题目：电作动器的热分析与热控制

随着航空技术的发展，全（多）电飞机将成为飞机设计的主要研究方向，其中全（多）电飞机中控制飞机的飞行姿态及飞行轨迹的作动系统的作动器将由传统的液压作动器变为电作动器,如电液作动器和电机械作动器。这样的设计可以大大的减少传统液压系统带来的复杂的管路和重量，并且可以提高作动系统的可靠性，可维修性及生存能力，但是电作动器由于取消了大量的液压管路，没有了液压油作为冷源，使得热量不能通过有效的途径散出，电作动器的温升很高，对电作动器的安全性能构成了很大的威胁，所以电作动器的散热和冷却成为电作动器技术上的难点。 电作动器的最大发热部件为电动机，电动机的冷却对于不断增大功率的电作动器来说至关重要，本文针对应用于电作动器的无刷直流电动机开展了对电动机热分析和热控制的研究。本文首先分析了电动机的传热模型和边界条件，建立电动机的三维有限元模型，对电动机的内部温度场分布进行了计算分析，并且进行了实验验证，所得计算结果与实测正常值误差较小，证明该模型适用于工程需要。在此基础上展开了对电动机热控制方案的研究。 在国内首次采用相变材料和翅片相结合的散热方案对电动机进行散热，在电动机低负载运行时，利用翅片结构将热量散发出去，在电动机高负载短时运行时，相变材料融化吸收峰值热量，当电动机运行状态回归为低负载时，相变材料凝固，将热量散发出去。试验表明，散热装置的散热效果十分明显。 同时提出了应用环路热管对电动机进行散热的方案，环路热管的传热效率高，不受空间限制，反重力能力强，并且在振动和加速场中均可以正常运行，其在电作动器上的应用具有很大的前景。本文对该方案进行了仿真计算和分析，并且与相变储热的散热方案进行了对比，结果表明两种方案散热效果相当。