航空电动活门应用稀土永磁无刷直流电动机可靠性研究

摘要

航空领域电动活门要求驱动机构质量轻、体积小、可靠性高，因此稀土永磁无刷直流电机（BLDCM）便成为首选的驱动结构。
　　本文在介绍稀土永磁无刷直流电机原理的基础上，对电机的常见结构、通电方式和驱动类型等相关内容作了深入的探讨，同时紧扣应用要求，进行了稀土永磁无刷直流电机的电磁设计。从驱动电路和电机本体两方面较深入地分析了稀土永磁无刷直流电机的常见故障，重点研究了航空电动活门用稀土永磁无刷直流电机的故障模式及影响分析，以此为基础开展了电机的可靠性设计。
　　针对设计使用的稀土永磁无刷直流电机，论文运用三种应力分析法和一种相似产品法预计了电机的可靠性。应力分析法一：根据电机转速和电机应用环境两个因素得出电机可靠性的估算结果；应力分析法二：根据电机工作环境温度这一因素，并设定绕组和轴承的寿命分布都为威布尔分布，得出电机可靠性的结果；应力分析法三：根据电机的受力情况预估其对可靠性的影响；相似产品法：根据稀土永磁无刷直流电机相似且已有成熟的可靠性数据来预估电机的可靠性。在应用相似产品法的过程中，提出对励磁线圈采用非工作贮备系统的模型，大大提高了电机的可靠性，这些方法的综合应用在工程上具有一定的实用价值。
　　最后在Matlab7.0环境下建立了两相导通星形三相六状态稀土永磁无刷直流电机动态数学模型，对设计参数的合理性进行了验证，并针对航空产品的环境条件，对稀土永磁无刷直流电机进行了可靠性试验，实验结果显示设计电机符合设计指标要求，达到了预定目标的要求。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 课题研究的主要内容

2.1 无刷电机基本结构

2.2 无刷直流电动机工作原理及基本参数计算公式

2.3 无刷电机的设计方法

第三章 可靠性主要度量指标和典型模型预备知识

3.1 可靠性分析的基本理论

3.2 可靠性的主要度量指标

3.3 系统的典型可靠性模型

3.4 基本可靠性模型和任务可靠性模型

第四章 无刷直流电动机的可靠性改进设计

4.1 无刷直流电机常见故障

4.2 无刷直流电机可靠性改进设计

第五章 无刷直流电动机可靠性预计

5.1 无刷直流电机可靠性模型

5.2 无刷直流电机可靠性预计

第六章 无刷直流电机仿真

6.1 无刷直流电动机本体数学模型

6.2 大功率逆变器动态模型

6.3 航空电动活门用无刷直流电动机的动态仿真

6.4 直流母线滤波

第七章 无刷直流电机的可靠性试验

7.1 电机的基本性能试验

7.2 电机的可靠性试验

第八章 结论

致谢

参考文献

附 录

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