直线电机作动器及其动态性能研究

发布时间：2021-01-30 02:40

　　随着我国经济的高速发展,机械制造业对材料、零部件及整机的性能试验方面提出了更高的要求,尤其是提高加载效率,降低试验成本、提高试验水平等方面。本文用直线电机作为作动器的驱动源,提出解决直线电机作动器输出力不足这一难题的方法,并对材料试样进行大载荷高频加载实验验证。直线电机是一种无需利用任何中间传动机构就能将电能直接转换成直线运动机械能的动力装置,能量转换效率极高。但直线电机自身输出力值较小,使其在运用上比较受限制。本文主要针对直线电机在某些场合应用时输出力值不足的问题,并取其可高频运动的优点,主要采用两台同步运动的永磁同步直线电机作为直线电机作动器的驱动源,并将该作动器应用到10KN电子式动静万能试验机中,利用共振原理来提升直线电机作动器的输出载荷,并利用其自身高频输出的优点,以实现大载荷高效加载。首先,本文基于解决直线作动器在某些场合输出力值不足,设计出一台百千牛级大载荷加载的直线电机作动器,阐述该作动器的原理,即完成基于两台永磁同步直线电机同步使用为驱动源的直线电机作动器的搭建,并将其应用于10kN电子式动静万能试验机中。针对作动器的关键零部件进行静力学仿真分析,计算出应力及变形等,... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

永磁同步直线电机

吉林大学硕士学位论文10霍尔元件散热外罩温度传感器行程开关光栅编码器导轨滑块组自锁装置励磁绕组永磁铁动子连接件动横梁图2.1直线电机作动器结构示意图直线电机作动器在使用时所产生的磁场是由两部分叠加而成的，一部分是永磁体发出的恒定磁场1，另一部分则是线圈在通入交变电流后产生的交变磁场2。依据磁阻理论可知，磁感线总是会选择路程上磁阻最小的进行闭合。由于两部分磁场之间彼此作用，从而产生沿线圈（永磁体）方向的力，使直线电机作动器按驱动控制系统给定的频率做直线运动。直线电机作动器在满足力学性能要求的基础上，要确保其精度和效率，还要保证对产品的操作及维护方面简便舒适，以及美观等特点，独特的外观设计，优越的产品性能，并且具有实用的特点。本文设计的作动器装配图如图2.2所示。图2.2作动器装配图

吉林大学硕士学位论文14动子连接件之所以采用铝制材料，是因为其质量相对较小，具有良好的导热特性，并且不会对磁通有影响。其次，铝类材料密度很小，在尽可能满足强度的设计要求下，需要节省材料，一能够将其和空气的接触面积变得更为广泛，提升设备的散热面积；二能够将作动器动子组的质量减小，使其在保障输出载荷不变的情况下，输出频率以及加速度变得更大等。图2.5动子芯三维模型及实际安装情况2.4导向系统选择及应用直线电机其与传统的电机相同，也需要支撑部件，而且为保证它运动中的方向，需要对运动部分进行指引。目前，滚动直线导轨是直线电机支撑及导向最简单最实用的方法，图2.6为直线导轨在直线电机支撑与导向中的应用实例。已经标准化的直线导轨有着良好的性能，导轨与滑块之间不存在侧向力，理论上无摩擦，并且许用速度快，能够灵活根据具体要求达到自润滑的效果。在任何条件下，摩擦是始终伴随着我们的，这也与预紧的状态、所承受的力有着重要关系。摩擦力等于摩擦系数与摩擦方向垂直的正压力的乘积，直线导轨滑块一旦选定，则摩擦系数为一固定值，所以摩擦力的大小与施加正压力的大小是正比的关系。因此，要尽量减小正压力，不要使负载与正压力处在相同的方向，以期望使阻力变校但这对于频率较大的加载系统来说相当关键，如果因为摩擦而产出的热量没有传播出去，会急剧磨损导向零部件。因此，在下一章直线电机作动器的应用介绍中，采用作动器垂直方向放置，这样放置会使摩擦力变校


本文编号：3008077