木材加工高速電主軸電機(jī)設(shè)計(jì)及其特性研究.pdf

1、高速電主軸是數(shù)控機(jī)床的核心部件，木材加工高速電主軸是結(jié)合金屬加工用電主軸技術(shù)和木材高速銑削原理及木材加工工藝特性發(fā)展起來，高速電機(jī)是電主軸的關(guān)鍵功能部件，高速電機(jī)的研究對(duì)電主軸技術(shù)的發(fā)展具有重要作用。
　　與普通感應(yīng)電機(jī)相比，高速電主軸采用中頻變頻器供電，其運(yùn)行條件發(fā)生了很大變化，使得設(shè)計(jì)自由度增大，難度高。工程實(shí)踐表明，已不能單從電主軸單元或變頻器單元的設(shè)計(jì)與優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的最優(yōu)化，而應(yīng)考慮與變頻器的性能匹配問題。本

2、文針對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于高速電主軸設(shè)計(jì)的局限性，從機(jī)電系統(tǒng)全局設(shè)計(jì)角度來研究木材加工高速電主軸電機(jī)設(shè)計(jì)，給出高速電主軸電機(jī)設(shè)計(jì)方法，并對(duì)電主軸系統(tǒng)特性和諧波分布開展實(shí)驗(yàn)研究。
　　由于變頻器的輸出電壓和電流中包含一系列的高次諧波，給電主軸性能帶來許多不利影響。通過分析雙極性SPWM技術(shù)的電壓型逆變器工作原理和諧波分布情況，定性分析諧波在氣隙空間產(chǎn)生諧波磁勢(shì)的情況，指出諧波電流導(dǎo)致電主軸溫升增高、效率和動(dòng)態(tài)性能降低等。
　

3、　針對(duì)此特殊性，分析了高速電主軸電機(jī)結(jié)構(gòu)和電磁設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)，提出了針對(duì)高速電主軸的電機(jī)設(shè)計(jì)和參數(shù)選取方法。通過增大定、轉(zhuǎn)子槽漏抗來限制諧波電流，實(shí)現(xiàn)與變頻器性能匹配；定子采用半閉口梨形槽、轉(zhuǎn)子采用閉口槽設(shè)計(jì)可以提高槽面積利用率和效率，且變頻調(diào)速下，無需考慮起動(dòng)性能指標(biāo)的約束等。
　　根據(jù)高速電主軸電機(jī)設(shè)計(jì)的上述特點(diǎn)和設(shè)計(jì)思想的分析，對(duì)一臺(tái)高速電主軸電機(jī)進(jìn)行了電磁計(jì)算和分析。在高速電主軸等效電路的基礎(chǔ)上，分析了變頻器供電下等效電路中

4、主要參數(shù)的變化規(guī)律，形成了高速電主軸樣機(jī)。
　　最后，采用實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證理論分析的方法，參考異步電動(dòng)機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法搭建了電主軸性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展高速電主軸樣機(jī)實(shí)驗(yàn)研究，獲得電主軸樣機(jī)的定子絕緣電阻值、定子繞組直流電阻、繞組溫升、額定輸入?yún)?shù)，以及機(jī)械特性曲線、空載特性曲線和各參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系等，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇的合理性。測(cè)試了變頻器供電下電主軸電壓波形，通過FFT變換，獲得電主軸的諧波分布情況，對(duì)于研究如何抑制諧波