電主軸用直驅式永磁同步電機的設計及優(yōu)化.pdf

1、數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools）是國家制造業(yè)的基礎；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，其技術的高低會對機床的技術水平、加工能力和加工精度有很大的影響。高速電機及其變頻驅動技術是電主軸的關鍵技術之一，高速驅動電機的設計水平和加工制造能力對電主軸至關重要以至于直接決定其技術水平。如今，電主軸的驅動電機普遍采用

2、異步電機，其低效率、低功率因數(shù)及轉子發(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式永磁同步電機，并探究其相關規(guī)律以提供一定的參考作用。本文的目標是在考慮配套控制器參數(shù)的前提下，探究電主軸用直驅式永磁同步電機的規(guī)律，設計出符合電主軸要求的直驅式永磁同步電機的方案，并對設計方案進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式永磁同步電機的國內外發(fā)展和研究現(xiàn)狀進行了解，對電主軸的結構特點和關鍵技

3、術進行闡述以全面了解電主軸和直驅式永磁同步電機的特點。
　　其次，本文對內嵌式永磁同步電機的數(shù)學模型進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矩方程；在考慮驅動器容量的前提下對電主軸用直驅式永磁同步電機的運行模式和調速控制進行了系統(tǒng)的分析以及簡單闡述了電主軸用直驅式永磁同步電機的設計方法。
　　此外，本文明確了電主軸用直驅式永磁同步電機的應用場合和技術要求，并進行初步的分析設計；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，重點研究提高轉矩密度的措施，同時考慮削弱轉矩脈動和降低齒槽轉矩，以提高轉矩特性。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、定子斜槽以及轉子分段斜極對電機轉矩特性的影響，并給出了規(guī)律性的總結。
　　本文對電機的最終設計方案進行短路退磁、機械強度以及溫升分布的校核。校核結果表明，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