發(fā)布時(shí)間：2017-11-10 21:24

  本文關(guān)鍵詞：電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

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【摘要】：數(shù)控機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)是國(guó)家制造業(yè)的基礎(chǔ);而高檔數(shù)控機(jī)床是國(guó)家尖端加工科技的代表,是國(guó)家制造實(shí)力的證明,是國(guó)家裝備制造的核心競(jìng)爭(zhēng)能力。電主軸作為高檔數(shù)控機(jī)床的重要部分,其技術(shù)的高低會(huì)對(duì)機(jī)床的技術(shù)水平、加工能力和加工精度有很大的影響。高速電機(jī)及其變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)是電主軸的關(guān)鍵技術(shù)之一,高速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)水平和加工制造能力對(duì)電主軸至關(guān)重要以至于直接決定其技術(shù)水平。如今,電主軸的驅(qū)動(dòng)電機(jī)普遍采用異步電機(jī),其低效率、低功率因數(shù)及轉(zhuǎn)子發(fā)熱的缺點(diǎn)是電主軸的瓶頸。因此有必要開(kāi)發(fā)適用于電主軸的直驅(qū)式永磁同步電機(jī),并探究其相關(guān)規(guī)律以提供一定的參考作用。本文的目標(biāo)是在考慮配套控制器參數(shù)的前提下,探究電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的規(guī)律,設(shè)計(jì)出符合電主軸要求的直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的方案,并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行多方面的校核分析以驗(yàn)證其可行性和合理性。首先,本文對(duì)電主軸及直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了解,對(duì)電主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述以全面了解電主軸和直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)。其次,本文對(duì)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的分析和理論上的討論,最后得出了理想情況下d-q軸系下的電壓方程和電磁轉(zhuǎn)矩方程;在考慮驅(qū)動(dòng)器容量的前提下對(duì)電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的運(yùn)行模式和調(diào)速控制進(jìn)行了系統(tǒng)的分析以及簡(jiǎn)單闡述了電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法。此外,本文明確了電主軸用直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合和技術(shù)要求,并進(jìn)行初步的分析設(shè)計(jì);本文的研究方向是在滿足電機(jī)的恒功率范圍要求以及過(guò)載能力的同時(shí),重點(diǎn)研究提高轉(zhuǎn)矩密度的措施,同時(shí)考慮削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和降低齒槽轉(zhuǎn)矩,以提高轉(zhuǎn)矩特性。利用參數(shù)化以及Taguchi方法分析了槽開(kāi)口寬度、永磁體嵌放深度、磁橋形狀、輔助槽、定子斜槽以及轉(zhuǎn)子分段斜極對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的影響,并給出了規(guī)律性的總結(jié)。本文對(duì)電機(jī)的最終設(shè)計(jì)方案進(jìn)行短路退磁、機(jī)械強(qiáng)度以及溫升分布的校核。校核結(jié)果表明,電機(jī)滿足短路退磁、機(jī)械強(qiáng)度以及溫升等各方面的要求,并保留了合適的裕度。最后,本文利用Matlab/Simulink軟件建立了最大轉(zhuǎn)矩電流比矢量控制系統(tǒng)仿真模型,驗(yàn)證在給定的驅(qū)動(dòng)器性能參數(shù)下以及最大轉(zhuǎn)矩電流比方法下本文設(shè)計(jì)的電機(jī)方案的可行性和合理性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM341

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本文編號(hào)：1168405