工业机器人伺服电机轻量化设计
发布时间：2021-05-25 12:05
工业机器人取代传统人力工作已经成为全球发展的新趋势,中国也在往自动化人工智能方向发展,随着近几年工业机器人的发展,我国已经成为最大的工业机器人市场,但在机器人技术发展方面与国外相比稍显落后。机器人可以让产业快速的发展,可以使得密集劳动力型企业转型更为有意义。本文主要设计一台3kW的伺服永磁同步电机,并对电机进行温度场仿真,由于一般温度场仿真都是对电机本体进行仿真,并未考虑电机的外部结构对电机温度场的影响,文章考虑减速机对电机温度的影响,在对电机进行轻量化设计,提出对电机提高功率密度的新思路。首先,对工业机器人用伺服电机的本体结构和它的运行原理进行分析,并根据厂家要求,设计合理的尺寸,之后用仿真校核电机设计的合理性。并用仿真软件计算电机的各项参数。之后,根据热传导理论,采用将电磁场计算数值导入温度场计算的方法,计算电机的三维温度场,将电机与减速机模型进行简化处理,使得仿真结果更为清晰。使用专业软件进行三维建模,先仿真电机本体温度之后再仿真电机与减速机整体温度,将两种温度场进行对比。最后,将电机铁心缩短,提高电机的功率密度,再将电机与减速机相连仿真温度场,调到温度与电机本体仿真温度相似处,...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机器人国内外发展现状
1.2.2 工业机器人伺服电机分类
1.2.3 电机损耗研究现状
1.2.4 电机温升研究现状
1.2.5 电机轻量化研究现状
1.3 主要研究内容
第2章 伺服永磁电机设计
2.1 引言
2.2 伺服永磁电机设计
2.2.1 伺服永磁电机工作原理
2.2.2 工业机器人对电机的特殊要求
2.3 工业机器人伺服永磁电机的设计
2.3.1 相关数据及要求
2.3.2 电机的主要尺寸及气隙长度
2.3.3 极槽配合选择
2.3.4 定转子的设计
2.3.5 永磁电机材料的选择
2.3.6 绕组设计
2.4 初步方案
2.5 本章小结
第3章 伺服永磁电机分析与计算
3.1 引言
3.2 电机电磁场基本理论
3.3 伺服永磁电机的有限元仿真
3.4 负载工况分析
3.5 本章小结
第4章 伺服永磁电机温度场分析与计算
4.1 引言
4.2 样机计算模型处理
4.3 模型剖分
4.4 电机散热系数的确定
4.4.1 自然对流系数
4.4.2 定转子间的散热系数
4.5 永磁电机损耗计算
4.5.1 铁耗的计算
4.5.2 铁心磁场分析
4.5.3 绕组铜耗
4.5.4 机械损耗
4.5.5 减速机损耗
4.6 减速机建模
4.7 温度场分析
4.7.1 额定负载分析
4.7.2 电机与减速机相连的温度场仿真
4.8 电机轻量化设计
4.9 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等效热网络法和有限元法在轮毂电机温度场计算中的应用[J]. 王晓远,高鹏. 电工技术学报. 2016(16)
[2]基于等效热网络法的容错永磁电机的温度分析和计算[J]. 陈礼洋,赵文祥,吉敬华. 电机与控制应用. 2016(04)
[3]机器·人·中国智造——2014中国机器人产业推进大会暨首届中国（广州）工业机器人峰会[J]. 刘文元. 制造技术与机床. 2015(02)
[4]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[5]“机器人”引发的创意产业狂欢[J]. 陈云鹏. 上海信息化. 2014(02)
[6]多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算[J]. 张琪,鲁茜睿,黄苏融,张俊. 中国电机工程学报. 2014(12)
[7]分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁动势及绕组系数分析[J]. 田园园,莫会成. 微电机. 2012(04)
[8]永磁同步电动机过载特性及其控制策略[J]. 王广生,黄守道,高剑. 电机与控制应用. 2011(05)
博士论文
[1]电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[D]. 吴世华.哈尔滨工业大学 2010
[2]高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算[D]. 江善林.哈尔滨工业大学 2010
[3]永磁同步电机铁心损耗与暂态温度场研究[D]. 张洪亮.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]工业机器人永磁同步电机温度场分析[D]. 谭耿锐.广东工业大学 2018
[2]工业机器人用永磁同步伺服电机设计与分析[D]. 肖庆优.广东工业大学 2016
[3]基于有限公式法的永磁电机温度场与流体场计算研究[D]. 舒圣浪.沈阳工业大学 2016
[4]永磁电机的热分析与冷却结构优化[D]. 余宁.宁波大学 2015
[5]电动轿车用永磁同步电机的温度场分析[D]. 付雅军.辽宁工业大学 2014
[6]纯电动汽车用永磁电机温度场分析[D]. 赵飞.合肥工业大学 2013
[7]永磁交流伺服电动机损耗与温升的计算分析[D]. 李明.沈阳工业大学 2013
[8]电动汽车用轮毂电机温度场的分析与计算[D]. 贾珍珍.天津大学 2012
[9]基于DSP的交流永磁同步电机伺服控制系统的研究[D]. 于水乐.南京航空航天大学 2012
[10]调速永磁同步电动机的设计与优化[D]. 殷进省.广东工业大学 2011
本文编号：3205310
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机器人国内外发展现状
1.2.2 工业机器人伺服电机分类
1.2.3 电机损耗研究现状
1.2.4 电机温升研究现状
1.2.5 电机轻量化研究现状
1.3 主要研究内容
第2章 伺服永磁电机设计
2.1 引言
2.2 伺服永磁电机设计
2.2.1 伺服永磁电机工作原理
2.2.2 工业机器人对电机的特殊要求
2.3 工业机器人伺服永磁电机的设计
2.3.1 相关数据及要求
2.3.2 电机的主要尺寸及气隙长度
2.3.3 极槽配合选择
2.3.4 定转子的设计
2.3.5 永磁电机材料的选择
2.3.6 绕组设计
2.4 初步方案
2.5 本章小结
第3章 伺服永磁电机分析与计算
3.1 引言
3.2 电机电磁场基本理论
3.3 伺服永磁电机的有限元仿真
3.4 负载工况分析
3.5 本章小结
第4章 伺服永磁电机温度场分析与计算
4.1 引言
4.2 样机计算模型处理
4.3 模型剖分
4.4 电机散热系数的确定
4.4.1 自然对流系数
4.4.2 定转子间的散热系数
4.5 永磁电机损耗计算
4.5.1 铁耗的计算
4.5.2 铁心磁场分析
4.5.3 绕组铜耗
4.5.4 机械损耗
4.5.5 减速机损耗
4.6 减速机建模
4.7 温度场分析
4.7.1 额定负载分析
4.7.2 电机与减速机相连的温度场仿真
4.8 电机轻量化设计
4.9 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等效热网络法和有限元法在轮毂电机温度场计算中的应用[J]. 王晓远,高鹏. 电工技术学报. 2016(16)
[2]基于等效热网络法的容错永磁电机的温度分析和计算[J]. 陈礼洋,赵文祥,吉敬华. 电机与控制应用. 2016(04)
[3]机器·人·中国智造——2014中国机器人产业推进大会暨首届中国（广州）工业机器人峰会[J]. 刘文元. 制造技术与机床. 2015(02)
[4]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[5]“机器人”引发的创意产业狂欢[J]. 陈云鹏. 上海信息化. 2014(02)
[6]多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算[J]. 张琪,鲁茜睿,黄苏融,张俊. 中国电机工程学报. 2014(12)
[7]分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁动势及绕组系数分析[J]. 田园园,莫会成. 微电机. 2012(04)
[8]永磁同步电动机过载特性及其控制策略[J]. 王广生,黄守道,高剑. 电机与控制应用. 2011(05)
博士论文
[1]电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[D]. 吴世华.哈尔滨工业大学 2010
[2]高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算[D]. 江善林.哈尔滨工业大学 2010
[3]永磁同步电机铁心损耗与暂态温度场研究[D]. 张洪亮.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]工业机器人永磁同步电机温度场分析[D]. 谭耿锐.广东工业大学 2018
[2]工业机器人用永磁同步伺服电机设计与分析[D]. 肖庆优.广东工业大学 2016
[3]基于有限公式法的永磁电机温度场与流体场计算研究[D]. 舒圣浪.沈阳工业大学 2016
[4]永磁电机的热分析与冷却结构优化[D]. 余宁.宁波大学 2015
[5]电动轿车用永磁同步电机的温度场分析[D]. 付雅军.辽宁工业大学 2014
[6]纯电动汽车用永磁电机温度场分析[D]. 赵飞.合肥工业大学 2013
[7]永磁交流伺服电动机损耗与温升的计算分析[D]. 李明.沈阳工业大学 2013
[8]电动汽车用轮毂电机温度场的分析与计算[D]. 贾珍珍.天津大学 2012
[9]基于DSP的交流永磁同步电机伺服控制系统的研究[D]. 于水乐.南京航空航天大学 2012
[10]调速永磁同步电动机的设计与优化[D]. 殷进省.广东工业大学 2011
本文编号：3205310
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