基于特定工況要求的直線電機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動范圍逆向計算研究.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，也是用戶的要求，更是一個國家制造業(yè)水平的體現(xiàn)。機床的制造精度，直接決定著產(chǎn)品的質(zhì)量。與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機加同步帶和旋轉(zhuǎn)電機加滾珠絲杠相比，直線電機可以直接實現(xiàn)直線往復(fù)運動，少了中間旋轉(zhuǎn)往復(fù)運動到直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)化裝置，越來越多的應(yīng)用于兩軸數(shù)控機床，提高機床加工精度。因為直線電機本身的特殊結(jié)構(gòu)，使得電機氣隙磁密非正弦;由于永磁體、電樞線圈、氣隙等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動，這些都影響著電機的輸

2、出性能，限制直線電機的發(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關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動范圍逆向計算方法，計算出了應(yīng)用于激光雕刻機的直線電機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)極限尺寸，指導(dǎo)直線電機設(shè)計過程公差帶的選取。首先，采用等效磁路法推導(dǎo)電機輸出性能，確定關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù);其次，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)話掃描的方法對電機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化，選取電機的公稱尺寸;再次，以應(yīng)用于激光雕刻機為工況要求，逆向計算直線電機極限尺寸，并對極限尺寸進行性能驗證;最后，以直線

3、電機極限尺寸制作電機，測試電機性能，驗證極限尺寸選取正確。具體開展了如下幾個方面的研究:
　　(1)介紹了直線電機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、PMLSM工作原理、PMLSM關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，綜述了國內(nèi)國外學(xué)者對直線電機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動對直線電機性能的影響的研究現(xiàn)狀，最后給出了本課題的主要研究內(nèi)容。
　　(2)搭建了直線電機等效磁路模型，解析了電機的輸出性能，并以電機輸出性能為依據(jù)確定了對直線電機性能影響較大的三個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。結(jié)合實際制作加工中可能

4、出現(xiàn)的擾動情況，具體的分析了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動情況下對直線電機輸出性能的影響。
　　(3)介紹了軟件自帶電機優(yōu)化功能參數(shù)化掃描，并對電機的三個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行單一結(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，以直線電機推力波動率這一輸出性能參數(shù)最低為依據(jù)，確定電機最優(yōu)性能參數(shù)，即直線電機的公稱尺寸。
　　(4)搭建了直線電機動子模塊的運動方程，以應(yīng)用于激光雕刻機這一工況為要求，計算電機輸出性能極限范圍;以該工況下直線電機極限輸出性能

5、為依據(jù)，合成直線電機推力波動和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的二階回歸方程，逆向計算該極限性能條件對應(yīng)的直線電機極限尺寸，并仿真驗證極限尺寸直線電機性能。
　　(5)按照逆向計算的直線電機極限尺寸制造電機零件，組裝電機，測量電機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸。搭建直線電機測試平臺，包括空載反電動勢和推力測試兩部分，測試直線電機輸出性能，并對電機空載反電勢和推力進行離線數(shù)據(jù)處理。結(jié)果表明:基于特定工況要求的直線電機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)擾動范圍逆向計算這一方法的研究，對于一臺直