圓柱型音圈電機的結構設計與優(yōu)化研究.pdf

1、音圈電機是一種直接將電能轉(zhuǎn)換為線性運動機械能，但不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構的新型直線驅(qū)動電機。其中圓柱型音圈電機結構簡單，永磁材料和線圈利用率高，而且具有響應速度快、效率高、推力大、無齒槽效應以及方便控制等優(yōu)點，適用于高速、高加速度和高頻往復運動的數(shù)控沖孔機床的驅(qū)動系統(tǒng)。近年來，音圈電機在工業(yè)生產(chǎn)中的應用越來越多，但是，與其他類型的直線電機一樣，音圈電機的應用因為其推力密度小而受限。同時永磁材料也飛速發(fā)展，性能越來越高而價格逐步降低，但是在

2、音圈電機的制造成本方面，永磁材料仍然占很大的比例。因此，充分利用永磁材料，對音圈電機進行合理的優(yōu)化設計，提高電機的推力密度是非常必要的。本文對應用于數(shù)控沖孔機床驅(qū)動系統(tǒng)的圓柱型音圈電機進行了研究，主要工作包括：
　　首先，根據(jù)不同結構類型音圈電機的特點，結合實際應用要求對電機進行了選型和設計。建立了圓柱型音圈電機的等效磁路模型和動態(tài)數(shù)學模型，應用Ansoft有限元分析軟件對其進行了仿真驗證。
　　其次，為了提高電機的推力密度

3、，對圓柱型音圈電機的結構進行了優(yōu)化研究。分別提出了半閉口音圈電機來抑制反向磁通，異形音圈電機來增加永磁體與磁軛的結合面的面積，Halbach型異形音圈電機通過引入Halbach陣列來提高永磁體的利用率，增強電機的氣隙磁通密度，從而提高電機的推力密度。
　　最后，對半閉口音圈電機中的半閉口長度，還有Halbach型異形音圈電機中的異形角進行研究，分析了它們對電機氣隙磁通密度和推力的影響。然后通過分析永磁體、磁軛和線圈繞組的高度對電機