【摘要】：直線運動是工業(yè)和生活自動化系統(tǒng)中要實現(xiàn)的一種最基本的運動形式,直線電機的出現(xiàn)給直線運動的實現(xiàn)提供了新的更直接的方法。傳統(tǒng)的方式例如氣動、液壓、珠絲杠等結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)運行效率低。直線電機不需要中間的傳動裝置就可以直接實現(xiàn)直線運動,具有結(jié)構(gòu)簡單、高速度、精度高、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點。圓筒形永磁直線電機更是擁有直線電機和永磁電機的雙重優(yōu)點。但圓筒形直線電機也有其缺點,推力波動大的問題直接影響著圓筒形永磁直線電機的伺服性能。本課題來自于國家自然科學(xué)基金項目——軟磁復(fù)合材料的圓筒形永磁直線電機推力波動與材料鐵耗特性研究。文中設(shè)計了一臺圓筒形永磁直線電機,并針對直線電機推力波動形成的主要原因,對電機進(jìn)行了仿真及優(yōu)化。課題主要包括以下幾個方面:首先,介紹了圓筒形永磁直線電機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點。選擇合適的電機結(jié)構(gòu)進(jìn)行電機設(shè)計,結(jié)合理論分析及計算確定了電機的基本設(shè)計方法方案,并通過有限元軟件Ansoft創(chuàng)建模型進(jìn)行仿真,驗證電機尺寸的合理性。其次,分析了圓筒形永磁直線電機推力波動產(chǎn)生的主要原因,針對直線電機端部力和齒槽力兩個方面對電機進(jìn)行了研究。闡述了初級長度對端部力的影響,計算出了初級鐵心長度,對電機槽口寬度、次級充磁結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了對比研究來減小電機磁阻力,并結(jié)合實際加工問題,最終確定了電機的制作方案。將最終方案與基本方案的仿真結(jié)果進(jìn)行對比,驗證了新方案對減小電機推力波動的有效性。測試電機的磁阻力,將實測數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,驗證理論及仿真的實際效果。分析實測與理論仿真出現(xiàn)差異的原因,總結(jié)樣機制作及實驗過程的實際經(jīng)驗。最后,提出了這一種新的分析圓筒形直線電機端部力的方法,利用這種方法分析了電機斜端部受力情況,得到最佳的傾斜端部尺寸,并利用有限元仿真對該方法進(jìn)行了驗證。此外還分析了使用斜槽減小圓筒電機推力波動的可行性,并繪制出不同角度的斜槽圓筒形永磁直線電機模型,利用有限元仿真研究斜槽對電機推力波動影響,對比分析了不同斜槽角度對推力波動的影響,得到了最佳的斜槽量。本文對電機的設(shè)計及優(yōu)化為今后設(shè)計圓筒形永磁直線電機提供了一定的實驗數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM359.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2564739