本文關鍵詞：車削用電主軸永磁同步電機電磁與熱特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電主軸是將機床主軸與主軸電機融為一體的高新技術產品,具有結構緊湊、重量輕、慣量小、動態(tài)特性好等優(yōu)點,廣泛應用于高檔數(shù)控機床。隨著永磁電機性能的不斷增強以及在控制精度和調速范圍中優(yōu)越性的突顯,永磁電機被越來越多的應用到加工中心的電主軸中。電主軸的軸頭對溫度變化非常敏感,溫升過高會影響刀具的加工精度,嚴重時甚至引起電機部件變形、破壞電機絕緣材料,故而電主軸溫度場的準確計算與分析具有重要意義。本文即是對應用于車削數(shù)控機床的電主軸電機展開研究。首先,根據要求的安裝尺寸和性能技術指標,參考SIEMENS 1FE1系列永磁同步電主軸電機進行車削電主軸電機電磁方案的設計,確定電機的電磁負荷、各部分主要尺寸等關鍵參數(shù),并采用有限元法進行電磁場數(shù)值計算,得到電機的磁場分布、空載反電勢、負載轉矩等,驗證所設計電機電磁設計的合理性。其次,對電機弱磁運行時的磁路特性進行分析,得到交直軸電感,并對所設計電機能夠達到的最高轉速進行校核計算。此外,對電機所產生的的鐵耗、銅耗、機械損耗、雜散損耗進行研究。重點比較電機定、轉子鐵心損耗以及永磁體渦流損耗在額定與弱磁時的情況。最后,對電機三維模型合理等效,計算各部位等效傳熱系數(shù)、生熱率,并考慮裝配間隙后,采用有限體積法計算電機的穩(wěn)態(tài)溫度分布。比較不同冷卻水流速、不同槽絕緣材料下電機的最高溫升。針對端部為溫升最高點提出采用導熱性能好的環(huán)氧樹脂封裝的方法降低繞組溫升。本文對于同類型的電主軸永磁同步電機的設計和優(yōu)化具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：電主軸電機 電磁設計 弱磁 溫度場
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題的背景及意義8-9
• 1.2 課題的國內外現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 電主軸發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 電主軸電機研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 課題的主要研究內容11-13
• 第2章 車削用電主軸永磁同步電機的電磁設計和仿真分析13-27
• 2.1 車削用電主軸永磁同步電機的電磁設計13-22
• 2.1.1 電機的技術指標13-14
• 2.1.2 基于場路耦合的設計方法14-15
• 2.1.3 電磁參數(shù)的設計15-21
• 2.1.4 軸承的選用21-22
• 2.2 車削用電主軸永磁同步電機的有限元計算分析22-26
• 2.2.1 空載特性分析22-24
• 2.2.2 額定負載特性分析24-26
• 2.3 本章小結26-27
• 第3章 車削用電主軸永磁同步電機的弱磁分析與損耗計算27-43
• 3.1 車削用電主軸永磁同步電機的弱磁問題27-30
• 3.1.1 永磁電機弱磁原理27-28
• 3.1.2 提高永磁電機弱磁擴速能力的措施28-30
• 3.2 車削用電主軸永磁同步電機的弱磁計算分析30-37
• 3.2.1 弱磁磁路特性分析30-31
• 3.2.2 基于有限元的交直軸電感參數(shù)計算31-34
• 3.2.3 弱磁控制下的速度校核34-37
• 3.3 車削用電主軸永磁同步電機的損耗計算37-42
• 3.3.1 損耗計算方法37-39
• 3.3.2 額定與弱磁時的損耗比較分析39-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第4章 20kW水冷樣機的溫升計算與實驗對比43-55
• 4.1 溫度場計算的數(shù)學模型43
• 4.2 20kW水冷樣機熱計算的前處理43-51
• 4.2.1 三維求解域的建模與簡化44-46
• 4.2.2 求解模型的剖分與邊界條件46-48
• 4.2.3 各部位傳熱系數(shù)的確定48-50
• 4.2.4 裝配間隙的處理50-51
• 4.3 20kW水冷樣機的穩(wěn)態(tài)溫度場計算51-54
• 4.3.1 求解初始條件51-52
• 4.3.2 樣機熱源分布52-53
• 4.3.3 溫度場計算結果與實驗對比分析53-54
• 4.4 本章小結54-55
• 第5章 車削用電主軸永磁同步電機的溫度場的計算與分析55-65
• 5.1 水冷結構的選擇55-56
• 5.2 車削電主軸電機溫度場計算前處理56-58
• 5.3 車削電主軸電機額定時的溫度場分析58-60
• 5.3.1 電主軸電機的傳熱系數(shù)、初始條件及熱源分布58-59
• 5.3.2 冷卻水流速與電主軸電機溫升關系研究59-60
• 5.4 車削電主軸電機弱磁運行時的溫度場分析60-64
• 5.4.1 電主軸電機弱磁時的溫度場分布60-61
• 5.4.2 高導熱槽絕緣材料對溫升的影響61-62
• 5.4.3 繞組端部環(huán)氧樹脂封裝對溫度場的影響62-64
• 5.5 本章小結64-65
• 第6章 結論65-66
• 參考文獻66-69
• 在學研究成果69-70
• 致謝70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 李巖;閆佳寧;夏加寬;;基于Fluent的異步起動永磁電機溫度場分析[J];電氣工程學報;2015年09期

2 陳奪;馮明;;高速電主軸穩(wěn)態(tài)溫度場分析[J];組合機床與自動化加工技術;2014年05期

3 鐘添明;熊萬里;呂浪;;永磁同步型機床電主軸齒槽轉矩抑制方法研究[J];機械科學與技術;2014年05期

4 任艷君;李云松;;電主軸內置電機熱性能分析[J];西南師范大學學報(自然科學版);2013年10期

5 胡田;唐任遠;李巖;安忠良;佟文明;;永磁風力發(fā)電機三維溫度場計算及分析[J];電工技術學報;2013年03期

6 陳小軍;肖曙紅;吳利杰;;超高速微細切削電主軸內裝式永磁無刷直流電機設計研究[J];微電機;2013年02期

7 成濤;合燁;陳小安;李云松;李培明;;基于有限元的異步型電主軸電機電磁場分析和參數(shù)優(yōu)化[J];機械;2013年02期

8 楊金霞;元約平;王健;何思源;;永磁同步牽引電動機溫度場仿真分析[J];大功率變流技術;2012年03期

9 畢江濤;陳小安;李云松;;高速高性能電主軸熱態(tài)性能分析[J];機械傳動;2011年12期

10 王可;張玉璞;孫興偉;;內裝式電主軸電機的發(fā)熱和溫升問題[J];機械工程與自動化;2011年03期

  本文關鍵詞：車削用電主軸永磁同步電機電磁與熱特性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：383636