進(jìn)給系統(tǒng)用雙邊磁通切換永磁直線電機(jī)研究.pdf

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

2、ed Linear Flux Switching Permanent Magnet Machine，DLFSPM電機(jī))，并對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)性能進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。首先，介紹了DLFSPM電機(jī)的演變過(guò)程，分析了電機(jī)的電動(dòng)運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行原理，并對(duì)電機(jī)的運(yùn)行原理進(jìn)行了有限元驗(yàn)證，仿真了電機(jī)的永磁磁鏈、反電動(dòng)勢(shì)、推力、定位力等主要特性。選擇了初級(jí)永磁型雙邊型直線電機(jī)作為進(jìn)給載體，并確定了電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。利用有限元方法對(duì)DLFSPM電機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)

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

4、數(shù)，并確定了電機(jī)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(zhǎng)度、氣隙長(zhǎng)度、電流等對(duì)于DLFSPM電機(jī)的磁鏈、反電動(dòng)勢(shì)、定位力、電磁推力的影響。最后綜合確定了電機(jī)的尺寸及參數(shù)。
　　基于DLFSPM電機(jī)的雙邊型結(jié)構(gòu)，利用定子齒非對(duì)稱分布的方法(ADST)和定子齒錯(cuò)位(SSPT)對(duì)DLFSPM電機(jī)的定位力進(jìn)行優(yōu)化。利用有限元的方法計(jì)算了低速狀態(tài)下DLFSPM電機(jī)的鐵芯損耗，并利用鐵芯損耗的方法計(jì)算了考慮了磁滯效應(yīng)的定位力，

5、通過(guò)比較定位力優(yōu)化前后電機(jī)的各項(xiàng)性能，驗(yàn)證了定位力優(yōu)化方法的正確性。
　　建立了DLFSPM電機(jī)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(jī)理，推導(dǎo)出了DLFSPM電機(jī)的不平衡電磁力的表達(dá)形式。仿真了在電樞磁場(chǎng)單獨(dú)作用及永磁磁場(chǎng)單獨(dú)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(diǎn)。
　　研究了DLFSPM電機(jī)的加工要點(diǎn)及加工制造流程。依托DLFSPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的試驗(yàn)平臺(tái)和控制系統(tǒng)的硬件電路，對(duì)設(shè)計(jì)的