進給系統(tǒng)用雙邊磁通切換永磁直線電機研究.pdf

1、直線型磁通切換永磁電機(Linear Flux Switching Permament Machine，LFSPM電機)與開關(guān)磁阻電機有著共同的基本工作原理，雙凸極的結(jié)構(gòu)以及初級永磁使LFSPM電機具有相對較低的制作成本，永磁型的勵磁形式使其具備了永磁電機類似的磁場變化規(guī)律及其一系列的優(yōu)良特性?；诩庸み^程對于精密加工進給系統(tǒng)的推力和精度要求，本文提出了一種適用于進給系統(tǒng)的具有多極和雙邊結(jié)構(gòu)的直線型磁通切換永磁電機(Double-sid

2、ed Linear Flux Switching Permanent Magnet Machine，DLFSPM電機)，并對電機的各項參數(shù)性能進行了設(shè)計和優(yōu)化。首先，介紹了DLFSPM電機的演變過程，分析了電機的電動運行和發(fā)電運行原理，并對電機的運行原理進行了有限元驗證，仿真了電機的永磁磁鏈、反電動勢、推力、定位力等主要特性。選擇了初級永磁型雙邊型直線電機作為進給載體，并確定了電機的基本結(jié)構(gòu)。利用有限元方法對DLFSPM電機的各項性能進

3、行了計算和分析，并對電機的定位力及推力波動的抑制方法進行專題研究。研究了電機的不平衡電磁力，建立了電機的不平衡電磁力的數(shù)學(xué)模型，并對該電機在各種參數(shù)變化的情況下的不平衡電磁力進行了仿真分析。研究了DLFSPM電機加工過程的要點及流程，依托課題組搭建的驅(qū)動控制系統(tǒng)進行了電機的試驗。
　　本論文主要研究成果包括以下幾個方面:
　　根據(jù)進給系統(tǒng)對直線電機的性能要求，選擇了動子初級永磁型結(jié)構(gòu)，確定了DLFSPM電機的動子齒數(shù)和定子齒

4、數(shù)，并確定了電機的相間距等主要參數(shù)。利用有限元方法優(yōu)化了永磁體磁化方向長度、氣隙長度、電流等對于DLFSPM電機的磁鏈、反電動勢、定位力、電磁推力的影響。最后綜合確定了電機的尺寸及參數(shù)。
　　基于DLFSPM電機的雙邊型結(jié)構(gòu)，利用定子齒非對稱分布的方法(ADST)和定子齒錯位(SSPT)對DLFSPM電機的定位力進行優(yōu)化。利用有限元的方法計算了低速狀態(tài)下DLFSPM電機的鐵芯損耗，并利用鐵芯損耗的方法計算了考慮了磁滯效應(yīng)的定位力，

5、通過比較定位力優(yōu)化前后電機的各項性能，驗證了定位力優(yōu)化方法的正確性。
　　建立了DLFSPM電機單齒的不平衡電磁力的模型。得出了不平衡電磁力產(chǎn)生的機理，推導(dǎo)出了DLFSPM電機的不平衡電磁力的表達(dá)形式。仿真了在電樞磁場單獨作用及永磁磁場單獨作用下以及共同作用下的不平衡電磁力，分析了不平衡電磁力的特點。
　　研究了DLFSPM電機的加工要點及加工制造流程。依托DLFSPM電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的試驗平臺和控制系統(tǒng)的硬件電路，對設(shè)計的