水下航行器永磁同步推进电机设计与分析

发布时间：2024-02-07 02:57

　　推进电机作为水下航行器推进系统的关键设备,其设计的好坏直接影响着水下航行器的性能。永磁同步电机具有效率高、功率密度大、运行平稳、宽调速范围、体积小等优点,符合水下航行器推进电机的要求和发展趋势。本文针对水下航行器永磁同步推进电机本体设计问题开展了深入的研究。本文首先研究了永磁同步电机的基本结构、电磁场分析方法,建立了永磁同步电机的数学模型,为接下来的电机设计奠定理论基础。其次分析了水下航行器推进电机的工作环境和性能要求,采用“场路结合”的电磁设计方法合理设计永磁电动机的主要尺寸、永磁体材料及尺寸、极槽配合、绕组尺寸等结构参数,利用基于磁路法的电机电磁计算软件ANSYS-RMxprt进行反复核算,确定电动机电磁设计方案。针对永磁同步电动机转矩脉动大、永磁体耗用量大、效率有待提升的不足,利用“田口法”开展了降低永磁同步电动机转矩脉动、降低永磁体用量和提升效率的电机多目标优化设计研究,根据多目标优化结果调整永磁同步推进电机的初始值,确定本设计的优化方案。最后借助电机电磁场有限元仿真软件ANSYS-Maxwell建立水下航行器永磁同步推进电机有限元模型,分析研究了电机空载时静磁场分布、齿槽转矩...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?Ｍｏｄｅｌ－１０６０型号推进器??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｒｕｓｔｅｒ?ｏｆ?Ｍｏｄｅｌ－１０６０??

图１．１?Ｍｏｄｅｌ－１０６０型号推进器??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｒｕｓｔｅｒ?ｏｆ?Ｍｏｄｅｌ－１０６０??美国一家专门致力于水下航行器推进器生产和竞争力，自１９８５年以来该公司推出超过８０００

图1.2自主水下航行器SentryFig.1:2ALTVSemay

水下航行器永磁同步推进电机设计与分析无刷直流电机，可以提供２．１ｋｇｆ￣２３０ｋｇｆ范围的推力，ｋＷ，其中与本设计功率等级相近的推进器为Ｍｏｄｅｌ－１０－１０６０采用无刷直流电机作为推进电机，输出功率为２．２向推力和３０ｋｇ的反向推力，长度为２９．６ｃｍ，螺旋桨直量为６．６ｋｇ？....

图１．３远程遥控航行器Ｊａｓｏｎ／Ｍｅｄｅａ??Ｆｉｇ．?１．３?ＲＯＶ?Ｊａｓｏｎ／Ｍｅｄｅａ??－３－??

?分产品采用的无刷直流电机，可以提供２．１ｋｇｆ￣２３０ｋｇｆ范围的推力，功率等级从??１２５Ｗ到１４．０ｋＷ，其中与本设计功率等级相近的推进器为Ｍｏｄｅｌ－１０６０。如图１．１??所示，Ｍｏｄｅｌ－１０６０采用无刷直流电机作为推进电机，输出功率为２．２ｋＷ，可以提??供４８ｋｇ....

图２．２交流绕组类型??Ｆｉｇ．?２．２?Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?ＡＣ?ｗｉｎｄｉｎｇ??

［３Ｇ］。交流电机绕组分类有多种形式，按定子绕组的槽内线圈层数与绕法分类，交??流电机绕组主要有如图２．２形式。??交流绕组??单层绕组?单双层混合绕组?双层绕组??＾?ｆｔ?＾?Ｉ?叠，２??式?式式会?式式?ｋ??图２．２交流绕组类型??Ｆｉｇ．?２．２?Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎ....

本文编号：3896645