无铁芯永磁同步直线电机推力性能与定位精度改善研究
发布时间：2021-06-18 19:48
高精密机床等高端精密装备通常采用无铁芯直线电机作为动力源,虽然无铁芯直线电机与有铁芯直线电机相比具有推力波动小、动态性能好、定位精度高等优点。但是其仍然存在一定的缺点,例如其推力较低,且其推力波动也仍有继续改进的余地。在高精密机床的应用背景下,高精度的加工指标也要求无铁芯直线电机可以提供较高的定位精度,故其推力波动应该非常小。为了达到本文所预期实现的目的,本文从以下几个方面进行了了研究。建立了无铁芯直线电机基于等效磁势法与等效磁化强度法的数学模型,分别推导出了电机内部气隙磁场的解析公式。选取了更接近于有限元计算结果的求解算法,并基于此算法研究了当无铁芯直线电机采用不同参数时,电机气隙处磁场谐波含量的变化情况。分析了无铁芯直线电机采用叠式与非叠式等不同绕组结构的特点,推导出了其推力公式,并根据推力公式求得了无铁芯直线电机推力密度的分布情况。对比了采用不同绕组结构对电机推力密度的影响,对影响电机推力谐波成分与含量的因素做出了研究。对采用常规磁极布置的无铁芯直线电机气隙磁场波形幅值较小,正弦性不够好的缺点,提出一种新型磁极结构布置方案。利用Ansoft Maxwell软件做出了无铁芯直线电机...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“旋转电机+滚珠丝杠”驱动
主流[1]。在近些年国内外举办的大型机床展中，可以看出目前我国与发达旧存在很大的差距，主要体现在我国的机床多为经济型低端产品，缺乏核在高速、高推力、高精度等特殊应用场合不具备产品的市场竞争[2]。为了装备行业的发展，以美法德等为代表的西方国家的最新产品基本保密，流为发达国家淘汰几代的产品，其性能无法做到与时俱进。因此，我国急切家在高端数控机床市场上的垄断，提高我国高端数控机床在市场上的占有统的数控机床中，为获取动力，驱动机构从动力源到工件通常需要通过联带等进行推力的传递。以图 1.1 中“旋转电机+滚珠丝杠”的传动方式为动方式必须依靠联轴器、螺纹、螺母等机械零件以机械接触的方式进行推力应速度较低，传递的效率低，也难以避免会产生滚珠的摩擦、磨损、弹性系列问题[4]，而且这种依靠机械接触进行推力传递的方式使工作台的速度了很大限制，从而难以获取高速度与高加速度。虽然丝杠螺母副这种传递偿等技术使传动性能得到提高，但很难从根本上解决问题，为了解决这种出了利用直线电机进行驱动的概念[5]。
等高端精密装备中，可缩小我国在高端精密装备中的技术壁垒，使“.0”与“智能制造 2025”的提出，了工业伺服领域研究的热点。与转换为运动件的旋转运动，而直线以视为将旋转电机沿其轴线方向型[12]，具体过程如图 1.3 所示。若前进，且运行速度与磁场行波速沿磁场行波前进，且运行速度与
【参考文献】：
期刊论文
[1]绕组周向分布圆筒型初级永磁直线电机结构及静态特性分析[J]. 董顶峰,黄文新,卜飞飞,王齐,姜文,林晓刚. 中国电机工程学报. 2017(21)
[2]直接驱动技术在数控机床中的应用[J]. 张传思,仲辉. 机械工程师. 2017(05)
[3]基于光电子封装的永磁直线电机结构优化仿真[J]. 谢凯,周海波,周振宇. 计算机仿真. 2016(09)
[4]无铁心永磁同步直线电机推力谐波分析与消除[J]. 支凡,张鸣,朱煜,李鑫. 中国电机工程学报. 2017(07)
[5]横向磁场永磁直线电机连续往复运行时温度场计算与分析[J]. 赵玫,邹继斌,张云亮,韩辅君,杨洪勇. 电机与控制学报. 2016(05)
[6]U型无铁心永磁同步直线电机电磁耦合分析[J]. 苗万涛,唐火红,孙鹏,徐林森. 微电机. 2015(08)
[7]基于压电驱动的螺纹式直线电机[J]. 华顺明,李志强,孟玉明,楼应侯,李加林. 微电机. 2015(07)
[8]分数槽集中绕组永磁同步直线电机磁场解析计算[J]. 许孝卓,汪旭东,封海潮,王培龙,司纪凯. 电工技术学报. 2015(14)
[9]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[10]超精密短行程直线电机温度场分析及温升抑制[J]. 李立毅,潘东华,黄旭珍. 电工技术学报. 2013(11)
博士论文
[1]低推力波动组合铁芯永磁同步直线电机的特性分析与优化[D]. 郤能.华中科技大学 2016
[2]电磁直线执行器的能耗分析及降耗散热技术研究[D]. 戴建国.南京理工大学 2015
[3]绕组分段永磁直线同步电机提升系统稳定运行控制[D]. 张宏伟.河南理工大学 2014
[4]精密运动平台用永磁直线同步电机的磁场分析与电磁力研究[D]. 唐勇斌.哈尔滨工业大学 2014
[5]永磁直线伺服电机及其冷却系统研究[D]. 张玉秋.浙江大学 2013
[6]永磁同步直线伺服系统的参数自整定与抗扰动策略研究[D]. 卢少武.华中科技大学 2013
[7]基于有限元方法的电磁结构拓扑优化[D]. 江春冬.河北工业大学 2012
[8]复合磁悬浮的高温超导直线同步电动机[D]. 郑陆海.电子科技大学 2011
[9]永磁直线同步电机关键技术的研究[D]. 邵波.浙江大学 2007
[10]直线同步电机的特性研究[D]. 卢琴芬.浙江大学 2005
硕士论文
[1]永磁直线同步电机的励磁拓扑优化研究[D]. 师丹丹.浙江理工大学 2018
[2]直线电机驱动平台控制策略的研究[D]. 程帆.东南大学 2017
[3]直线电机地铁车辆—轨道动态相互作用研究[D]. 杨云帆.西南交通大学 2017
[4]提高小型盘式风力发电机功率密度的研究[D]. 张川.山东大学 2017
[5]长初级双边直线感应电机磁动势仿真和静态推力实验研究[D]. 杨金磊.西南交通大学 2016
[6]梯形波永磁无刷直流电机的两种控制方案及其相关问题研究[D]. 刘鸿.山东大学 2015
[7]面向高端制造装备的高速精密定位平台控制技术研究[D]. 陆爱明.合肥工业大学 2013
[8]机床用直线电机设计及其关键技术研究[D]. 李凯.沈阳工业大学 2013
[9]Halbach次级结构无铁心永磁直线同步电机的研究[D]. 赵斌超.哈尔滨工业大学 2012
[10]电梯用分段永磁直线同步电机设计及有限元分析[D]. 刘冲.太原理工大学 2009
本文编号：3237277
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“旋转电机+滚珠丝杠”驱动
主流[1]。在近些年国内外举办的大型机床展中，可以看出目前我国与发达旧存在很大的差距，主要体现在我国的机床多为经济型低端产品，缺乏核在高速、高推力、高精度等特殊应用场合不具备产品的市场竞争[2]。为了装备行业的发展，以美法德等为代表的西方国家的最新产品基本保密，流为发达国家淘汰几代的产品，其性能无法做到与时俱进。因此，我国急切家在高端数控机床市场上的垄断，提高我国高端数控机床在市场上的占有统的数控机床中，为获取动力，驱动机构从动力源到工件通常需要通过联带等进行推力的传递。以图 1.1 中“旋转电机+滚珠丝杠”的传动方式为动方式必须依靠联轴器、螺纹、螺母等机械零件以机械接触的方式进行推力应速度较低，传递的效率低，也难以避免会产生滚珠的摩擦、磨损、弹性系列问题[4]，而且这种依靠机械接触进行推力传递的方式使工作台的速度了很大限制，从而难以获取高速度与高加速度。虽然丝杠螺母副这种传递偿等技术使传动性能得到提高，但很难从根本上解决问题，为了解决这种出了利用直线电机进行驱动的概念[5]。
等高端精密装备中，可缩小我国在高端精密装备中的技术壁垒，使“.0”与“智能制造 2025”的提出，了工业伺服领域研究的热点。与转换为运动件的旋转运动，而直线以视为将旋转电机沿其轴线方向型[12]，具体过程如图 1.3 所示。若前进，且运行速度与磁场行波速沿磁场行波前进，且运行速度与
【参考文献】：
期刊论文
[1]绕组周向分布圆筒型初级永磁直线电机结构及静态特性分析[J]. 董顶峰,黄文新,卜飞飞,王齐,姜文,林晓刚. 中国电机工程学报. 2017(21)
[2]直接驱动技术在数控机床中的应用[J]. 张传思,仲辉. 机械工程师. 2017(05)
[3]基于光电子封装的永磁直线电机结构优化仿真[J]. 谢凯,周海波,周振宇. 计算机仿真. 2016(09)
[4]无铁心永磁同步直线电机推力谐波分析与消除[J]. 支凡,张鸣,朱煜,李鑫. 中国电机工程学报. 2017(07)
[5]横向磁场永磁直线电机连续往复运行时温度场计算与分析[J]. 赵玫,邹继斌,张云亮,韩辅君,杨洪勇. 电机与控制学报. 2016(05)
[6]U型无铁心永磁同步直线电机电磁耦合分析[J]. 苗万涛,唐火红,孙鹏,徐林森. 微电机. 2015(08)
[7]基于压电驱动的螺纹式直线电机[J]. 华顺明,李志强,孟玉明,楼应侯,李加林. 微电机. 2015(07)
[8]分数槽集中绕组永磁同步直线电机磁场解析计算[J]. 许孝卓,汪旭东,封海潮,王培龙,司纪凯. 电工技术学报. 2015(14)
[9]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[10]超精密短行程直线电机温度场分析及温升抑制[J]. 李立毅,潘东华,黄旭珍. 电工技术学报. 2013(11)
博士论文
[1]低推力波动组合铁芯永磁同步直线电机的特性分析与优化[D]. 郤能.华中科技大学 2016
[2]电磁直线执行器的能耗分析及降耗散热技术研究[D]. 戴建国.南京理工大学 2015
[3]绕组分段永磁直线同步电机提升系统稳定运行控制[D]. 张宏伟.河南理工大学 2014
[4]精密运动平台用永磁直线同步电机的磁场分析与电磁力研究[D]. 唐勇斌.哈尔滨工业大学 2014
[5]永磁直线伺服电机及其冷却系统研究[D]. 张玉秋.浙江大学 2013
[6]永磁同步直线伺服系统的参数自整定与抗扰动策略研究[D]. 卢少武.华中科技大学 2013
[7]基于有限元方法的电磁结构拓扑优化[D]. 江春冬.河北工业大学 2012
[8]复合磁悬浮的高温超导直线同步电动机[D]. 郑陆海.电子科技大学 2011
[9]永磁直线同步电机关键技术的研究[D]. 邵波.浙江大学 2007
[10]直线同步电机的特性研究[D]. 卢琴芬.浙江大学 2005
硕士论文
[1]永磁直线同步电机的励磁拓扑优化研究[D]. 师丹丹.浙江理工大学 2018
[2]直线电机驱动平台控制策略的研究[D]. 程帆.东南大学 2017
[3]直线电机地铁车辆—轨道动态相互作用研究[D]. 杨云帆.西南交通大学 2017
[4]提高小型盘式风力发电机功率密度的研究[D]. 张川.山东大学 2017
[5]长初级双边直线感应电机磁动势仿真和静态推力实验研究[D]. 杨金磊.西南交通大学 2016
[6]梯形波永磁无刷直流电机的两种控制方案及其相关问题研究[D]. 刘鸿.山东大学 2015
[7]面向高端制造装备的高速精密定位平台控制技术研究[D]. 陆爱明.合肥工业大学 2013
[8]机床用直线电机设计及其关键技术研究[D]. 李凯.沈阳工业大学 2013
[9]Halbach次级结构无铁心永磁直线同步电机的研究[D]. 赵斌超.哈尔滨工业大学 2012
[10]电梯用分段永磁直线同步电机设计及有限元分析[D]. 刘冲.太原理工大学 2009
本文编号：3237277
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