Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЕКТА 8
1.1 Описание проекта 8
1.2 Выбор типа двигателя 10
1.3 Описание конструкции двигателя 11
Вывод по первому разделу 12
2 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ 13
2.1 Определение основных размеров 13
2.2 Расчет обмотки и магнитопровода статора 16
2.3 Расчет магнитов и геометрии ротора 22
2.4 Расчет магнитной цепи 23
2.5 Расчёт параметров обмотки статора для рабочего режима 29
2.6 Расчёт массы активных материалов 31
2.7 Потери и КПД 32
2.8 Сравнение вариантов с разным числом пар полюсов 33
2.9 Расчет электротяговых характеристик 34
Выводы по разделу 37
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 38
3.1 Обзор пакета Ansys Electronics Desktop 38
3.2 Моделирование в программе Electronics Desktop 39
Выводы по разделу 48
4 СРАВНЕНИЕ С АНАЛОГАМИ 49
Выводы по разделу 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51
ПРИЛОЖЕНИЕ А 53
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 54
ПРИЛОЖЕНИЕ В 59
В последнее десятилетие широкое внедрение электропривода происходит не только в наземном транспорте, но и в авиации. Множество компаний уже предлагают рынку свои серийные модели планеров и легких самолетов с электроприводом. Это Alisport, Schempp-Hirth, Pipistrel, PC-Aero, Yuneec, Авиастроитель и многие другие производители, специализирующиеся на выпуске спортивной легкой и сверхлегкой авиации. Также много частных энтузиастов занимаются разработкой летательных аппаратов с тягой на электродвигателях, как с целью создать собственные компании, так и в качестве хобби. Разработка для авиации электродвигателей с высокими энергоэффективностью и удельной мощностью и является актуальной задачей.
Целью данной работы является разработка авиационного маршевого электродвигателя для легкого планера или дельтаплана. Электродвигатель питается и управляется трехфазным инвертором с амплитудно-частотным модуляцией. Источник бортового питания аккумуляторная батарея.
В данной выпускной квалификационной работой магистра был разработан синхронный двигатель с постоянными магнитами для электропланера. Управление двигателем осуществляется трехфазным амплитудно-частотным преобразователем. Источник питания - блок аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 36 В
Проектирование осуществлялось в два этапа. В результате электромагнитного расчёта, была получена первоначальная геометрия двигателя, определены допустимые электромагнитные нагрузки; были определены параметры обмотки якоря и магнитной цепи. Особенности магнитной цепи синхронных двигателей с дробно-зубцовой обмоткой вызывают затруднения по аналитическому расчету потерь в постоянных магнитах и зубцовых наконечниках. Для учета описанных эффектов необходимо моделирование электромагнитного поля машины методом конечных элементов. Моделирование и оптимизация двигателя производилось в Ansys Electronics Desktop с использование модулей RmXprt и Maxwell. По результатам расчёта построены электротяговые и рабочие характеристики.
Спроектированный синхронный двигатель отвечает всем требованиям проектного задания. Номинальная мощность в крейсерском режиме полета 7000кВт, скорость вращения вала 3500 об/мин. Коэффициент полезного действия в номинальном режиме составил 94%. Габариты электромагнитной системы: наружный диаметр статора 175 мм; осевая длинна с учетом вылета лобовых частей 55 мм. Масса активных материалов 3,77 кг
Перечисленные данные в полной степени подтверждены расчётами и результатами моделирования.
