飞机上由液压、燃气涡轮等对飞机发动机进行起动,但是在发动机起动后就不再工作,浪费了飞机上许多空间。随着科技的发展,飞机用电也增多,飞机可利用的空间也越来越小,采用起动发电技术,将飞机上电源发电系统中的发电机用作电动机,在发动机起动时拖动发动机起动,在发动机正常运转时,拖动航空起动发电机高速运行发电。起动发电技术的发展省去航空发动机特有起动装置,节省飞机大量空间,降低了占用空间、系统重量及成本,对于目前飞机的起动以及发电系统的发展具有重要意义。永磁同步电机以其高功率密度、效率高、损耗小、体积小等优点使得其应用于航空起动发电系统具有很大优势,对于系统的小型化、轻量化研究具有重要意义。目前用电量小的飞机起动发电系统为低压直流起动发电系统,而至今低压直流起动发电系统主要采用的还是有刷直流起动发电系统,系统重量大,效率低,本课题针对低压大功率起动发电系统的轻量化、小型化要求,采用永磁同步电机完成系统小型轻量化的优化设计。由小型化航空起动发电系统对航空起动发电机设计的尺寸以及性能指标要求分析,进行航空起动发电机的设计,根据航空系统安全可靠性、功率密度高、强磁弱磁能力等性能要求确定电机槽极配合、转子结构等参数的电机设计方案。并利用电磁仿真对所确定的电机结构进行调整,得到起动发电机的设计。分析电机电磁仿真结果,验证电机设计方案。在所设计电机的定子结构相同情况下,利用新型电机完成对所设计的起动发电机的优化设计,通过对新型电机极槽配合方式、转子结构以及气隙尺寸等电机参数进行电磁仿真优化设计,得到小型化系统的电机优化设计方案。并对电机强磁弱磁性能进行优化设计,通过结构调整来提高永磁同步电机的调磁能力。实现航空起动发电机的优化设计。得到了两种优化方案,确定一种新型电机优化方案与之前所设计的电机方案作对比,针对轻量化、小型化要求完成电机转子、外壳、电机轴、前后端盖以及磁钢压板等主要结构设计。完成控制器硬件电路的模块划分。针对低压大功率系统的大电流、发热严重问题以及系统高频控制要求,完成主要元器件的选择,并构建主要模块即驱动功率模块的设计框架,并完成整体的控制器硬件电路设计,实现与优化大电流、高频系统的控制。对控制器硬件电路进行板块化划分,设计控制器三相电流及母线电流传递及散热结构,解决系统大电流及发热严重等问题,完成航空起动发电系统总体结构设计。搭建航空起动发电系统的实验平台,通过电机基本实验对控制器硬件设计进行验证调试。通过静态力矩系数测试实验,对电机设计参数进行验证;通过起动发电系发电及带载实验,系统在发电空载及带载情况下电流仍呈良好的正弦性波形,并且电压稳定输出28V,系统整体设计得以验证。