進(jìn)給系統(tǒng)用磁通切換永磁直線電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究.pdf

1、初級永磁型磁通切換永磁直線電機(jī)（簡稱LFSPM電機(jī)）具有常規(guī)次級永磁型直線電機(jī)相似的磁場變化規(guī)律和相對較低的制作成本，在推力性能要求較高的機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)用中具有一定的優(yōu)勢。本文提出了一種適用于進(jìn)給系統(tǒng)的具有多極和雙槽距結(jié)構(gòu)的LFSPM電機(jī)，并對該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先，針對LFSPM電機(jī)的磁路特點(diǎn)和繞組特點(diǎn)，采用非線性等效磁路模型和分?jǐn)?shù)槽繞組分析相結(jié)合的方法制定了LFSPM電機(jī)的設(shè)計(jì)方案。然后，利用有限元方法對LFSPM

2、電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了分析和計(jì)算，并對樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究;在此基礎(chǔ)上，對該電機(jī)推力波動(dòng)的抑制方法進(jìn)行了研究。最后，在分析LFSPM電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用常規(guī)伺服控制系統(tǒng)的三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，對驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)驗(yàn)。
　　 論文主要研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)對直線電機(jī)的性能要求，利用磁路分析和繞組分析相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)了具有多極和雙槽距結(jié)構(gòu)的LFSPM電機(jī)，并通過有限元仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)

3、方法的有效性和正確性。
　　 根據(jù)磁通切換永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種適用于雙凸極永磁電機(jī)的非線性等效磁路法。將有限元數(shù)值計(jì)算的氣隙磁導(dǎo)嵌入到磁路模型中，并將其應(yīng)用于LFSPM電機(jī)的設(shè)計(jì)。
　　 基于Ansoft商業(yè)軟件平臺(tái)，利用有限元方法對LFSPM電機(jī)進(jìn)行建模、仿真，對該電機(jī)的磁場分布和電磁參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。
　　 根據(jù)LFSPM電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種雙凸極永磁直線電機(jī)定位力抑制的方法。利用有限元分析和傅

4、里葉分析的方法建立單齒結(jié)構(gòu)的定位力模型，通過解析推導(dǎo)的方法確定LFSPM電機(jī)齒極之間的相對位置，得到定位力優(yōu)化的電機(jī)結(jié)構(gòu)。
　　 在常規(guī)伺服控制系統(tǒng)三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)LFSPM電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和電磁參數(shù)設(shè)計(jì)了LFSPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該控制系統(tǒng)的有效性。
　　 將有限元仿真得到的電磁參數(shù)嵌入到LFSPM電機(jī)Matlab/Simulink仿真模型中，并對驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，為實(shí)際控制系統(tǒng)的