磁悬浮控制力矩陀螺高速电机绕组涡流损耗计算及热分析

作     者：韩邦成 彭松 贺赞 刘旭 张旭 HAN Bang-cheng;PENG Song;HE Zan;LIU Xu;ZHANG Xu

作者机构：北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191 

基　　金：北京市自然科学基金资助项目(No.4191002) 国家重点研发计划民用航天资助项目(No.2016YFB0500804) 国家自然科学基金资助项目(No.61573032,No.51925501) 北京市科技计划资助项目(No.Z171100002217008) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2020年第28卷第1期

页      码：130-140页

摘      要：为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升,需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s,额定转速12000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象,首先分析了电机绕组涡流产生原理,采用了一种解析法和有限元法结合的方法,推导并计算了高速电机绕组涡流损耗。然后,建立了陀螺三维有限元模型,在已知陀螺各部件损耗的基础上进行了热分析,得到了温度仿真分布。最后,设计了陀螺样机温升实验进行验证。仿真分析得知高速电机定子温度最高,定子绕组温度为40.3℃。温升实验测得电机定子温度为41.6℃,与理论值误差为3.1%。这相比未考虑绕组涡流损耗时的热分析,精度提高了3.7%。考虑了绕组涡流损耗的热分析预测温升更加准确,这对于优化磁悬浮控制力矩陀螺的热设计有重要意义。

主 题 词：磁悬浮控制力矩陀螺 永磁无刷直流电机 涡流损耗 有限元 热分析 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/OPE.20202801.0130

馆 藏 号：203889810...