螺旋槳的永磁無刷直流電機(jī)繞組換接驅(qū)動(dòng)方法

李全武，竇滿峰，趙冬冬，譚博，李艷

(1.西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，陜西西安 710072；2.西安航天動(dòng)力測控技術(shù)研究所，陜西西安 710025)

螺旋槳的永磁無刷直流電機(jī)繞組換接驅(qū)動(dòng)方法

李全武1，竇滿峰1，趙冬冬1，譚博1，李艷2

(1.西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，陜西西安 710072；2.西安航天動(dòng)力測控技術(shù)研究所，陜西西安 710025)

螺旋槳轉(zhuǎn)矩與大氣密度成正比，飛艇最高飛行高度海拔30 km處大氣密度為0 km處的1/66，若保持相同轉(zhuǎn)速，0 km的轉(zhuǎn)矩是30 km處的66倍，常規(guī)永磁無刷直流電機(jī)（brushless DC machines，BLDCM）難以兼顧對高、低空螺旋槳負(fù)載的匹配，限制了飛艇飛行高度范圍。為此提出利用調(diào)節(jié)BLDCM磁鏈的解決思路，進(jìn)而提出一種BLDCM繞組換接方法，繞組并聯(lián)減小磁鏈，滿足高空下電機(jī)高速運(yùn)行需求，繞組串聯(lián)增加磁鏈，減小電機(jī)電流，滿足電機(jī)低空低速大轉(zhuǎn)矩需求。對不同繞組模式電機(jī)性能進(jìn)行了理論分析，研究了繞組換接BLDCM的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)并測試了1臺3.5 kW BLDCM樣機(jī)，樣機(jī)不同繞組模式下性能測試結(jié)果與理論分析相吻合，證明該繞組換接方法可使BLDCM滿足0～30 km高度空間內(nèi)螺旋槳負(fù)載驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速需求。

無刷直流電機(jī)；切換頻率；設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)；永磁；螺旋槳；飛艇；繞組換接

高空飛艇通常運(yùn)行于海拔20～30 km的空間，具有駐空時(shí)間長、觀測精準(zhǔn)、活動(dòng)范圍廣、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，在對地觀測、通信預(yù)警、武器搭載、資源勘查等方面具有廣闊應(yīng)用前景。近年來，國內(nèi)外不斷加大對高空飛艇研究的投入［1-2］。

國內(nèi)外高空飛艇大都采用永磁無刷直流電機(jī)(brushless DC motors，BLDCM)帶減速器驅(qū)動(dòng)螺旋槳的動(dòng)力推進(jìn)方式［3-6］。大氣密度隨飛行高度增加而減小，30 km高空大氣密度約為海平面的1/66［3-4］。螺旋槳轉(zhuǎn)矩與大氣密度成正比，其負(fù)載特性隨高度變化而變化；受限于電池功率，螺旋槳驅(qū)動(dòng)BLDCM的輸出特點(diǎn)為高空高速低轉(zhuǎn)矩，低空低速高轉(zhuǎn)矩［5］。目前BLDCM的匹配方式是將最大高度對應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速點(diǎn)設(shè)計(jì)為額定點(diǎn)，高度降低，轉(zhuǎn)矩增加，降低至一定高度時(shí)電流可能超過設(shè)備電流極限，過大電流也會(huì)增加電路損耗和發(fā)熱［6-8］。若設(shè)計(jì)BLDCM滿足低空高轉(zhuǎn)矩需求，因電池電壓一定，則其無法滿足高空高速要求［9，14］。BLDCM難實(shí)現(xiàn)全高度運(yùn)行的關(guān)鍵在于難以兼顧匹配螺旋槳高、低空負(fù)載。

為增加電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩范圍，國內(nèi)外研究了繞組換接方法。文獻(xiàn)［10］為滿足電動(dòng)汽車電機(jī)寬調(diào)速區(qū)要求，提出一種雙定子BLDCM，通過繞組換接實(shí)現(xiàn)寬工況范圍運(yùn)行；文獻(xiàn)［11］提出利用雙定子永磁同步發(fā)電機(jī)2套繞組的換接實(shí)現(xiàn)對發(fā)電電壓的調(diào)節(jié)，取得了預(yù)期的效果。雙定子BLDCM具有2個(gè)定子及繞組，可實(shí)現(xiàn)繞組換接運(yùn)行，具有功率密度高的特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，目前仍難以應(yīng)用于高空飛艇。文獻(xiàn)［12-13］為滿足裝甲車和電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)低速高轉(zhuǎn)矩和寬調(diào)速范圍的需求，對永磁同步電機(jī)繞組換接運(yùn)行方法進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)［14］提出利用BLDCM繞組換接實(shí)現(xiàn)對洗衣機(jī)漂洗和干洗2種工況的匹配，研究了其控制方案，但未涉及電機(jī)設(shè)計(jì)方法。上述文獻(xiàn)針對永磁同步電機(jī)、BLDCM及雙定子BLDCM，研究了繞組換接實(shí)現(xiàn)寬工況運(yùn)行的原理和方案，取得了滿意的效果，但未研究BLDCM繞組換接的基本原理，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)滿足的條件以及電機(jī)設(shè)計(jì)方法。

本文首先分析了螺旋槳轉(zhuǎn)矩與大氣密度的關(guān)系，通過折算推導(dǎo)了電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速與大氣密度的關(guān)系表達(dá)式，研究了BLDCM通過繞組換接實(shí)現(xiàn)全高度螺旋槳負(fù)載匹配應(yīng)滿足的條件，給出了繞組換接BLDCM的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一種3.5 kW BLDCM樣機(jī)，對樣機(jī)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試驗(yàn)證。

1　海拔高度對螺旋槳負(fù)載特性的影響

高空飛艇主要運(yùn)行于海拔20～30 km的高度，國外飛艇設(shè)計(jì)最大飛行高度可達(dá)42 km。大氣密度ρ隨海拔高度的升高而減小，海平面至海拔50 km高度大氣密度隨海拔高度的變化曲線如圖1所示。

圖1　大氣密度隨海拔高度變化曲線

螺旋槳負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性為風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載特性，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比。螺旋槳轉(zhuǎn)矩表達(dá)式

式中，CT為螺旋槳轉(zhuǎn)矩系數(shù)，Dp為螺旋槳槳徑，對于外形尺寸參數(shù)一定的螺旋槳，CT、Dp為定值；ρ為大氣密度；np為螺旋槳轉(zhuǎn)速。

電機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)螺旋槳，減速器減速比為j，螺旋槳轉(zhuǎn)矩Tp、轉(zhuǎn)速np與電機(jī)轉(zhuǎn)矩T2、轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為

根據(jù)(1)式、(2)式將螺旋槳負(fù)載特性折算至電機(jī)軸端，不同高度下螺旋槳負(fù)載特性如圖2所示。

圖2　不同海拔高度螺旋槳負(fù)載特性

圖中高度(如30 km、26 km等)表示此曲線為該高度螺旋槳負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性。由圖2可看出螺旋槳負(fù)載特性隨高度變化而劇烈變化。

飛艇飛行于海拔0～30 km高度空間，0 km和30 km處大氣密度分別為1.225 kg/m3、0.018 4 kg/ m3。在電池、逆變器等設(shè)備功率、電流容量允許條件下，相同轉(zhuǎn)速下，0 km處電機(jī)轉(zhuǎn)矩是30 km處的66倍。飛艇對機(jī)載設(shè)備體積重量的要求，限制了電池、逆變器等的功率、電流、電壓容量，進(jìn)而限制了電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩，隨著高度降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速難以保持，轉(zhuǎn)矩?zé)o法升高至理論分析的66倍。

飛艇能源為太陽能電池發(fā)電，白晝依靠發(fā)電、夜晚依靠電池蓄能運(yùn)轉(zhuǎn)。太陽能電池發(fā)電功率一定，且蓄能有限，除了其他用電設(shè)備占用的功率，可供螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用的功率有限。電池提供最大功率時(shí)電機(jī)輸出的最大功率設(shè)為P2.max。本文以1臺3.5 kW BLDCM作為研究樣機(jī)，為提高電池續(xù)航能力，降低電機(jī)對電池能量的消耗，將樣機(jī)P2.max設(shè)置為3.5 kW。功率限制曲線如圖2中恒功率曲線所示，功率大小為P2.max，點(diǎn)A～F表示不同高度下電機(jī)能達(dá)到的最大功率點(diǎn)。

轉(zhuǎn)矩隨高度降低而增加，電流與轉(zhuǎn)矩成正比增加。若飛艇飛行高度由30 km降低至0 km，電流大幅增加，過大電流會(huì)引起電機(jī)和設(shè)備發(fā)熱，而高空大氣稀薄，熱量難以散出，易導(dǎo)致繞組、電池、逆變器等的故障，因此需限制電流。對電流的限制使電機(jī)轉(zhuǎn)矩被限制在較小的范圍。對于本文研究的3.5 kW樣機(jī)，考慮其散熱條件及其控制器的體積要求，最大允許電流選擇為額定的3倍。

電機(jī)輸出功率表達(dá)式為

電機(jī)輸出最大功率P2.max，電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與大氣密度的關(guān)系表達(dá)式為

由(4)式、(5)式可知：大氣密度增加，轉(zhuǎn)速減小，轉(zhuǎn)矩增加；大氣密度減小，轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)矩減小。在限制功率條件下，0 km處轉(zhuǎn)矩是30 km處的4倍。

2　BLDCM匹配螺旋槳負(fù)載的條件

第1節(jié)分析了轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩與大氣密度的關(guān)系。為進(jìn)一步研究螺旋槳負(fù)載特性與電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)間的關(guān)系，需分析反電動(dòng)勢與電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式，尋找關(guān)鍵參數(shù)及其設(shè)計(jì)選擇方法。

BLDCM單根導(dǎo)體電動(dòng)勢為

式中，Bδ(θ)為BLDCM的氣隙磁密，是轉(zhuǎn)子位置角θ的函數(shù)；lef為電樞鐵心有效長度；v為轉(zhuǎn)子線速度；n為電機(jī)轉(zhuǎn)速；Ds為定子內(nèi)徑。

根據(jù)(6)式得到每相反電動(dòng)勢的表達(dá)式為

式中，WΦ為每相串聯(lián)匝數(shù)；kN為繞組系數(shù)。

BLDCM為120°導(dǎo)通，EΦ(θ)在BLDCM 120°導(dǎo)通范圍內(nèi)的平均值為EΦ，可得出n的表達(dá)式為

式中，Bδ為120°導(dǎo)通范圍內(nèi)Bδ(θ)的平均值。BLDCM電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為

式中，Ia為電樞電流。

每相每極永磁磁鏈為

式中，p為電機(jī)極對數(shù)。

由(9)～(11)式可知，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩均受磁鏈影響。磁鏈對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的作用相反。磁鏈增加，轉(zhuǎn)速減小，轉(zhuǎn)矩增加；磁鏈減小，轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)矩減小。

對比(4)式、(5)式與(9)式、(10)式，可看出大氣密度與磁鏈對轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的影響相似，因此可通過對磁鏈的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對大氣密度變化時(shí)螺旋槳負(fù)載的匹配。在高空BLDCM選擇較小磁鏈，低空采用較大磁鏈，兼顧高空高速、低空大轉(zhuǎn)矩。

對于尺寸一定的電機(jī)，由(11)式可知，與磁鏈相關(guān)的參數(shù)中，除WΦ外，其他參數(shù)均已確定且難以調(diào)節(jié)。而WΦ可通過改變連接方式調(diào)節(jié)，2套相同繞組串聯(lián)時(shí)，WΦ增加，磁鏈增加；兩繞組并聯(lián)時(shí)，WΦ減小，磁鏈減小。WΦ的變化應(yīng)保證電機(jī)滿足全高度螺旋槳需求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并使電流、電壓不超過電路設(shè)備極限，需要滿足相應(yīng)的限制條件。

BLDCM穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程為

式中，Ud為直流電源電壓；ΔU為開關(guān)管管壓降；ra為繞組相電阻。其中ΔU和2Iara值遠(yuǎn)小于2EΦ，可近似得到

直流電源電壓Ud最大值為Udmax，反電動(dòng)勢應(yīng)滿足

根據(jù)(9)式、(14)式，得到WΦ最大值為

電機(jī)能輸出最高轉(zhuǎn)速nmax的條件是WΦ≤WΦmax。

電池和逆變器的電流限制為Imax。根據(jù)(10)式，電機(jī)在低空能輸出最大轉(zhuǎn)矩Tmax的條件是每相串聯(lián)匝數(shù)滿足WΦ≥WΦmin，其中WΦmin的表達(dá)式為

3　繞組換接對螺旋槳負(fù)載的匹配

3.1匹配方法

將BLDCM設(shè)計(jì)為2套相同的繞組，每套繞組均引出中性點(diǎn)。高空兩繞組并聯(lián)運(yùn)行，低空串聯(lián)運(yùn)行。串聯(lián)和并聯(lián)模式繞組連接示意圖如圖3所示，圖中A1、B1、C1和A2、B2、C2，分別表示A、B、C相的第1套和第2套繞組。通過繞組換接，可改變每相串聯(lián)匝數(shù)WΦ，達(dá)到調(diào)節(jié)磁鏈的目的。

圖3　不同繞組換接模式的繞組連接示意圖

一套繞組串聯(lián)匝數(shù)NΦ，并聯(lián)模式每相串聯(lián)匝數(shù)為NΦ；串聯(lián)模式每相串聯(lián)匝數(shù)為2NΦ。根據(jù)第2節(jié)的分析及(15)式、(16)式可知NΦ應(yīng)滿足

BLDCM機(jī)械特性表達(dá)式為

式中，n0為空載轉(zhuǎn)速；ktn為機(jī)械特性斜率。n0、ktn表達(dá)式分別為

串聯(lián)模式每相串聯(lián)匝數(shù)WΦ是并聯(lián)時(shí)的2倍，由(19)式可知串聯(lián)模式空載轉(zhuǎn)速n02為并聯(lián)模式空載轉(zhuǎn)速n01的1/2；串聯(lián)模式電阻為并聯(lián)模式的4倍。由(20)式可知，2種模式的斜率相同。

隨著飛艇高度變化，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩落在串聯(lián)模式機(jī)械特性上時(shí)，即轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩滿足n＝n02－ktnTem時(shí)，進(jìn)行并聯(lián)與串聯(lián)模式間的切換。高度上升，由串聯(lián)模式切換為并聯(lián)模式；高度下降，則由并聯(lián)模式切換為串聯(lián)模式。若n＞n02－ktnTem，電機(jī)應(yīng)工作于并聯(lián)模式；若n＜n02－ktnTem，電機(jī)應(yīng)工作于串聯(lián)模式。

以兼顧高空高速為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選擇較小的每相串聯(lián)匝數(shù)，繞組若不能換接，隨著飛艇飛行高度降低，轉(zhuǎn)矩增加，電流可能超過極限，若低空繞組換接為串聯(lián)模式，可使低空電流減小1/2，避免過流。若以兼顧低空大轉(zhuǎn)矩為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選擇較大串聯(lián)匝數(shù)，繞組若不能換接，飛艇上升，由于電壓限制，轉(zhuǎn)速不能進(jìn)一步上升，不能滿足高空動(dòng)力需求，若此時(shí)繞組換接為并聯(lián)模式，轉(zhuǎn)速可向上提高一倍，滿足高空高速要求。利用串聯(lián)和并聯(lián)模式的切換，可同時(shí)兼顧高空低空螺旋槳負(fù)載的匹配。

3.2電樞繞組設(shè)計(jì)

為減小電機(jī)端部長度以減小銅耗，樣機(jī)選擇節(jié)距為1的分?jǐn)?shù)槽集中繞組，槽數(shù)、極數(shù)選擇為12槽10極，繞組結(jié)構(gòu)如圖4所示，圖中序號1、2表示該相的第幾套繞組，如A1表示A相繞組的第1套繞組。每套繞組的進(jìn)線端和出線端(中性點(diǎn))均各自引出，以實(shí)現(xiàn)換接。

3.3主要設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

螺旋槳在最高高度的最高轉(zhuǎn)速為npmax，對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速為nmax，將最高轉(zhuǎn)速設(shè)為額定轉(zhuǎn)速。螺旋槳最高轉(zhuǎn)速為460 r/min，減速器減速比為16，對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為7 360 r/min，留一定轉(zhuǎn)速余量，取額定轉(zhuǎn)速為7 500 r/min。并聯(lián)方式、串聯(lián)模式每相串聯(lián)匝數(shù)分別為40和80。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

圖4　12槽10極BLDCM樣機(jī)截面及繞組結(jié)構(gòu)

表1　電機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

4　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

限于條件，難以完成樣機(jī)在不同海拔高度帶螺旋槳的實(shí)驗(yàn)測試。螺旋槳負(fù)載特性隨高度的變化，折算至電機(jī)端即為負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化，可利用轉(zhuǎn)矩測試儀模擬不同高度下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，通過控制器調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。樣機(jī)實(shí)驗(yàn)測試連接如圖5所示。

圖5　樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)測試

樣機(jī)帶減速器連接轉(zhuǎn)矩測試儀，利用轉(zhuǎn)矩測試儀模擬出不同高度下的螺旋槳負(fù)載，利用功率測試儀測試電機(jī)的電流、電壓、功率、損耗等性能。

樣機(jī)并聯(lián)和串聯(lián)模式機(jī)械特性測試結(jié)果及與理論計(jì)算機(jī)械特性的對比如圖6所示。

BLDCM理論計(jì)算機(jī)械特性未考慮電感以及磁路飽和的影響，使其與實(shí)測機(jī)械特性相比偏硬。并聯(lián)模式機(jī)械特性、串聯(lián)模式機(jī)械特性與恒功率曲線包絡(luò)的區(qū)域?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行區(qū)；串聯(lián)模式機(jī)械特性與恒功率曲線包絡(luò)的區(qū)域?yàn)榇?lián)運(yùn)行區(qū)，串聯(lián)模式機(jī)械特性為繞組換接邊界線。圖中A?F點(diǎn)與圖2中不同高度的最大功率點(diǎn)對應(yīng)，各點(diǎn)均處于機(jī)械特性包絡(luò)中，說明通過占空比調(diào)節(jié)可滿足不同高度螺旋槳轉(zhuǎn)速需求。

電機(jī)輸出最大功率，并聯(lián)及串聯(lián)模式下電流隨轉(zhuǎn)矩的變化曲線如圖7所示，隨著轉(zhuǎn)矩增加，電流上升，鐵心趨于飽和，電流與轉(zhuǎn)矩為非線性關(guān)系。鐵心飽和使電樞反應(yīng)整體表現(xiàn)為去磁，電流上升速度隨轉(zhuǎn)矩增加而增加。串聯(lián)模式磁鏈?zhǔn)遣⒙?lián)模式的2倍，相同轉(zhuǎn)矩下串聯(lián)模式電流約為并聯(lián)模式的1/2。

采用繞組換接方式的電流隨轉(zhuǎn)矩的變化曲線如圖8所示，對比圖7可看出，低空由并聯(lián)切換至串聯(lián)模式后電流減小1/2。圖中A?F點(diǎn)為圖2中不同高度最大功率點(diǎn)，切換點(diǎn)為圖6中的最大功率切換點(diǎn)。

由圖6可以看出，繞組換接使BLDCM在高空將轉(zhuǎn)速范圍提高1倍，滿足螺旋槳高空高速需求。由圖6、圖7可看出，繞組換接方法在低空可將電流減小1/2，滿足低空大轉(zhuǎn)矩需求。

圖6　樣機(jī)機(jī)械特性驗(yàn)證

圖7　并聯(lián)和串聯(lián)模式電流隨轉(zhuǎn)矩變化曲線

圖8　繞組切換BLDCM電流隨轉(zhuǎn)矩的變化曲線

5　結(jié) 論

大氣密度隨高度變化而變化，螺旋槳轉(zhuǎn)矩與大氣密度成正比。飛艇飛行高度跨度從0～30 km的高空，大氣密度變化66倍，螺旋槳負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性隨之發(fā)生劇烈變化。螺旋槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)需在高空輸出高速，低空輸出大轉(zhuǎn)矩。針對目前BLDCM難以同時(shí)兼顧高空高速和低空大轉(zhuǎn)矩的問題，通過研究大氣密度、磁鏈與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，提出一種繞組換接實(shí)現(xiàn)高低空負(fù)載匹配的方法，繞組并聯(lián)運(yùn)行，滿足高空高速需求，低空串聯(lián)運(yùn)行，滿足低空大轉(zhuǎn)矩需求。設(shè)計(jì)并測試了1臺3.5 kW繞組切換BLDCM樣機(jī)，實(shí)測結(jié)果表明采用繞組換接方法可使BLDCM兼顧高、低空螺旋槳負(fù)載的驅(qū)動(dòng)。

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A Winding Connection Method for Driving ProPeller's PM Brushless DC Motors

Li Quanwu1，Dou Manfeng1，Zhao Dongdong1，Tan Bo1，Li Yan2

(1.School of Automation，Northwestern Polytechnical University，Xi′an 710072，China
2.Xi′an Aerospace Propulsion Testing Technology Research Institute，Xi′an 710025，China)

Since the torque of a propeller is proportional to the atmospheric density and the atmospheric density at the airship′s highest flight altitude of 30 km is 1/66 that of 0km，its torque at the altitude of 0 km is 66 times that of 30 km if the propeller rotates at the same speed.The flight altitude of the airship is limited because a normal brushless DC motor(BLDCM)cannot match the load of the propeller at high and low altitudes.In order to match the load，we adjust the flux linkage of the BLDCM and propose our winding connection method.The winding parallel connection decreases the flux linkage and achieves the high speed of the BLDCM at high altitude；the winding series connection increases the flux linkage and decreases the electric current to achieve the large torque of the BLDCM at low altitude and speed.We perform the theoretical analysis of the performance of the BLDCM that has various winding connections and then design and test a 3.5 kW BLDCM prototype.The test results on the performance of the prototype that has various winding connections agree well with the theoretical analysis results，indicating that our winding connection method can satisfy the propeller′s requirements for the torque and rotational speed of the BLDCM in the range from 0 to 30 km.

brushless DC motors，switching frequency，design of experiments，permanent magnets，propellers；airship，winding connection

TM351

A

1000-2758(2016)02-0321-07

2015-10-09基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51507143)與陜西省工業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2015GY090)資助

李全武(1986—)，西北工業(yè)大學(xué)博士研究生，主要從事永磁電機(jī)的理論與設(shè)計(jì)研究。