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: 刘旭 张旭 彭松 贺赞 韩邦成
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 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
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 130-140
• 页数: 11页
• 分类号: TP394.1|TH691.9
• 字数: 4813字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20202801.0130

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200N·m·s,额定转速12000r/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.