某卫星天线驱动用步进电机性能仿真分析.docx

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1、4、图5所示。由图4可知，电机在一个齿距范围内自定位转矩峰值为61mNu由图5可知，两个齿距范围内步进电机静转矩的正峰值为602.1mNm,负峰值为-602. 2mN m。5性能优化研究为了提高步进电机力矩密度，在小电流下，步进电机能够输出大力矩，本文以步进电机静转矩作为目标函数进行优化,通过优化设计得到步进电机静转矩的最大值。5.1转子结构对电机性能的影响及优化通过只改变转子的结构，对比分析图6、图7中两种不同的转子结构对步进电机静转矩的影响。图6是在图3的转子铁芯结构基础上，改变了中间隔磁桥厚度的大小，转子铁芯长度也随之变化；图7是将步进电机转子结构由四段铁芯变为了两段铁芯，磁钢总的厚度大

2、小保持不变。方案一、方案二的矩角特性仿真结果分别如图8、图9所示。由图8可知，当隔磁桥的厚度减小后，步进电机在两个齿距内的静转矩正峰值为657. 6mN m ,负峰值为-655.2硒111；由图9可知，当转子铁芯段数减少以后，步进电机两个齿距范围内静转矩的正峰值为717. 4mN m,负峰值由图4可知，电机在一个齿距范围内自定位转矩峰值为61mNu由图5可知，两个齿距范围内步进电机静转矩的正峰值为602.1mNm,负峰值为-602. 2mN m。5性能优化研究为了提高步进电机力矩密度，在小电流下，步进电机能够输出大力矩，本文以步进电机静转矩作为目标函数进行优化,通过优化设计得到步进电机静转矩的

3、最大值。5.1转子结构对电机性能的影响及优化通过只改变转子的结构，对比分析图6、图7中两种不同的转子结构对步进电机静转矩的影响。图6是在图3的转子铁芯结构基础上，改变了中间隔磁桥厚度的大小，转子铁芯长度也随之变化；图7是将步进电机转子结构由四段铁芯变为了两段铁芯，磁钢总的厚度大小保持不变。方案一、方案二的矩角特性仿真结果分别如图8、图9所示。由图8可知，当隔磁桥的厚度减小后，步进电机在两个齿距内的静转矩正峰值为657. 6mN m ,负峰值为-655.2硒111；由图9可知，当转子铁芯段数减少以后，步进电机两个齿距范围内静转矩的正峰值为717. 4mN m,负峰值由图4可知，电机在一个齿距范围

4、内自定位转矩峰值为61mNu由图5可知，两个齿距范围内步进电机静转矩的正峰值为602.1mNm,负峰值为-602. 2mN m。5性能优化研究为了提高步进电机力矩密度，在小电流下，步进电机能够输出大力矩，本文以步进电机静转矩作为目标函数进行优化,通过优化设计得到步进电机静转矩的最大值。5.1转子结构对电机性能的影响及优化通过只改变转子的结构，对比分析图6、图7中两种不同的转子结构对步进电机静转矩的影响。图6是在图3的转子铁芯结构基础上，改变了中间隔磁桥厚度的大小，转子铁芯长度也随之变化；图7是将步进电机转子结构由四段铁芯变为了两段铁芯，磁钢总的厚度大小保持不变。方案一、方案二的矩角特性仿真结果

5、分别如图8、图9所示。由图8可知，当隔磁桥的厚度减小后，步进电机在两个齿距内的静转矩正峰值为657. 6mN m ,负峰值为-655.2硒111；由图9可知，当转子铁芯段数减少以后，步进电机两个齿距范围内静转矩的正峰值为717. 4mN m,负峰值为-716. 6mN mo相比原方案，方案一能使步进电机的最大静转矩增加，增加(1)进行步进电机设计时,首先应依据指标要求确定合适的铁芯迭长与转子结构，再进行其他参数的设计。电机的铁芯迭长优化，对电机最大静力矩性能提升最为明显；其次为优化电机的转子结构型式；进行优化设计时，也应着重考虑两者对性能的影响。(2)对于步进电机而言，磁钢的厚度并不是越大越好

6、，它存在着一个最优值，需要依据步进电机磁密分布情况，统筹考虑。当磁路饱和时，继续增加永磁体厚度1m,会导致总的合成力矩变小。因此，在设计过程中，当电机齿部磁密过饱和时，在保证磁钢刚度的前提下，可以适当减小磁钢厚度,优化电机转矩性能。(3)铁芯长度越大，步进电机的最大静转矩也就越大，但对应的铁芯重量也会相应增加。在太空应用环境中，小体积、轻量化设计是必须优先考虑的，铁芯迭长选取时应考虑电机的性能并兼顾安装尺寸与重量要求。参考文献1SOECTYANGSJ. TheeffectoftoothshapeonradialforcesinstepmotorsJ. IEEETransactionsonMag

7、netics , 1993, 29 ( 6 )：2413-2415.2陈建文.两相冗余绕组混合式步进电机低速力矩平稳性研究D.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2022.3PRAVEENRP , RAVICHANDRANMH , ACHARIVTS ,etal. DesignandfiniteelementanalysisofhybridsteppermotorforspacecraftapplicationsJ. 2022IEEEInternationalElectricMachinesandDrivesConference ， 2022 ：1051-1057.收稿日期：2022-03-04作者简介：杨健康（1995）,男，贵州人，助理工程师,研 究 方 向025D3DCA-AF4B-48BF-B07A-B7F66870E881