數(shù)控機床用永磁同步電主軸電機設(shè)計及優(yōu)化.pdf

1、電主軸是機床的核心技術(shù)，其性能好壞對機床的性能和技術(shù)水平有著至關(guān)重要的影響。目前，感應(yīng)電機由于設(shè)計方法成熟、弱磁擴速范圍較廣，在高檔機床的電主軸中仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。但是，異步電機功率因數(shù)和效率較低，需要較大容量的逆變器。永磁電機結(jié)構(gòu)簡單、功率密度大、高效、高功率因數(shù)等特點日益凸顯，能克服異步電機的不足，進一步提高數(shù)控機床的性能。然而，永磁同步電機固有的難以弱磁的問題嚴(yán)重制約著永磁電機在數(shù)控機床中的應(yīng)用。
　　文章開始先介紹了電主軸

2、電機的國內(nèi)外研究和發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了永磁同步電動機難以實現(xiàn)弱磁擴速的原因，即永磁體磁導(dǎo)率與空氣磁導(dǎo)率相近從而導(dǎo)致永磁電機d軸電感太小。通過speed軟件分析得到了永磁電機不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的電感的大小。然后通過有限元軟件分析了直交軸電感隨電流變化的規(guī)律，得出了雖然直交軸在理論上是解耦和的，但實際上依然存在交叉耦合的結(jié)論。
　　此外，為優(yōu)化電機的轉(zhuǎn)矩密度，本文推導(dǎo)了轉(zhuǎn)/定子半徑之比,即裂比與電機轉(zhuǎn)矩密度之間的解析關(guān)系式。并利用speed

3、軟件分析得到了不同氣隙磁通密度和不同極弧系數(shù)下電機的轉(zhuǎn)矩密度隨裂比的變化曲線。研究結(jié)果表明氣隙磁通密度對該值有影響，并且隨著氣隙磁通密度的增大，最優(yōu)的裂比值逐漸的減小。
　　最后，通過有限元分析軟件Ansoft建立了電機的二維模型并進行電磁場仿真計算。為了降低電機的轉(zhuǎn)矩脈動，研究了極弧系數(shù)、永磁體分段斜極以及不均勻轉(zhuǎn)子對電機氣隙磁密，反電勢諧波含量以及轉(zhuǎn)矩脈動的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明極弧系數(shù)在選取為145°時，電機的5、7次反電勢