尾桨构型试验台用永磁电机设计及控制

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringThedesignandcontrolofpermanentmotorusedintailrotor’sconfigurationtestrigAThesisinElectricalEngineeringbyJingYanAdvisedbyProf.GeHongjuanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegre

2、eofMasterofEngineeringMarch,2012承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位

3、论文摘要直升机无论在在国防和经济建设都发挥了巨大的作用。直升机尾桨的结构和旋翼类似(无尾桨技术除外)，位于直升机尾梁上，用于平衡直升机旋翼反作用力矩、保证直升机方向操纵性和稳定性的部件。为了提高尾桨的空气动力学性能和效率，降低噪声，需要研制新型的尾桨形式。尾桨构型试验台是进行尾桨性能参数测试的实验平台，本课题的主要任务就是给尾桨构型试验台提供动力，设计拖动试验台运转的电机调速系统。本文首先分析尾桨构型试验台的技术要求，选择永磁同步电机作为驱动电机。然后综述了永磁同步电动机的研究现状和发展前景，分析了永磁同步电动机的设计方法和理论，根据理论设计方法对尾桨构型试验台

4、用的永磁同步电动机进行了电磁设计，并利用基于等效磁路和电路设计软件RMxprt对电机参数进行了计算，验证了电磁设计的正确性。接着利用有限元分析软件，设计优化电机电磁参数，并深入分析了永磁同步电动机气隙磁场，通过对永磁体形状的优化设计，使得气隙磁场更接近于正弦分布。并拓展研究了求解永磁体最优偏心距的数学解算方法，与有限元计算方法相比，大大缩短了计算时间。利用Ansoft和Magnet有限元软件，对电机的稳态参数和齿槽转矩进行了仿真分析，并计算了电机重要参数。最后设计了永磁同步电动机的控制和监控系统也在本文进行了设计，以可编程逻辑器件PLC作为主控制器，编写了PLC

5、控制程序，通过Profibus-DP现场总线与监控计算机进行通讯。上位机监控软件采用VisualC++编写，对系统进行远程操作和监控。系统调试后运行良好。关键词：永磁同步电机，有限元，气隙磁场，远程监控，PLCi尾桨构型试验台用永磁电机设计与控制AbstractHelicoptersplayalargeroleinbothfieldsofnationaldefenseandeconomicconstruction.Ahelicoptertailrotorhasasimilarstructurewitharotorwing,exceptthetail-freete

6、chnique.Thetailrotor,whichisplacedinthetailbeam,isanessentialcomponentusedforbalancingthecounterforcemomentofrotorwingandmakingthedirectionoperableandstable.Inordertoimprovetheaerodynamicperformanceandefficiencyoftailrotorandreducethenoise,itisofgreatimportancetodevelopanoveltailroto

7、r.Tailrotor’sconfigurationtestrigprovidesanexperimentalplatformfortestingperformanceparametersofatailrotor.Thispaperistriedtodesignamotorspeedregulationsystemtoprovideaproperpoweranddragtheoperationofthetestrig.Firstly,thepaperanalyzedallthetechnicaltargetsofthetestrigandchosethealte

8、rnatingcurre