進給系統(tǒng)用磁通切換永磁直線電機及其驅(qū)動系統(tǒng)研究.pdf

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

2、電機的電磁特性進行了分析和計算，并對樣機進行了實驗研究;在此基礎(chǔ)上，對該電機推力波動的抑制方法進行了研究。最后，在分析LFSPM電機數(shù)學模型的基礎(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)動控制系統(tǒng)進行了設(shè)計、仿真和實驗。
　　 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，利用磁路分析和繞組分析相結(jié)合的方法設(shè)計了具有多極和雙槽距結(jié)構(gòu)的LFSPM電機，并通過有限元仿真和樣機實驗驗證了設(shè)計

3、方法的有效性和正確性。
　　 根據(jù)磁通切換永磁電機的結(jié)構(gòu)特點，提出了一種適用于雙凸極永磁電機的非線性等效磁路法。將有限元數(shù)值計算的氣隙磁導嵌入到磁路模型中，并將其應(yīng)用于LFSPM電機的設(shè)計。
　　 基于Ansoft商業(yè)軟件平臺，利用有限元方法對LFSPM電機進行建模、仿真，對該電機的磁場分布和電磁參數(shù)進行了計算。
　　 根據(jù)LFSPM電機的結(jié)構(gòu)特點，提出了一種雙凸極永磁直線電機定位力抑制的方法。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，通過解析推導的方法確定LFSPM電機齒極之間的相對位置，得到定位力優(yōu)化的電機結(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電機的數(shù)學模型和電磁參數(shù)設(shè)計了LFSPM電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，通過仿真和實驗驗證該控制系統(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Matlab/Simulink仿真模型中，并對驅(qū)動控制系統(tǒng)進行建模仿真，為實際控制系統(tǒng)的