太陽電池陣驅(qū)動電機的熱失效分析.pdf

1、太陽電池陣驅(qū)動電機控制著航天器太陽電池帆板的對日角度，以便最大限度地利用接收到的太陽能發(fā)電，提供整個航天器在空間工作的電能，因此，太陽電池陣驅(qū)動電機的可靠性十分重要。本文通過有限元仿真分析和重要部件模擬試驗的方法對太陽電池陣驅(qū)動電機在真空熱循環(huán)條件下的失效進行了研究。
　　在柱坐標(biāo)系下，選用回轉(zhuǎn)體常用的拱形體單元，通過理論推導(dǎo)，得到電機溫度場分布，這就可以計算任意位置處的熱應(yīng)力；再通過絕緣材料的恒溫壽命模型，推導(dǎo)得到絕緣材料在熱循

2、環(huán)條件下以擊穿失效為判據(jù)的壽命模型，并由此推導(dǎo)出絕緣材料的擊穿電壓在熱循環(huán)條件下的計算模型，這為分析電機的失效機理提供了有效的理論依據(jù)。
　　基于ANSYS軟件，建立了電機整機及影響軸承受力的各部件的三維有限元模型，并對模型進行熱-應(yīng)力有限元仿真分析，得到電機殼、主軸、轉(zhuǎn)子和軸承等主要部分的熱變形情況，并得到了軸承以及電機整體的熱應(yīng)力分布情況，這對分析電機內(nèi)部機械故障有較高的參考價值。
　　電機殼是電機上熱變形最為顯著的部件

3、，也是對產(chǎn)生熱應(yīng)力作用最明顯的部分，通過試驗測試了鋁合金電機殼在熱循環(huán)作用下的變形情況，驗證部分仿真結(jié)果的正確性，并由變形量粗略計算了由電機殼變形產(chǎn)生的熱應(yīng)力，為分析電機失效提供參考。同時測試了相同結(jié)構(gòu)尺寸的鈦合金電機殼在同樣溫度條件下的熱變形情況，對比了兩種材料在此電機殼上使用的性能。
　　絕緣材料是電機的薄弱環(huán)節(jié)，通過試驗，測得了在真空熱循環(huán)條件下電機漆包線和聚酯薄膜的擊穿電壓的變化規(guī)律，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)評價了電機絕緣在熱循環(huán)條