机床用低推力波动永磁直线电动机的电磁设计与性能分析

摘要

随着现代工业的发展,对数控机床的加工精度和加工速度的要求越来越高。但是传统传动机构大都是由滚珠丝杠或齿轮等组成的,传动机构存在着机械刚性限制和机械传动间隙限制,因此机床等机构的加工速度和加工精度受到一定程度的制约。直线电机直驱技术应用到机床后这种局面得到了改变,直线电机直接驱动加工部件,省去了中间的传动机构,通过直线光栅来反馈位置信号和速度信号,大幅度提高了机床的加工速度和精度。
　　永磁直线电机自身固有的推力波动是限制驱动精度提高的制约因素。本文首先对永磁直线电机的原理进行了分析,针对降低推力波动对永磁直线电机进行总体分析设计,分析比较了各个形式的优缺点,优选了表贴式永磁体结构,扁平型的定子机构,短初级长次级结构,分数槽绕组形式,定子水冷的结构等作为电机的主体结构。
　　然后本文结合旋转永磁同步电机磁路计算方法和异步直线电机磁路计算方法,对永磁同步直线电机进行了等效磁路法计算。对永磁直线电机的主要尺寸,电机的磁路,电机的额定工作特性,电机的热负荷等进行了计算。通过这些计算得到电机初步设计的数据。另外采用磁场的有限元计算软件ansoft对永磁直线同步电机电机的磁力线分布,电流,推力,电枢反应等性能进行准确的计算分析。
　　最后对永磁直线电机的推力波动进行了分析,并通过对初级磁轭厚度,次级磁轭板厚度,气隙长度,永磁体,端部齿进行优化设计进行补偿,来抑制推力波动。对永磁直线电机的冷却进行了计算分析。根据以上的设计优化数据制作了一台永磁直线同步电机,并对样机进行了测试,对比了测试结果,进行了分析总结。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1课题的目的和意义

1.2直线电机的发展历史及趋势

1.3永磁同步直线电机在机床领域的应用

1.4抑制永磁直线同步电机电磁力波动研究现状

1.5本课题研究的主要内容

第2章 永磁同步直线电机电磁原理与总体结构分析

2.1永磁同步直线电机电磁原理

2.2永磁同步直线电机结构分析

2.3本章小结

第3章 永磁同步直线电机电磁设计

3.1电磁设计程序

3.2永磁同步直线电机电有限元仿真分析

3.3本章小结

第4章 推力波动分析

4.1斜极对推力波动的影响

4.2端边齿宽对电磁推力波动的影响

4.3槽宽对推力波动的影响

4.4气隙对推力波动的影响

4.5 永磁体厚度对推力波动的影响

4.6本章小结

第5章 永磁同步电机温升测试

5.1温升计算

5.2 温升试验

5.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢

个人简历