荷和功率密度,能满足大转矩直接驱动需要[9]。
为改善无人机驱动系统的功率密度、调速范围和效率,基于轴向磁通电机,提出并设计了三转子双定子的多盘式无铁心永磁同步电机(multidisc coreless permanent magnet motor,MCPMM)。与传统多盘式结构相比,减少1个磁钢盘,省略了中间转子的磁轭部分,不仅轴向尺寸缩短,且机械结构由塑料材料制成减少外侧转子背铁用量,从而降低电机质量,可进一步增加转矩密度。……
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