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作者：傅鹏睿哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

太阳能无人机由于其较高的军事、民用及商用价值,在国际上吸引了较多的关注。为提高太阳能无人机的续航能力和有效载荷承载能力,其推进电机必须实现较高的转矩密度,并需要在不同的工作点均满足较为严苛的效率指标,同时由于高空与地面环... 详细信息

太阳能无人机由于其较高的军事、民用及商用价值,在国际上吸引了较多的关注。为提高太阳能无人机的续航能力和有效载荷承载能力,其推进电机必须实现较高的转矩密度,并需要在不同的工作点均满足较为严苛的效率指标,同时由于高空与地面环境的差异,电机散热和温升情况的校核与分析也愈发重要。本文基于无人机推进的应用背景,对高转矩密度电机的电磁和温升特性展开研究。首先,为快速分析和准确计算电机性能,基于等效磁网络法建立表贴式永磁同步电机的转矩计算模型,结合现有研究中的气隙磁场解析方法拓展等效磁网络模型的应用范围。在对模型的准确性进行验证后,借助该模型分析电磁负荷、极槽配合和磁极结构对转矩密度的影响规律。其次,借助等效磁网络模型对永磁同步电机的损耗和效率进行分析,通过有限元和实验来验证计算结果的准确性。而后借助等效磁网络快速计算的优势,在得到电磁转矩和损耗的基础上,从损耗分配的角度出发,分析总结电机转矩密度对不同工况点损耗和效率的影响规律。并分析在转矩密度与效率的相互关系中电机极数的作用。之后在分析无人机运行空间范围内的环境和相关热物理参数的变化规律的基础上,进行电机的流体场分析。计算电机表面的对流传热系数及其分布情况;并分析在高空环境中大气温度和空气密度对对流传热系数的影响。借助热管样件试验得到低温环境下其导热能力的变化规律,为电机温升分析提供基础。最后,在对电机损耗与散热条件进行分析的基础上,建立电机定子的温度场分析模型,计算高空环境下电机温升,并与实验进行对比。分析热管-翅片散热结构和极槽配合对电机温升的影响。

关键词：永磁同步电机高转矩密度效率对流传热热管温度场

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电推进用高效轻质永磁同步电机的设计方法

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机械工程学报 2023年第8期59卷 181-195页

作者：张新彤张成明李立毅傅鹏睿哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

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 sur... 详细信息

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%。

关键词：外转子表贴式永磁同步电机轻量化结构效率整机质量多目标优化差分进化算法

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基于螺旋桨负载的电推进系统线性/非线性自抗扰混合控制方法研究

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中国电机工程学报 2023年第15期43卷 6064-6074页

作者：张超羽张成明李立毅刘洪臣傅鹏睿哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

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... 详细信息

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。

关键词：电推进系统永磁同步电机螺旋桨负载自抗扰混合控制

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萘油组分的超临界萃取工艺研究

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化学与生物工程 2014年第1期31卷 51-54页

作者：何选明李维陈诚傅鹏睿王春霞武汉科技大学化学工程与技术学院湖北武汉430081

以乙醇为超临界萃取剂,利用恒容升温法对萘油组分中的萘、苊和芴进行超临界萃取工艺研究,对萃余液进行气相色谱检测,通过差量法计算其萃取率和超临界浓度。结果表明,超临界乙醇对萘油组分的萃取具有较好的效果,在萃取温度为270℃、萃取... 详细信息

以乙醇为超临界萃取剂,利用恒容升温法对萘油组分中的萘、苊和芴进行超临界萃取工艺研究,对萃余液进行气相色谱检测,通过差量法计算其萃取率和超临界浓度。结果表明,超临界乙醇对萘油组分的萃取具有较好的效果,在萃取温度为270℃、萃取压力为13MPa时,萃取效果最好;萘、苊、芴3种物质超临界萃取规律明显;萘油组分的超临界乙醇萃取工艺绿色环保,切实可行。

关键词：萘油组分超临界萃取气相色谱检测

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