钕铁硼永磁电机在飞机上的主要应用

钕铁硼永磁电机在飞机上的主要应用是各种电驱动系统。电驱动系统是一种以电机为执行器的驱动系统,广泛应用于飞机飞行控制系统、环境控制系统、制动系统、燃油和起动系统。飞机上有4种驱动系统,液压、电动、气动和机械。液压驱动系统是应用最广泛的驱动系统,但最有前途的驱动系统是电动驱动系统。随着稀土永磁体、大功率半导体和微处理器的发展,电动驱动系统已发展到与液压驱动系统相竞争的地位。

(1) 飞行控制系统

飞行控制系统中使用的电动执行器也称为电力电传执行器。它主要用于操作机翼和方向舵。它主要分为电液执行器和机电执行器。

20世纪70年代中期,美国直升机液压系统在重大国际事件中频频出现故障,促使他们研发稀土永磁电动舵机。钕永磁无刷直流电机(NdFeB-PMBLDCM)技术用于GE、Vickers和HR Dextron为下一代飞行控制舵开发的电液执行器。机电一体化执行机构采用高压直流稀土永磁无刷直流电机技术和脉宽调制功率变换技术。

电机控制器接收来自飞机上飞行控制计算机的控制命令,对三通道舵环系统伺服放大器的信号进行处理、合成和放大,然后驱动相应舵的输出角,控制飞机的舵和副翼,从而改变飞机的姿态和航向,实现飞行控制系统。

(2) 电气环境控制系统

电气环境控制系统采用机电驱动技术,以大功率、高速变速驱动电机为特点。电蒸汽循环环境控制系统自1982年在美国开发,并在P-3反潜飞机上进行了测试。压缩机由变速高压直流稀土永磁无刷直流电机驱动,转速范围为30000-70000 r/min。钐钴永磁电机在45000 r/min时输出34.3 kW功率。

霍尔转子位置传感器的输出信号直接用于间接测量电机的转速,使电机在大范围可变负载的情况下,无需简单的转速传感器即可实现高精度、稳定的转速。讨论了原直流无刷电励磁串联电动机驱动电动阀的时间控制精度。

(3) 空气制氧系统

制氧机是先进飞机的重要机载设备。它为飞行员提供了生命承受能力。目前只有美国等四个国家拥有这项技术。中国已进入国际先进技术行列,并成功研制出制氧机。所用电机为低速高精度无刷直流电机稳速系统,采用钐钴永磁励磁,驱动阀门旋转至6r/min。

(4) 电制动系统

电动刹车系统于1982年在美国开发,并在A-10攻击机上进行了测试。1990年,使用高扭矩钐钴永磁无刷直流电机和皮带轮蜗杆执行器,完成了第三代电动制动系统。在98年,美国F-16战斗机推出了一种新的电子制动系统。系统电动执行机构采用四台稀土永磁无刷直流电机。由于使用无刷电机和低惯性元件,机电执行器的响应频率为20-30Hz,而液压执行器的响应频率仅为10Hz。电制动系统可减少22.5~45公斤的战斗机重量。

(5) 燃油系统

该系统的液压泵和液压阀过去由电刷直流电机驱动。目前采用无刷直流电机。电机与浸没在燃油中的泵一起工作。控制器安装在电机本体和外壳上,完全密封。电机采用耐高温钕磁体或钐钴磁体,定子铁芯材料为1J22高导磁性。具有速度闭环和数字控制软启动功能。

钕铁硼永磁电机在飞机上的主要应用