本文關(guān)鍵詞： 永磁同步電主軸 氣隙磁場 徑向電磁力 切向電磁力 轉(zhuǎn)矩脈動　出處：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：永磁同步電主軸是高精度數(shù)控機床的關(guān)鍵部件,為數(shù)控機床進行加工、切削等工作提供了驅(qū)動力,其產(chǎn)生的振動噪聲嚴重影響著數(shù)控機床的使用壽命和工作精度。電主軸的磁極部分會產(chǎn)生勵磁磁場,其結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對電主軸的轉(zhuǎn)矩脈動和齒槽轉(zhuǎn)矩有重要影響。對磁極參數(shù)進行優(yōu)化可以減小電主軸的轉(zhuǎn)矩脈動和齒槽轉(zhuǎn)矩,進而減小電主軸的振動噪聲,因此,對電主軸磁極參數(shù)進行研究具有重要的工程實際意義。本文利用有限元軟件ANSYS對電主軸的氣隙磁場進行了仿真計算,提取氣隙磁場定子內(nèi)表面的徑向電磁力密度和轉(zhuǎn)子外表面的切向電磁力密度并對其進行頻譜分析,發(fā)現(xiàn)徑向電磁力幅值遠大于切向電磁力幅值,電磁力低次諧波幅值遠大于高次諧波幅值。對電主軸磁極進行三角形、矩形、扇形等面積削角,發(fā)現(xiàn)三角形削角對永磁同步電主軸轉(zhuǎn)矩脈動的削弱效果最明顯。此外,當(dāng)磁極極弧參數(shù)優(yōu)化為0.866時,永磁同步電主軸的轉(zhuǎn)矩脈動和齒槽轉(zhuǎn)矩也有所降低。對電主軸定子鐵心、前后端蓋和整機進行了模態(tài)分析,獲得相應(yīng)關(guān)鍵部件的模態(tài)振型和固有頻率。對比模態(tài)分析結(jié)果,得出永磁同步電主軸關(guān)鍵部件的模態(tài)頻率與徑向電磁力頻率相差較大,電主軸整體運行狀況良好。將Maxwell軟件與ANSYS軟件進行耦合,對三角形削角磁極結(jié)構(gòu)的電主軸進行了振動噪聲的仿真分析,仿真結(jié)果表明,距離電主軸中心1000mm處某點的噪聲峰值與原始樣機相比降低了1.9143dB,優(yōu)化效果比較明顯。
[Abstract]:Permanent magnet synchronous motorized spindle is the key component of high precision NC machine tool, which provides driving force for NC machine tool to machining and cutting. Its vibration and noise seriously affect the service life and working accuracy of CNC machine tools, and the magnetic field will be produced in the pole part of the motorized spindle. The variation of structure parameters has an important effect on torque ripple and slot torque of motorized spindle. Optimizing magnetic pole parameters can reduce torque ripple and groove torque of motorized spindle and then reduce vibration noise of motorized spindle. Therefore, it is of great practical significance to study the magnetic pole parameters of the motorized spindle. In this paper, the air-gap magnetic field of the motorized spindle is simulated by using the finite element software ANSYS. The radial electromagnetic force density of the inner surface of the air-gap magnetic field and the tangential electromagnetic force density of the outer surface of the rotor are extracted and analyzed in the frequency spectrum. It is found that the amplitude of the radial electromagnetic force is much larger than the amplitude of the tangential electromagnetic force. The low order harmonic amplitude of electromagnetic force is much larger than the high order harmonic amplitude. The electric spindle magnetic pole is triangulated, rectangular and fan-shaped. It is found that triangular triangulation is the most effective way to weaken torque ripple of permanent magnet synchronous motorized spindle. In addition, when the pole arc parameter is optimized to 0.866. Torque ripple and grooving torque of permanent magnet synchronous motor spindle are also reduced. Modal analysis of stator core, front and rear end cover and whole machine of motor spindle are carried out. The modal modes and natural frequencies of the corresponding key components are obtained. Compared with the results of modal analysis, it is concluded that the modal frequencies of the key components of PMSM are quite different from those of the radial electromagnetic force. The Maxwell software and the ANSYS software are coupled to simulate the vibration and noise of the motorized spindle with triangular-angle magnetic pole structure. The simulation results show that the vibration and noise of the motorized spindle are very good. Compared with the original prototype, the noise peak at a certain point at 1000mm from the center of the motorized spindle is reduced by 1.9143dB, and the optimization effect is obvious.
【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】：TG659

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本文編號：1485327