【摘 要】
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一体化电力作动器(Integrated Electrical Actuator，简称IEA)取代传统液压作动器是航空航天及兵器领域功率电传(Power-ByWire，简称PBW)的重要特征之一，永磁同步电机以其结构简单
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一体化电力作动器(Integrated Electrical Actuator，简称IEA)取代传统液压作动器是航空航天及兵器领域功率电传(Power-ByWire，简称PBW)的重要特征之一，永磁同步电机以其结构简单、效率高、重量轻、体积小等优点，已经成为IEA系统的关键执行元件。但传统永磁同步电机又是IEA系统中故障高发环节，当其发生故障时，系统将不能正常运行。因此，本文围绕高性能、高可靠性且具有容错功能的多余度永磁同步电机本体设计展开研究。 论文通过对现有余度电机本体进行分析和研究，为克服其转矩脉动大、余度间热隔离差以及余度间电磁耦合强等缺点，设计了一种新型结构的双余度盘式无铁芯永磁同步电机。此电机具有以下优点： (1)电机定子无铁芯和齿槽，不会产生由铁芯和齿槽引起的转矩脉动，不存在铁耗，能够有效提高电机效率； (2)两个余度实现了完全的物理隔离，保证了两个余度间良好的热隔离，降低了两个余度间的电磁耦合。 论文以盘式永磁电机的工作原理为基础，详细分析了盘式永磁同步电机的电磁关系。以一台2*100W双余度盘式无铁芯永磁同步电机为例，设计了该电机的磁路、主要尺寸、绕组方式、线圈匝数等主要电机参数。同时，用有限元分析软件Maxwell分析了不同形状永磁体和不同极弧系数下的气隙磁场分布曲线，在保证气隙磁场具有良好正弦度的情况下，确定出了永磁体最合理的形状和对应的极弧系数。根据优化后的电机参数，对双余度盘式无铁芯永磁同步电机的静态磁场、反电动势、损耗等进行了仿真分析。仿真结果表明，所设计的双余度盘式无铁芯永磁同步电机满足设计要求。 最后，研制出了双余度盘式无铁芯永磁同步电机实验样机，对电机进行了空载实验和负载实验。实验结果表明，本文设计的双余度盘式无铁芯永磁同步电机满足设计要求，达到了预期目的，进一步验证了设计的合理性和可行性。
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