摘要
自转旋翼飞机是中小型低空载人航空领域的主要飞行设备之一，在军用和民用方面均具有独特的优势。传统的自转旋翼飞机采用燃油发动机进行驱动，其飞机振动噪音大、红外特征明显、环境污染严重等问题十分突出，在实际应用中亟待解决。论文设计一款满足自转旋翼飞机驱动要求的轴向磁通电机，对于自转旋翼飞机优势的发挥无疑具有一定的理论意义和工程应用价值。 首先，介绍了全电动自转旋翼飞机的结构和起飞原理，并根据自转旋翼飞机的技术要求，分别对轴向磁通电机的性能参数及相关尺寸进行计算，在此基础上对电机主要部件结构和电磁方案进行详细设计。 其次，根据初始设计的轴向磁通电机参数，基于电磁场基本理论且利用ANSYSMaxwell软件对轴向磁通电机电磁方案进行仿真验证，分别对轴向磁通电机的三维静磁场、空载反电动势和负载运行特性进行了分析，旨在验证电机的气隙磁密分布和磁通路径是否符合设计要求。随后，对轴向磁通电机齿槽转矩进行优化，分别改变极弧系数和斜极角度进行仿真计算，旨在确定出较为合理的极弧系数和斜极偏移角度。 再次，根据温度场基本理论，分别对轴向磁通电机的热源类型和温度场参数进行分析与计算，然后使用StarCCM+软件对轴向磁通电机温升特性进行分析，固定工况下绕组最高温度为89.0℃，温升为68℃，进一步改进水道，采用波纹型水道结构，旨在降低绕组最高温度。 最后，根据设计要求分别加工电机各个零部件并组装，完成轴向磁通电机样机制作，并建立样机测试实验台，分别对电机空载反电动势、电磁转矩和温升特性进行测试。藉由轴向磁通电机实验和软件分析结果，对照自转旋翼飞机用轴向磁通电机设计指标，证实自转旋翼飞机用轴向磁通电机设计方案的合理可行性。
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