基于特定工況要求的直線電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動(dòng)范圍逆向計(jì)算研究.pdf

1、現(xiàn)代制造業(yè)需要更高的加工質(zhì)量，高質(zhì)量的產(chǎn)品是企業(yè)追求的目標(biāo)，也是用戶的要求，更是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的體現(xiàn)。機(jī)床的制造精度，直接決定著產(chǎn)品的質(zhì)量。與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)加同步帶和旋轉(zhuǎn)電機(jī)加滾珠絲杠相比，直線電機(jī)可以直接實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，少了中間旋轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)到直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化裝置，越來(lái)越多的應(yīng)用于兩軸數(shù)控機(jī)床，提高機(jī)床加工精度。因?yàn)橹本€電機(jī)本身的特殊結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)氣隙磁密非正弦;由于永磁體、電樞線圈、氣隙等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動(dòng)，這些都影響著電機(jī)的輸

2、出性能，限制直線電機(jī)的發(fā)展。
　　本課題研究了一種基于特定工況要求的永磁同步直線電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動(dòng)范圍逆向計(jì)算方法，計(jì)算出了應(yīng)用于激光雕刻機(jī)的直線電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)極限尺寸，指導(dǎo)直線電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程公差帶的選取。首先，采用等效磁路法推導(dǎo)電機(jī)輸出性能，確定關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù);其次，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)話掃描的方法對(duì)電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化，選取電機(jī)的公稱尺寸;再次，以應(yīng)用于激光雕刻機(jī)為工況要求，逆向計(jì)算直線電機(jī)極限尺寸，并對(duì)極限尺寸進(jìn)行性能驗(yàn)證;最后，以直線

3、電機(jī)極限尺寸制作電機(jī)，測(cè)試電機(jī)性能，驗(yàn)證極限尺寸選取正確。具體開展了如下幾個(gè)方面的研究:
　　(1)介紹了直線電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、PMLSM工作原理、PMLSM關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，綜述了國(guó)內(nèi)國(guó)外學(xué)者對(duì)直線電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動(dòng)對(duì)直線電機(jī)性能的影響的研究現(xiàn)狀，最后給出了本課題的主要研究?jī)?nèi)容。
　　(2)搭建了直線電機(jī)等效磁路模型，解析了電機(jī)的輸出性能，并以電機(jī)輸出性能為依據(jù)確定了對(duì)直線電機(jī)性能影響較大的三個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。結(jié)合實(shí)際制作加工中可能

4、出現(xiàn)的擾動(dòng)情況，具體的分析了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動(dòng)情況下對(duì)直線電機(jī)輸出性能的影響。
　　(3)介紹了軟件自帶電機(jī)優(yōu)化功能參數(shù)化掃描，并對(duì)電機(jī)的三個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行單一結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)化以及多結(jié)構(gòu)參數(shù)正交化掃描，以直線電機(jī)推力波動(dòng)率這一輸出性能參數(shù)最低為依據(jù)，確定電機(jī)最優(yōu)性能參數(shù)，即直線電機(jī)的公稱尺寸。
　　(4)搭建了直線電機(jī)動(dòng)子模塊的運(yùn)動(dòng)方程，以應(yīng)用于激光雕刻機(jī)這一工況為要求，計(jì)算電機(jī)輸出性能極限范圍;以該工況下直線電機(jī)極限輸出性能

5、為依據(jù)，合成直線電機(jī)推力波動(dòng)和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的二階回歸方程，逆向計(jì)算該極限性能條件對(duì)應(yīng)的直線電機(jī)極限尺寸，并仿真驗(yàn)證極限尺寸直線電機(jī)性能。
　　(5)按照逆向計(jì)算的直線電機(jī)極限尺寸制造電機(jī)零件，組裝電機(jī)，測(cè)量電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸。搭建直線電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，包括空載反電動(dòng)勢(shì)和推力測(cè)試兩部分，測(cè)試直線電機(jī)輸出性能，并對(duì)電機(jī)空載反電勢(shì)和推力進(jìn)行離線數(shù)據(jù)處理。結(jié)果表明:基于特定工況要求的直線電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動(dòng)范圍逆向計(jì)算這一方法的研究，對(duì)于一臺(tái)直