Page 211 - 航空电子传感器技术的研究与应用

Research and Application of Avionics Sensor Technology
航空电子传感器技术的研究与应用

2. 高速大功率高功重比电机技术
大功率、高功率 / 重量比电机是电作动系统的驱动部件，电机的功率重量比
以及输出特性直接影响电作动系统的整体效能。因此大功率高重量比直流无刷电

机的电磁结构的优化方案，高性能绕组成型方案，高性能新材料的利用，电磁和
流体的稳态与暂态热场的分析，电机铁耗、机损、磁钢内涡流损耗分析和低电感
驱动控制技术都是研究重点。
（1）高功重比电机设计技术

高功重比电机高性能的体现在于电磁、流体、热以及性能、体积、质量等
综合权衡后所需要达到的最优结果，因此在设计时需要进行以下 5 个方面的技术
研究。
高性能材料应用研究。进行更高磁能级的硬磁材料应用以及更低损耗的软磁

材料应用研究，以提高电机整体性能、降低损耗、提升效率和功重比。
电磁架构技术研究。研究基于 Halbach 电磁架构下电机理论和数学模型的构
建。这种构型无法从现有商业化设计软件中找寻，需要从最基本的麦克斯韦电磁
场理论出发，推导出新型电磁结构下性能的解析计算方法。

电磁性能与损耗的仿真计算。在奠定电机理论计算模型后，需要进行电磁仿
真以验证电机理论计算的正确性。而对于该磁场结构，无法进行平面化仿真，因
此要进行精确的模拟仿真，必须构建正确的立体场仿真模型。在此模型下，进行
电机电磁场的模拟仿真，验证解析计算的正确性，同时进一步指导电机结构的优

化设计。
暂态流体、电磁场、热场综合分析技术研究。通过分析影响机械功率输出的
敏感因素，并进行优化分析，完成全数学电磁、热、流体综合建模。
电机磁、热、机械结构一体化设计。在上述研究的基础上，进行电机磁、热、

机械结构一体化电机设计研究。高功率密度电机内部电磁场能量密度很高，电机
漏磁、齿槽效应、磁滞涡流效应、饱和效应、温升问题等尤其突出，而且随着中
频逆变电源的采用，逆变器输出谐波分量的存在使得电机内部电磁场分布更加复
杂，这些因素都影响着电机的性能品质。因此必须关注热产生机理，在此基础上

重点研究其分析方法，最终指导电磁机的结构设计。另外对机械功能输出影响因
素进行分析，论证电感电阻等电气指标、磁密分布的电磁指标、磁结构尺寸指标
等，避免出现大功率电动机机械特性偏软的现象，最终达到高性能、小体积、小

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