本文關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機設(shè)計與分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工業(yè)機器人取代傳統(tǒng)人工勞動力已成為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新趨勢。我國已經(jīng)成為最大的工業(yè)機器人市場,但高端機器人大部分依賴進(jìn)口,我國伺服電機、精密減速器、伺服驅(qū)動器等關(guān)鍵技術(shù)落后。研究工業(yè)機器人用伺服電機對推動我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展和勞動密集型企業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。本文的研究內(nèi)容來源于2014年廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項“基于產(chǎn)業(yè)鏈面向機床自動化生產(chǎn)的工業(yè)機器人研發(fā)與應(yīng)用示范”,主要研究任務(wù)為設(shè)計和試制一款用于工業(yè)機器人的1.0kW永磁同步伺服電動機,該型工業(yè)機器人將用于機床自動化生產(chǎn)中。首先,對永磁同步伺服電機的結(jié)構(gòu)特點和工作原理進(jìn)行分析,及提出工業(yè)機器人對伺服電機的特殊要求,對永磁伺服電機的過載性、調(diào)速性和轉(zhuǎn)矩波動性進(jìn)行分析。然后,文章介紹運用“場路結(jié)合法”設(shè)計和分析工業(yè)機器人用永磁伺服電機。首先根據(jù)項目要求和永磁電機設(shè)計原則對電機定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及尺寸、繞組型式和槽極配合等進(jìn)行合理設(shè)計,初步確定電機的電磁設(shè)計方案。然后使用RMxprt對電機方案進(jìn)行核算,使用有限元方法對電機進(jìn)行仿真分析及使用Maxwell 2D軟件確定優(yōu)化電機氣隙磁密和削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的方案,最終確定電機的設(shè)計方案,文章著重對采用的單雙層繞組方案進(jìn)行介紹和分析。最后根據(jù)方案制作樣機并進(jìn)行測試和分析,測試結(jié)果表明樣機的技術(shù)規(guī)格和性能特性滿足項目設(shè)計要求,轉(zhuǎn)矩波動小,過載能力達(dá)到要求的3.3倍,超速倍數(shù)達(dá)到要求的1.5倍。最后,對本文的研究設(shè)計工作進(jìn)行總結(jié),提出一些具有參考價值的永磁伺服電機設(shè)計經(jīng)驗,指出產(chǎn)品和設(shè)計過程中存在的不足之處及對下一步工作進(jìn)行展望。文章針對工業(yè)機器人用電機在過載性、轉(zhuǎn)矩波動性等方面具有的特定要求,采用一種結(jié)合單層繞組優(yōu)點和雙層繞組優(yōu)點的單雙層繞組,改善工業(yè)機器人用電機的電動勢、磁動勢及效率和成本,提高電機的過載能力和降低轉(zhuǎn)矩波動。同時通過設(shè)置不等厚磁極削弱電機的齒槽轉(zhuǎn)矩,其永磁磁極的最佳不等厚程度由Maxwell 2D軟件確定。本文對于永磁同步伺服電機的設(shè)計具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)機器人 永磁同步伺服電機 電磁設(shè)計 有限元分析 單雙層繞組 過載能力 轉(zhuǎn)矩波動 齒槽轉(zhuǎn)矩
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM383.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-16
• 1.3 工業(yè)機器人用伺服電機的類型比較16-18
• 1.4 永磁電機“場路結(jié)合”設(shè)計方法簡介18-19
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)19-20
• 第二章 工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機原理及特性分析20-30
• 2.1 永磁同步電機的結(jié)構(gòu)特點21-23
• 2.1.1 定子結(jié)構(gòu)21
• 2.1.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)21-23
• 2.2 永磁同步伺服電機工作原理分析23-25
• 2.3 工業(yè)機器人對伺服電機的特殊要求25-26
• 2.4 永磁同步伺服電機的性能分析26-29
• 2.4.1 過載能力分析26-27
• 2.4.2 調(diào)速性分析27-28
• 2.4.3 轉(zhuǎn)矩波動性分析28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機方案設(shè)計及分析30-41
• 3.1 工業(yè)機器人用永磁伺服電機設(shè)計思路30-31
• 3.2 工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機設(shè)計目標(biāo)和性能要求31-32
• 3.3 工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機電磁設(shè)計32-37
• 3.3.1 電機主要尺寸設(shè)計32-33
• 3.3.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及槽極配合設(shè)計33-34
• 3.3.3 永磁體設(shè)計34-35
• 3.3.4 繞組設(shè)計35-36
• 3.3.5 定轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計36
• 3.3.6 總體設(shè)計方案36-37
• 3.4 磁路法計算工業(yè)機器人用永磁同步電機37-40
• 3.4.1 RMxprt仿真計算模塊介紹37-38
• 3.4.2 電機性能計算結(jié)果38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 有限元分析及優(yōu)化工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機41-54
• 4.1 使用有限元分析軟件分析工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機41-46
• 4.1.1 有限元分析軟件ANSYS Maxwell簡介41
• 4.1.2 有限元分析模型的建立41-42
• 4.1.3 電機空載運行工況仿真分析42-45
• 4.1.4 電機額定負(fù)載運行工況分析45-46
• 4.2 工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機優(yōu)化方法分析46-49
• 4.2.1 永磁電機氣隙磁密波形分析46-47
• 4.2.2 齒槽轉(zhuǎn)矩及其削弱方法分析47-48
• 4.2.3 不等厚磁極與氣隙磁密的關(guān)系分析48-49
• 4.3 應(yīng)用有限元軟件優(yōu)化工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機49-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 單雙層繞組在工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機中的應(yīng)用與分析54-69
• 5.1 永磁電機電樞繞組分類和設(shè)計要求簡介54-55
• 5.1.1 電樞繞組的分類方式54
• 5.1.2 工業(yè)機器人用永磁電機對繞組設(shè)計的要求54-55
• 5.2 新型單雙層繞組設(shè)計55-59
• 5.2.1 新型單雙層繞組的排布55-57
• 5.2.2 單雙層繞組設(shè)計思路及過程57-59
• 5.3 單雙層繞組應(yīng)用于工業(yè)機器人永磁伺服電機的特點分析59-67
• 5.3.1 繞組系數(shù)求取59-60
• 5.3.2 單雙層繞組方案電磁性能分析60-67
• 5.3.3 單雙層繞組的優(yōu)點67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 第六章 工業(yè)機器人用永磁同步伺服電機樣機試驗及分析69-80
• 6.1 電機樣機制造69
• 6.2 電機樣機測試69-78
• 6.2.1 試驗平臺和試驗設(shè)備介紹69-70
• 6.2.2 樣機狀態(tài)試驗70
• 6.2.3 電機工作特性測試70-72
• 6.2.4 超速、過載性能測試72-73
• 6.2.5 反電動勢試驗73-74
• 6.2.6 轉(zhuǎn)矩波動、轉(zhuǎn)矩脈動、轉(zhuǎn)速波動測試74-75
• 6.2.7 振動、噪聲測試75-77
• 6.2.8 樣機測試結(jié)果匯總77-78
• 6.3 樣機試驗結(jié)果分析及與計算值對比78-79
• 6.3.1 試驗結(jié)果分析78
• 6.3.2 試驗結(jié)果與計算結(jié)果對比分析78-79
• 6.4 本章小結(jié)79-80
• 總結(jié)與展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文86-88
• 致謝88

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3 羅t

本文編號：308483