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机电作动器的大量使用已成为多电和全电飞机的发展趋势,随着对航空航天领域机电作动器尺寸、精度及性能要求的提高,滚珠丝杠直线作动器在承载能力、行程寿命、摩擦和效率等方面的问题日渐明显,近年来,滚柱丝杠直线作动器解决了滚珠丝杠直线作动器存在的问题,以其特殊的结构和优越的性能得到广泛应用。永磁同步电机以其高效率、高功率密度和高转矩密度的特点,在航空航天领域得到广泛的应用,其作为滚柱丝杠直线作动器的执行部件,有限的尺寸对电机电磁性能的发挥有极大的限制,永磁同步电机设计的好坏对机电作动器的整体性起决定性作用。本文针对有限的尺寸内最大极限的发挥电机性能,实现电机快速响应性能和平稳性能,设计了一种集成式滚柱丝杠直线作动器用永磁同步电机,为设计特殊结构电机提供理论依据,具有重要意义。本文首先分析了航空航天领域永磁同步电机所面临的问题和关键技术,按照给定的性能指标,确定电机各部件结构和材料。采用解析法计算电机尺寸,分析永磁体和外磁路的等效模型,给出PMSM整体的等效模型,分析主磁导和漏磁导、漏磁系数和空载漏磁系数之间的关系。其次,确定电机仿真流程,采用ANSYS中的RMxprt模块对电机初步建模,在Maxwell 2D的瞬态场中,对电机进行前处理,着重分析空载下电机磁力线分布、磁密分布、相反电势及其谐波含量,分析负载情况下电机的性能,鉴于电机结构的特殊性,在Solidworks中建立电机模型,导入到Maxwell 3D下分析电机的性能。采用解析法分析转动惯量的大小、转矩脉动的影响因素和相电感对电机响应速度的影响。采用参数化扫描的方法对电机的齿槽转矩和快速响应性能进行优化,并采用协同仿真技术将电机与控制部分连接,进行场路耦合仿真,验证电机的整体性能。最后,对样机进行静态性能和动态性能测试。静态性能包括电阻、电感和最高转速的估算,动态测试包括PMSM转速实验、滚柱丝杠直线作动器阶跃响应实验和伺服响应实验,实验表明,本文设计的电机满足快速响应和平稳性的要求。