电动飞行器的动力设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 电动飞行器的动力设计 【摘要】 随着城市交通问题的凸现和科技的发展，新型的交通工具必将逐渐出现，而将飞机和汽车融为一体的汽车飞机一定有着广阔的前景，基于此背景， 我和另外 8位同学组成一个课题小组，设计一个电动飞行器。在任务的配中，本人的任务主要是进行电动飞行器的动力设计，包括电动机和蓄电池。最终给电动飞行器提供可靠动力。 of on I a a of In my is to of to 【关键词】汽车飞机， 电动机，蓄电池。 目录 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1绪论 随着社会工业的高速发展，人们的日常生活越来越离不开汽车，在今天汽车已然实现了工业化流水线生产，这进一步降低了汽车的生产成本，汽车已经深入了生活，在大城市几乎每一个家庭都有汽车，固然人们的交通得到了便利，但是随着地面上的汽车数量急剧上升，城市开始出现了严重的拥堵和城 市污染问题。现如今的汽车往往采用发动机带动，以汽油作为燃料，每天排出大量的尾气加剧了温室效应，而且动力并不稳定，噪声较大，稳定性差。这些已严重影响了人们正常的生活。 但是同时空中却陈显出完全不同景象。人们经常可以看到这样的景象，在无边是蓝天上，偶尔掠过一架飞机，于是在地面交通不堪重负的情况下 ,人们完全可以将目光转向空中。现如今的空中交通仅有飞机，但是航班单价贵，班次少，并且飞机场的位置一般在大城市不易普及，就是如此现有航班依然不能满足人们的需求。 汽车 飞机是一种既可以在地上跑，又可以像飞机一样在空中飞行的交通工具很好的解决了这个问题。在国外汽车飞机凭借其独到的优势，逐渐走进了人们的视野，并且越来越受到了重视。在英文中的翻译有两种即 就是飞行汽车和汽车飞机。 电动汽车飞机相对于普通的交通工具有相当大的优势 （一） 与内燃机汽车相比，它可以避开陆地上堵塞的交通，速度极快的到达目的地，节约能源，减少温室效应和噪音 （二） 与飞机相比，可以比较自由的出行，不受飞机场的约束。减少很多麻烦。 在这种社会背景下，我 们坚信在未来，伴随着电动飞行器的高速发 展，这种特殊，好用的交通工具一定会占用一席之地。 本款电动飞行器设计的原型为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 设计规格为净重两顿，长 4 米，宽 2 米，高 。这种规格设计考虑到普通交通情况考虑，设计得和汽车几乎一样。这样车库与现有道路都可以继续使用，以实现该款电动飞行器陆地上跑的功能。因为基于家庭人口与能源问题的综合考虑，本款飞行器的载重限制为两人。飞行高度暂时选为 300m，如果太高的话，空气可能太过于稀薄，普通的家人可能无法承受，这样就违背了我们为中产家庭设计，旨在解决交通问题的初衷。考虑到一般人的承受能力与安全问题，本设计的电动飞行器设计速度希望可以达到 200KM/00KM/ 国内外发展现状 在科技上领先的欧美有很多公司已经开始尝试了这方面的研究，但是到如今成功的寥寥无几，美国国家航天局研究人员马克甚至说“当你试图融合汽车与飞机时，你得到的是世界上最糟糕的东西：一个笨重的，昂贵的，难以使用的车。” 在这方面美国可谓做出了最突出的 研究工作， 美国专利号为 #2,573,271 1951 的设计由 . 出，他设计了名为 汽车飞机，但 遗憾的 是没有制造出实物。 另一款颇富前景的设计来自于华盛顿州温哥华市的米尔纳 莫托斯公司买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (计的飞车 米尔纳的网站介绍， 一款四门四座飞车，飞行中机翼可以向机身后面折叠，此时宽度同丰田花冠汽车一般大小。它采用两个导管风扇 (安装在汽缸上的螺旋桨，比普通螺旋桨提供更多的推力 )，在 1000英里的飞行里程中速度达到每小时 200 英里。为保持飞车不超过地面速度限制，一台 40 动机负责 地面行驶时使用。据米尔纳 莫托斯公司的网站称，目前正在制造 品原型。 在国内，关于电动飞行器的研究，经过收索暂未发现相关设计书，所以小组内成员只能参考电动汽车设计。慢慢摸索出电动飞行器的相关设计。 市场前景 中国的电池产量第一，但均都出口到了偶欧美国家。同时中国陆地汽车数量众多大大加重了中国的石油 供应，导致油价一路上涨。加重了家庭负担和温室效应。由此可以想见一旦这款飞机上市，将受到怎样的欢迎，因为它不仅解决了出行压力， 并且降低了大家的出行费用，这款电池汽车的设计价仅为 100 万以下。 一：直流电动机的设计 简介 ： 直流电动机具有良好的启动性能和调速特性，过载能力大，因此在启动、调速性能要求较高的场合 ,它是由直流电源供电，把电能转换为机械能，带动各种机械完成机械本身的设计任务。在大型矿井提升机、挖掘机、轧钢机、城市电车等领域，就经常选用直流电动机带动。在自动控制领域中，小容量直 流电机也 显示出了它买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的优势。 1831年，美国科学家亨利利用一个电池、一个电磁铁和一个换向器这些简单的零件构成了一个连续运转的电动机。戴文波特（ 用自己的才学发明了多种电动机，并且在 1837 取得了电动机专利。然而因为当时电力的成本远高于蒸汽成本，这位电动机专家的努力始终没有把电动机普及开来。直到 19世纪 60激原理在发电机中领域被运用了，这才终于使电动机开始普及。经过一代代人的努力，发现了很多关于电机的理论，这使得工程师得以制造出更高效的发电机和电动机。对发电机和 电动机作用原理的可逆性认识，使得直流发电机和电动机在这一时期得到高速发展。 19 世纪 70 年代是电力时代的开始，当时已经有实用化的电动机和发电机。 直流电动机的工作原理 直流电动机的工作能力是建立在电磁感应定律和电磁力定律基础上的。直流电机实际上就是一台装有换向器的交流电机，在换向器的帮助作用，将交流电变换成了直流电。 如图 2示，电动机运行时， i 由直流电源通过电刷 A、 B 导入导体，在图2-2(a)所示的瞬间，电流通过导体 方向为垂直纸面向里，垂直纸面向外通过导体 磁场中的载流导体会受到电磁 力作用，方向由左手定则确定， 电磁转矩 )。当电磁转矩大于阻力矩时，电枢沿逆时针方向旋转。在图 2-2(b)所示的瞬间，线圈转过 180，在换向器的作用下，电刷 极下的导体相接触，电刷 极下的导体相接触，导体 体 见引入线圈中的电流是交变的。导体中电流的方向与线圈的位置同时发生改变，从而使所产生的电磁转矩方向不会改变，始终为逆时针方向，从而保证电动机沿一个方向转动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 综上 所述，直流电动机的能量转换过程为：外加直流电源输人直流电能电枢线圈的交变电能转子的机械能。 实际直流电机的电枢绕组是根据实际应用情况，由多个线圈构成，线圈平均分布于电枢铁心表面的不同位置的槽中，并按照一定的规律连接。磁极也是根据需要，N、 电机的选择 ; 时至今日直流发电机分为有刷直流电动机和无刷直流电动机两种 寿命短维护 困难 , 有噪声和无线电干扰等缺点而且换向时 , 易产生换向火花 , 致使有刷直流电动机使用场合受到极大限制。 永磁无刷直流电动机是一种用电子开关线路和位置传感器代替电刷和换向器的电机，与有刷直流电动机不同 的是 它具有无换向火花 , 无线电干扰小无励磁损耗 , 结构简单运行可靠维护方便等许多优点 , 所以它具有很强的生命力。近来电力电子工业发展迅速 ,许多新型大功率 , 高性能的半导体功率器件 ,如 铁硼等的问世更为无刷直流电动机的广泛应用和发展奠定了坚实的基础 。在当今国民经济各个领域中已采用了永磁无刷直流电动机。今后其应用领域还将会日益扩大。 故在设计里选择永磁无刷直流电动机 无刷直流电动机的结构设计： 永磁无刷直流电动机从结构方面可分为两类一是内转子永磁无刷直流电动机即定子电枢绕组在外转子磁体在内一是外转子永磁无刷直流电动机其定子电枢绕组在内转子磁体在外。采用何种类型一般的说要根据负载形式而定。在此要说 明的是在体积和转速的相等的情况下外转子永磁无刷直流电动机可输出更大的转矩和功率。 下面具体介绍几种结构 内转子结构： 就寻常情况， 在以前的有刷直流电动机时代，一般的情况下电动机的定子在外面，转子在里面。也就是定子的磁场在外面，转子的电驱在里面。 在无刷电动机出现以后，电驱渐渐从里面走到外面，使得转子慢慢变成了电子。这种结构称之买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 为内转子结构 外转子结构： 在实际使用过程中，有时为了满足一些特殊机器，机械的特定的技术要求， 因此常常要把无刷直流电动的定子电枢，而将带永磁体的转子安装在外面，而外面也将此结构称之为外转子结构 在实际的无刷直流电动机的设计过程中，外转子结构和内转子都由于结构问题有不同的优缺点所以在设计中要根据 所需的要求做具体的设计 而本设计中由于设计要求故选择外转子式的无刷永磁直流电动机 以下为两种直流电动机的图形及其比较 电动机特性 外转子结构 内转子结构 转子惯量 较高 较低 输出力矩 /输出功率 较多 较低 零部件数目 较多 较少 霍尔效应的位置 近似 精确 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 永磁无刷直流电动机的外结构设计 简介： 永磁无刷直流电动机由以下三部分组成 （一） 电机本体 子主要用来产生磁通和作买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 电机的机械支撑 电动机本体的主要部分是转子和定 子 ,它们首先必须满足电磁方面的要求 , 保证在工作气隙中产生足够的磁通电枢绕组通过一定的电流以便产生一定的电 磁转矩。其次要满足机械方而的要求保证机械结构牢固和稳定 , 能传送一定的转矩并能经受住一定环境条件的考验。此外还需考虑节约材料 , 结构简单 , 紧凑运行可靠和温升不超过规定的范围。 （二） 位置传感器 位置传感器是无刷电机中实现无接触换向的一个极其重要的部件它起着测定转子磁极位置 , 为逻辑开关电路提供正确换相信息的作用。也就是位置传感器将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号 , 然后去控制定子绕组电流换相。 位置传感器可分为接触式位置传感器和无接触式位置传感器两大类。接触式位置传感器结构简单紧凑用于比较简易的场合当它在强烈振动 高真空及腐蚀性介质中工作时 , 运行不可靠甚至有危险 , 不便维修。而无接触式位置传感器则能弥补上述不足 （三） 电子换向线路。 电子换向线路与位置传感器相配合 , 起到与机械换向相类似的作用。其任务是将位置传感器的输出信号进行解调预放大 , 功率放大 , 然后去触发末级功率器件使电枢绕组按一定的逻辑程序馈电保证电动机的可靠运行。 一般说来对电子换向线路的基本要求是线路简单运行稳定可靠体积小重量 轻功耗小能按照位置传感器的信号进行正确换间并能控制电动机的正反转能满足不同环境条件的要求长期运行。 在本设计中由于电动机用于驱动电动飞行器所以对电动机会用一些特殊要求 1） 用于驱动电动飞行器的电动机大的瞬时功率，很强的过载能力，一般过载系数应该达到 3外加速性能要好，使用寿命要长。 2） 该电动机调速范围应该勾搭，包括恒转矩区和恒功率区。其中在恒转矩区，在低转矩时要求具有较高的速度，以满足电动飞行器在空中能够高速行驶的要求。 3） 用于驱动电动电动飞行器的电动机应该能够在飞行器减速时实现再生制动，使得一部分能量可以回 收并反馈回蓄电池，提高电动飞行器的能量利用率，在内燃机驱动的电动飞行器上这是实现不了的，这也间买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 接证明了电动飞行器可以很高的效率，可以节约能源。 4） 电动飞行器在整个飞行过程中，电动机应该具有很好的怎样效率，以提高一次充电的连续行驶里程 5） 电动机应该有很高的可靠性。运行时噪声应该尽量低。 材料： 为此在壳体部分我们专门选用最常用的 #20钢以到达规定要求 定子（包括定子铁芯，电枢绕组，以及轴） 定子铁芯 在直流电机中用冲槽的硅钢片叠压在铁芯的支架上从而形成定子铁 芯。在硅钢片的两端端板上用绝缘板冲制，以防电枢绕组对地短路。将绕组嵌放在电枢槽内。槽数视绕组的相数和极对数而定。绕组形式则由综合因素而定的，列如电源电压，控制方式。磁场波形。 铁芯支架在直流电机中是起到支撑，固定铁芯的作用。为了能够减轻重量，常常采用铝合金压铸而成。支架与轴采用紧配合，并且必须保证足够的过盈量 电枢绕组 与一般电动机的电枢组像相似，永磁无刷直流电动机的电枢绕组采用三相星形联接绕组 ，在本设计中为了简化工艺并且达到规定的性能 要求，电动机采用每极没相槽数为一的设计。在工艺加工中为了防止霍尔元件在烘焙中被破坏，电枢绕组浸漆工艺一定要在粘接霍尔元件之前进行。 这是因为霍尔元件耐热性比较差 电枢元件在实现能量转换过程中起着极其重要的作用。 轴 在外转子电动机中轴必须具有较高的机械强度和刚度，在电动机中轴是主要的支撑零部件，而且还要承受较大的转矩。轴还具为位置传感器和电机的引出线提供场所的作用。所以轴的选材和加工工艺方法都有严格的要求。在永磁无刷直流电动机中轴作 为主要而定支撑零件要承受冲击，弯曲疲劳和扭转应力。为了防止瞬时超载时轴的断裂，所以本设计中的电动机采用40进行调质处理，以提高轴的强度和刚性，防止变形。使轴具有很好的综合性能。并且还要进行表面发兰或者黑工艺处理以防止电动机生锈 电动机的引出线通过轴有两种方式：第一种是在定子铁芯支架的两端买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴段上分别开沟槽，从沟槽中直接引出；第二种是在轴的两端分别钻出具有一定深度的盲孔，然后在定子铁芯两边的轴表面分别打出以斜孔。与两盲孔相联通，引出的线就验证盲孔引出。明显 前一种方式结构工艺简单 ，制造成本也低得多 转子（由机壳，端盖，永磁体组成） 机壳 机壳属铸件结构 , 是导磁体一般采用 10号钢或工业用电工用电 工用纯铁 作导磁材料其内圆周面安放永磁体。磁体和机壳之间是用粘结 剂枯牢。 选用枯结剂时 , 应注意其耐温以及粘接性能、工艺等方面因素。本电机选用的是常温固化的粘结剂。这里应强调指出若选用加温固化的粘接剂 , 应注意加温温度不超过 80 加温时间不要超过一个半小时 , 否则有可能导致永磁体温度去磁。另外机壳内圆周面光洁度 不宜太高 , 否则可能会使永磁体不能粘牢在机壳上但也不能加工得太粗糙 , 这会影响导磁性能 , 所以要适当选用表面粗超度。 端盖 端盖是用螺钉固定在机壳上的。它由铝合金压铸加工而成 , 选用铝合金的目的是第一铝的比重小 , 可减轻电机的总重量第二 ,铝属非导磁体 , 可减小主磁场的漏磁。在端盖的设计中 , 既要注意铝合金压铸工艺的要求 , 又要保证端盖具备一定的机械强度。尤其对于后轮驱动的电动车辆来说 , 其上装有刹车装置刹车时 , 端盖螺纹处将承受很大的扭矩 , 所以设计时必须对此给予充分注意。 永磁体 本设计中电动机永磁体所选用的材料是铰铁硼。这是一种高磁性能的永磁材料它具有以下特点 1. 去磁曲线基本上是一条直线 2. 具有极大的矫顽力有很强的抗去磁能力 3. 具有很高的最大磁能积。 由于以上特点、钦铁硼永磁材料适合在开路状态 , 压力场合反磁场情况或动态情况下运用 , 并且适于制成截面短薄的元件但钱铁硼易被氧化锈腐 , 故其表面需采用防锈措施 , 如电泳镀铜十镀镍 , 镀镍等等。验收产品时 , 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 应注意其镀层质量有无破损 , 有无脱落现象如果镀层质量不好 , 一段时间之后、永磁体会出 现锈蚀现象 本电机选用瓦片状 30降低加工成本结构设计时采用相同的内、外半径。此外 , 因钱铁硼矫顽力很高 , 一般不会因电枢反应去磁但如果热负荷选择不当通风冷却措施差 , 易导致温度去磁。本电机磁体是直接粘在机壳上的 , , 冷却效果好 , 不易产生温度去磁但为了保证磁体工作更可靠在磁体出厂前仍采用了三小时 120的稳磁处理。还有为保证电机性能在磁体装配前要对永磁体进行筛选使每台电机所用的磁体性能基本保持一致以减少转矩脉动和噪声 位置传感器 位置传感器种类较多 , 常用的有以下几种形式 电磁式位置传 感器它是利用电磁效应来实现其位置测量作用的 , 有开口变压器铁磁谐振电路接近开关等多种类型。 光电式位置传感器它是利用光电效应制成的由跟随电动机转子一起旋转的遮光板和固定不动的光源及光电管等部件组成。 磁敏式位置传感器 它是利用敏感元件来感受转子的位置并输出一种信号去控制各相绕组的导通顺序。常用的敏感元件有光敏元件如光电二极管、光电三极管和光电池等和磁敏元件如霍尔元件，磁敏电阻，磁敏二极管和磁敏三极管等。 霍尔元件 霍尔元件是一种半导体器件是利用霍尔效应制成的。采用霍 尔元件位置传感器的无刷直流电动机结构简单体积小容易改变方向。本电机的位置传感器采用的是霍尔元件它的放置方法有两种其一 , 是在绕组端部 , 靠近铁芯处用粘结剂固定以减少磁钢用量 , 从而降低电机成本。这种方法的缺点是定位不太准确稍有偏差 , 会影响其输出信号甚至会使电机不能运转。其二 , 在定子铁芯靠近板处专门为霍尔元件开几个矩形槽，矩形槽的尺寸由选用的霍尔元件大小来决定。矩形槽个数和电机相数相等位置可根据控制装置所选用的霍尔元件输出相位差是 60度电角度还是 120度电角度来决定。这种方法定位准确 , 输出信号稳定还可进一步减少磁钢用量。 电动机的重要公式 直流电动机具有良好的启动性能和调速性能，因此在启动、调速性 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 能要求高的场合常常选用直流电动机拖动。直流电动机在稳态运行时，从电路、力学和能量守恒等三个方面考虑，可以建立电压、转矩和功率三种平衡方程式。 一、电压平衡方程式 由电机可逆原理知，电枢电势 方向与电枢电流人相反，具有反抗电源电压的性质，称之为反电势。根据电路的基尔霍夫电压定律，可以写出电枢回路的电压平衡方程式： I （ 2 式中 电枢电流； 电抠回路总电阻 (包括电枢回路中各串联绕组的电阻和电刷与换向器电阻 )。由直流电动机的电势平衡方程式可知：对于直流电动机来说， U 二、转矩平衡方程式 直流电动机的电磁转矩 拖动转矩，当它与轴上的机械负载转矩 空载转矩 平衡时，电动机转速恒定，处于稳定运行状态。此时的转矩方程式为： 02 （ 2 式中 电磁转矩。 三、功率平衡方程式 （ 1）功率平衡方程式 根据功率流程图可以很容易列出直流电动机的功率平衡方程式 221 （ 2 式中 P 为电动机的总损耗。 （ 2）功率传递与损耗之间的关系 当他励直流电动机接上电源时，电枢绕组中流过电流 网向电动机输入的电功率为 入的电功率一部分被电枢绕组消耗（电枢铜耗 其余部分便是电枢所吸收的电功率，此 功率通过电磁感应转换成电机的机械功率 (电磁功率 ) 子获得机械功率。一部分被由电机转动引起的机械损耗 (铁耗 (附加损耗 (耗，其余便是通过电机的轴向负载输出的机械功率 上关系可以用功率流程图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 P M +P eP P 1图 2 - 3 他励直流电动机的功率流程图直流电动机的效率 为电动机输出功率 电枢端输入的电功率 比。即 %100)1(%100112 P （ 2 直流电动机的机械特性 他励直流电动机的机械特性是指当电源电压 U、气隙磁通 及电枢回路总电阻（ c） 均为常数时，电动机的电磁转矩与转速之间的函数关系，即 n=f(他励直流电动机的机械特性方程式为： 2（ 2 当电动机外加电压为额定值 隙磁通也为额定值 N，且电枢回路不外串电阻 时，电动机的机械特性称为固有机械特性（也称自然机械特性），如图 2 所示。它是一条略微向下倾斜的直线。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2 - 4 他 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性T 1n 0n 02、主磁通 或外串电阻 个参数中的一个时，就可得到人工机械特性。图 2为电枢串电阻人工机械特性、直线 3为改变电动机外加电压人工机械特性、直线 4为减小磁通的人工机械特性。 直流电动机调速的性能指标 电动机的调速方法有多种，各种调速方法性能的好坏，常用调速的性能指标来衡量。 主要的调速性能指标有以下几种，现分别说明。 （ 1）调速范围 调速范围是指电动机在额定负载时所能达到的最高转速 D 表示，即 2 最高转速受电动机换向条件及机械强度的限制；最低转速则受生产机械对转速的相对稳定性要求的限制。 （ 2）静差率 静差率是表示电动机在某一机械特性上运行时，由理想空载到额定负载所出现的转速降与理想空载转速之比，用百分数表示为 %100%00 n 2 显然、在相同的 况下，电动机的机械特性越硬静差率就越小，相对稳定性就越好。静差率和机械特性的硬度有关系，但又有不同之处。例如，两条互相平行的机械特性其硬度相同，但静差率不同。同样硬度的特性，转速越低，静差率越大，越难满足生产机械对静差率的要求。 （ 3）调速的平滑性 在一定的调速范围内调速的级数越多，则认为调速的平滑性越好。调速的平滑程度用平滑系数 来衡量， 是指两个相邻调速级 (如第 i 级与 1i 级 )的转速之买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 比，即 1 2 值越接近于 1，调速的平滑性越好。 1 时称为无级调速，即转速连续可调，级数接近无穷多，此时调速的平滑性最好。不同的生产机械对调速的平滑性要求不同，例如，龙门刨床要求基本上近似无级调速（即 1 )。 （ 4）调速的经济性 调速的经济性是指对调速设备的投资、电能消耗和调速效率等经济效果的综合比较。 流电动机的调压调速 调速的方法有机械调速、电气调速、机械电气配合调速。究竟用何 种方案要全面考虑，有时要进行各种方案的技术经济比较，才能决定。本节只讨论在生产实践中应用最多的电气调速。所谓电气调速就是通过人为改变电动机参数来改变电动机的转速。从直流电动机的机械特性可知，电动机的转速由电动机的机械特性和负载机械特性的交点，即工作点决定。在调速过程中，如果电动机的转速可以连续地加以调节，称为无级调速。 根据机械特性方程式： 2，可知，人为改变电枢电压 U、电枢回路电阻 主磁通 都可以改变电动机的转速。所以，调速的方 法有电枢回路串电阻调速、降低电枢电压调速和减弱磁调速三种。 保持他励直流电动机的磁通为额定值，电枢回路不串电阻，若将电源电压降低为不同数值时，则可得到与固有机械特性互相平行的人为机械特性，如图2机械特性上可看到，降低电源电压后电动机的转速将降低。 U N U 1 U 22n 03n 01T - 5 降 低 电 枢 电 压 时 的 机 械 特 性降低电源电压调速的物理过程是：设电动机稳定运行在电源电压为 机械特买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 性上的 A 点，当电源电压突然降低为 ，瞬间 n 及 能突变， 小 ，在图 2行点即在相同的转速下由 点。在 于 L,电动机减速。随着 n ,直到 L，电动机以较低的转速在 C 点稳定运行。 降低电源电压调速的特点 :第一，调速范围广。当降低电源电压时机械特性的硬度不变。电机在低速下运行时，转速随负载变化的幅度较小。与电枢回路串电阻的调速方法比较，转速的稳定性要好得多。第二，调速的平滑性好，是无级调速。因为电源电压可连续调节，所以这种调速方法可实现无级调速。第三，调速的经济性好。因为降压调速是通过减 小输人功率来降低转速的，低速时，损耗小，所以降低电源电压调速的经济性好。第四，调压电源设备较复杂。 降低电源电压调速是一种性能较好的调速方法，目前被广泛用于对调速性能要求较高的电力拖动系统中，如轧钢机、龙门刨床等。 直流电动机的启动 他励直流电动机启动时，应当先给电动机的励磁绕组通入额定励磁电流，以便在气隙中建立额定磁通，然后再接通电枢回路。 在启动时，对直流电动机有两条最基本的要求：一是要有较大的启动转矩 即转速为零时的电磁转矩 )，使电动机在负载状态下能顺利启动。并且启动过程所需的时间能尽量缩短一些 ：二是要把启动电流 制在允许的范围之内，使电动机能在不发生换向障碍、不产生电机过热、不受到过大冲击等条件下安全启动，并且对电网也不产生有害的影响。实际工作中掌握的原则是在保证足够大的启动转矩的前提下，尽量减小启动电流。 把他励直流电动机的电枢绕组直接接到额定电压的电源上，这种启动方法称为直接启动。采用直接启动方法时，在电枢刚接到电源的瞬间，因 n=0， ， 若忽略电枢回路电感，则电枢电流瞬间达到最大值 。由于 小， 能达到额定电流的 10 30 倍。这么大的电枢电流将使换向器产生强烈的 火花，甚至产生环火，烧坏换向器及电刷；而且这个瞬间大电流产生的转矩冲击也会造成拖动系统传动机构损坏。所以，只有容量为数百瓦的微型直流电动机，才允许采用直接启动方法 (因力这类直流电动机有较大的电枢电阻转动惯量也较小，启动时转速上升较快 )。一般直流电动机的最大允许电流为 （ 2） 以不能采用直接启动方法，必须把启动电流限制在允许范围之内。为了限制启动电流，可以采用降低电源电压或在电枢回路中串电阻的方 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 直流电动机的正反转 直流电动机的电磁转矩是拖动转矩，所以电动机运行时的旋转方向与电磁转矩的方向 一致。为了改变电动机的转向，就要改变电磁转矩的方向。从转矩公式 知，电磁转矩取决于磁通和电枢电流的相互作用。只要磁通和电枢电流的方向有一个发生改变，则电磁转矩和电枢转向也随之改变。具体方法有二： （ 1）保持电枢端电压的极性不变，将励磁绕组反接，使励磁电流反向，而改变磁通的方向： （ 2）保持励磁绕组的电压极性不变，将电枢绕组反接，使电枢电流的方向改变。 显而易见，如果电枢绕组和励磁绕组同时反接，使磁通和电枢电流都改变方向，则电磁转矩和电枢旋转方向都达不到反向的目的。 由于直流电动机励 磁绕组的匝数较多，电感较大，反向励磁的建立过程缓慢，电动机反转的过程不能迅速进行。同时，当励磁绕组断开时，会产生很高的感应电势，可能使绝缘击穿，所以在实际应用中，多采用反接电枢绕组的方法来实现电动机正反转。 电机的选型 电机 功率 在电动飞行器行驶过程中 , 不仅驱动力和行驶阻力互相平衡 , 电机功率和行驶阻力功率也总是平衡的。电动电动飞行器所受运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率 气阻力功率 度阻力功率 P i 及加速阻力功率 P j。假定风速为零 , 将 ( 3) 式两边乘以行驶速度 , 经单位换算整理 可得电动电动飞行器功率 平衡方程式 (式中功率单位为 如下 (1) 设计中通常从保证预期的最高车速来初步选择驱动功率。电动电动飞行器在水平上匀速行驶时 , 驱动力用于克服滚动阻力和空气阻力 , 驱动电机功率应大体等于但不小于以设计最高车速行驶时行驶阻力功率之和 , 即 其 高度 h=300m 本设计中电动飞行器速度要达到 200h 迎风面积 算可得功率需达到 227动飞行器以最高时速匀速飞行时需要 227考虑到电机效率和传动效率，驱动电机应输出的功率为 （ 3） 式中 , 电机控制器输入功率 旋桨驱动力 电机与电机控制器总成效率。测试平台上测得 对应该转速及负载的。带入得 二： 蓄电池的设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 蓄电池的简介与原理介绍 蓄电池是纯电动飞行器的能量源，电动机是通过蓄电池提供电能转化 机械能，最后将动力传递到变速箱。这就要求蓄电池要 有最够的容量储备，用以保持电动飞行器足够的动力。 蓄电池安蓄电池个数可以分为单体蓄电池，多个蓄电池串联而成的蓄 电池。蓄电池的工作原理是通过化学反应放电，其中蓄电池的两极均侵泡在电解液中发生了化学反应。在蓄电池充电时，负极得到电子发生还原反应，正极失去电子发生氧化反应。而放电过程正好相反，正极从外电路得到电子，发生还原反应。负极向外电路释放电子发生氧化反应。 在纯电动飞行器中，蓄电池作为唯一的动力源是关键的核心部件，为 了使蓄电池能满足电动飞行器的特殊要求，对蓄电池有严格的要求 1 能量密度 要高，这样特高运行效率和续航里程；输出功率密度高 2 适应的工作温度范围宽，无记忆效应。以满足全年的运行需要而且保证满足车量在使用时候常处于非完全放电状态下的充电需要。 3 循环寿命长，保证电池的使用年限和行驶总里程。 4 自放电率小，以满足车辆较长时间的搁置需求。 如今，铅酸电池、镍镉电池、镍氢