電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機的設(shè)計及優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools）是國家制造業(yè)的基礎(chǔ)；而高檔數(shù)控機床是國家尖端加工科技的代表，是國家制造實力的證明，是國家裝備制造的核心競爭能力。電主軸作為高檔數(shù)控機床的重要部分，其技術(shù)的高低會對機床的技術(shù)水平、加工能力和加工精度有很大的影響。高速電機及其變頻驅(qū)動技術(shù)是電主軸的關(guān)鍵技術(shù)之一，高速驅(qū)動電機的設(shè)計水平和加工制造能力對電主軸至關(guān)重要以至于直接決定其技術(shù)水平。如今，電主軸的驅(qū)動電機普遍采用

2、異步電機，其低效率、低功率因數(shù)及轉(zhuǎn)子發(fā)熱的缺點是電主軸的瓶頸。因此有必要開發(fā)適用于電主軸的直驅(qū)式永磁同步電機，并探究其相關(guān)規(guī)律以提供一定的參考作用。本文的目標(biāo)是在考慮配套控制器參數(shù)的前提下，探究電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機的規(guī)律，設(shè)計出符合電主軸要求的直驅(qū)式永磁同步電機的方案，并對設(shè)計方案進(jìn)行多方面的校核分析以驗證其可行性和合理性。
　　首先，本文對電主軸及直驅(qū)式永磁同步電機的國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了解，對電主軸的結(jié)構(gòu)特點和關(guān)鍵技

3、術(shù)進(jìn)行闡述以全面了解電主軸和直驅(qū)式永磁同步電機的特點。
　　其次，本文對內(nèi)嵌式永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的分析和理論上的討論，最后得出了理想情況下d-q軸系下的電壓方程和電磁轉(zhuǎn)矩方程；在考慮驅(qū)動器容量的前提下對電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機的運行模式和調(diào)速控制進(jìn)行了系統(tǒng)的分析以及簡單闡述了電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機的設(shè)計方法。
　　此外，本文明確了電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機的應(yīng)用場合和技術(shù)要求，并進(jìn)行初步的分析設(shè)計；本文的

4、研究方向是在滿足電機的恒功率范圍要求以及過載能力的同時，重點研究提高轉(zhuǎn)矩密度的措施，同時考慮削弱轉(zhuǎn)矩脈動和降低齒槽轉(zhuǎn)矩，以提高轉(zhuǎn)矩特性。利用參數(shù)化以及Taguchi方法分析了槽開口寬度、永磁體嵌放深度、磁橋形狀、輔助槽、定子斜槽以及轉(zhuǎn)子分段斜極對電機轉(zhuǎn)矩特性的影響，并給出了規(guī)律性的總結(jié)。
　　本文對電機的最終設(shè)計方案進(jìn)行短路退磁、機械強度以及溫升分布的校核。校核結(jié)果表明，電機滿足短路退磁、機械強度以及溫升等各方面的要求，并保留了合