大推力永磁同步直線電機機械特性研究.pdf

1、隨著工業(yè)制造水平的不斷發(fā)展，超高速加工和超精密加工成為未來機床業(yè)發(fā)展的主題，永磁同步直線電機以長行程、低慣量、高精度、快響應、高速度、推力大，結構簡潔等特征，是高速精密機床中直線運動的理想動力裝置。由于永磁同步直線電機的端部效應和齒槽效應等固有的特性，大推力永磁同步直線電機的推力波動嚴重，產生低速爬行和抖動現象，惡化電機的運動特性，制約了其在先進裝備中的應用。本文在深入研究國內外直線電機研究和應用的基礎上，對單邊平板式大推力永磁同步直線

2、電動機機械特性進行研究，針對現有大推力永磁同步直線電機存在的推力波動等問題，從磁路分析和設計、機械結構設計、伺服系統(tǒng)控制補償等方面進行研究，減少推力波動，優(yōu)化了大推力永磁同步直線電機的運動特性。 文章首先闡述了課題的背景，國內外的研究現狀，研究的目的、意義和內容等。接著對永磁同步直線電機的結構和工作原理進行了分析。以永磁同步直線電機的推力特性為研究對象，比較了電磁場的各種分析方法，采用分層線性模型思想，分析出了永磁同步直線電機中

3、的磁場分布，推導出了電磁推力波動表達式。 其次研究了永磁同步直線電機推力波動的機理，對電磁場有限元法進行數學分析，通過有限元法對永磁同步直線電機的端部效應和齒槽效應進行研究分析，實現以優(yōu)化動子鐵芯長度來降低邊端力；實現以短距分數槽繞組來降低齒槽力，消除和抑制諧波推力。通過擬合的推力波動表達式，提出以補償電流的方法來抑制波動推力。運用MATLAB/Simulink搭建了永磁同步直線電機伺服控制器在三種狀態(tài)下的仿真模型，分別為忽略推

4、力波動、考慮推力波動無補償策略、考慮推力波動進行Iq電流補償時的永磁同步直線電機伺服控制仿真模型。對三種仿真模型進行仿真比較，驗證了通過Iq電流補償能有效抑制推力波動的有效性。 最后利用數字信號處理芯片、大功率逆變器、直線光柵尺等永磁同步直線電機伺服控制硬件平臺，完成永磁同步直線電機伺服控制系統(tǒng)對波動力補償的實現。通過搭建的實驗平臺，對補償策略進行現場測試，對實驗進行分析研究，驗證了通過電流補償策略能有效抑制永磁同步直線電機推力