摘要：平流层飞行器夜间只能依靠蓄电池获得能量,因此,要求其推进电机兼具高效率和高转矩密度的特点。为满足该要求,提出一种电推进用高效轻质永磁同步电机的设计方法。根据电机的螺旋桨负载,建立外转子表贴式永磁同步电机(External rotor surface-mounted permanent magnet synchronous motor,ERSPMSM)轻量化结构的强度和刚度解析模型;基于等效磁网络,建立考虑高频电流谐波影响的ERSPMSM电磁模型,并与轻量化结构的解析模型相结合,进而得到ERSPMSM电磁—结构解析模型;基于该模型,对电机效率和整机质量进行多目标优化,并利用差分进化算法得到帕累托前沿,分析设计参数与优化目标之间的相关性;在帕累托前沿上选择一个解作为电机方案,并通过有限元分析和样机试验,验证了所提出的设计方法的有效性,所设计的10 kW样机重25.7 kg,转矩密度10 N·m/kg,额定效率94%。

摘要：电推进系统采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接驱动螺旋桨为飞机提供所需的动力,由于运行工况的复杂性和强耦合性,其对动态响应和扰动抑制能力提出更高的要求。为了提高系统性能,提出一种线性/非线性自抗扰混合控制方法。在线性扩张状态观测器(linear expanding state observer,LESO)和非线性扩张状态观测器(nonlinear expanding state observer,NESO)参数整定的基础上,设计带权重系数的混合控制策略。该方法有效整合LESO和NESO的优点,通过带桨测试结果验证所提方法的可行性,为工程实践奠定理论基础。