随着科学技术的进步和加工制造技术的发展,各种电子产品、武器装备逐渐趋于微型化,轻型制导导弹作为一种防空武器,在现代国防科学领域占有重要地位。为了精准打击目标,导弹通常装配带有微型制导电机的电动舵机。永磁无刷直流电动机结构简单,运行可靠稳定,控制特性良好,通常应用于航空航天和军工武器领域。针对轻型制导导弹这种高加速、高冲击的应用场景,本文提出设计了一种抗高冲击微型无刷直流电动机,用来执行轻型制导导弹的制导工作。本文首先给出了三相六状态方波驱动无刷直流电动机的工作原理、数学模型和基本参数计算公式,根据抗高冲击微型无刷直流电动机设计特点对电机的电磁材料、极槽配合进行合理的选择,对电机结构进行合理的设计与优化,定子外侧开槽形成闭口槽,不仅解决了微型电机的工艺难题,而且削弱了电机的齿槽转矩。转子采用永磁体护套,提高了结构的稳定性。然后,通过目标参数化对电机电磁负荷进行极限化设计,求解出了满足绕组温度限制条件和电机设计指标的最小转子体积,不仅实现了电机的微型化、轻量化、高功率密度化,而且减小了电机在轻型制导导弹加速过程中所承受的加速度冲击力。通过目标参数化对电机长径比进行寻优设计,减小了电机的损耗,提高了电机的效率,进一步提高了电机在有限体积内的电磁性能。接着,通过有限元电磁仿真软件分别建立电机的温度场模型和应力场模型,对电机额定工况下的温度和振动进行分析计算,确定了电机经过长径比寻优设计后,既不会产生过高的温升影响电机性能,也不会发生共振现象引起较大振动,具有更好的运行稳定性。最后,综合考虑电机受力情况、材料特性、结构特点分析得出电机抗加速度冲击性能较为薄弱的部件为定子绕组和转子轴承,根据电机定子为固定器件、转子为自由器件的特点,对电机定子绕组采用环氧树脂灌封,对电机转子和轴承整体结构进行改进设计,提高了电机的抗加速度冲击能力。通过有限元动力学仿真,对电机高加速、高冲击环境下的定子绕组和转子轴承的形变程度与应力分布进行分析计算,确定了电机可在高加速、高冲击环境中稳定可靠运行。综上所述,针对轻型制导导弹这种高加速、高冲击应用场景,本文提出设计了一种抗高冲击微型无刷直流电动机,通过材料选取、电磁设计优化、结构改进等多方面工作,实现了电机的微型化、轻量化、高功率密度化,提高了电机的抗加速度冲击能力,电机不会在轻型制导导弹加速过程中损坏,可在后续制导过程中稳定可靠运行。