永磁同步电主轴的电磁噪声分析

为了提高永磁同步电主轴的加工精度、减小振动、降低其电磁噪声,考虑谐波磁动势的影响,推导永磁同步电主轴气隙磁密的解析表达式,提高了永磁同步电主轴径向磁密的计算精度。采用解析法计算径向磁密及其谐波,利用有限元法求解径向电磁力。建立该永磁同步电主轴的三维模型并进行模态分析以及谐响应分析,实测了电主轴的振动加速度。将模型电磁力频率以及模态分析结果与实测振动加速度频谱进行对照,结果表明径向电磁力是引起振动的主要原因,共振是产生噪声的主要因素。通过对永磁体结构的优化,减小了永磁同步电主轴的径向电磁力。通过噪声仿真分析,验证了电主轴结构优化后噪声的降低。     

进给平台永磁直线磁悬浮电动机的电磁力特性研究

针对数控机床进给平台的摩擦问题,提出采用永磁直线磁悬浮电动机来实现无摩擦进给。给出磁悬浮进给平台的结构以及进给平台的运行原理。该进给平台采用永磁直线磁悬浮电动机驱动,永磁直线磁悬浮电动机的动子上有两套绕组,一套绕组用于产生电磁推力,另一套绕组用于产生可控的磁悬浮力。采用Maxwell应力张量法推出了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型。用Ansoft对电磁推力和磁悬浮力进行了有限元分析,证明了采用永磁直线磁悬浮电动机实现直接驱动和无摩擦进给的可行性。     

高速电主轴电磁振动噪声多场耦合分析

为了研究电主轴电磁场特性对主轴振动及噪声的影响。通过有限元分析法,计算了电主轴电机的瞬态电磁场,并对电主轴电磁振动及噪声进行了响应分析;同时对正常运行的电主轴进行噪声实验,提取出主要的电磁噪声信号,经过分析处理后与仿真结果进行对比。结果表明,当电磁力波与定子铁芯二阶固有频率接近时,产生的电磁振动是最大的;且当电主轴在24000r/min转速下稳态运行时,电磁力产生最大噪声声压值的频率为13800Hz。通过实验与仿真的相结合,验证了电主轴电磁振动噪声多场耦合分析的结果是相对真实可靠的。     

基于有限元和实验的永磁同步电主轴模态分析

振动和噪声是评价永磁同步电主轴运行平稳性的一个重要指标,避免电磁力与定子共振是电主轴动态设计过程中必须要考虑的因素。因此较准确地确定定子的固有频率就显得尤为重要。本文对一台功率为9.5 k W的永磁同步电主轴的模态进行了有限元计算和实验测试。通过对各部件进行等效简化,建立了有限元仿真模型。其中对绕组进行两种方式的处理:一是建立简化模型;二是将其质量进行等效处理。之后对电主轴定子结构和整机装配体电主轴单元的模态分别进行了有限元计算。最后借助丹麦BK振动声学测试系统对电主轴进行实验模态分析,验证计算结果的准确性。     

数控机床永磁直线电动机磁悬浮运行机制研究

为实现数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行,须对电动机的电磁推力和悬浮力进行实时控制。电磁推力和悬浮力的计算是数控机床磁悬浮永磁直线同步电动机设计及控制的基础。根据数控机床永磁直线同步电动机的磁悬浮运行机制,推导出电动机的电磁推力和悬浮力与电流之间关系的数学模型。并用Ansoft对电磁推力和悬浮力进行有限元分析,将解析计算结果与Ansoft的计算结果进行比较,验证了数学模型的有效性与正确性,为数控机床永磁直线同步电动机磁悬浮控制系统的分析与设计提供依据。     

楔形气隙结构对永磁同步电主轴转矩和径向力影响的分析

为了提高永磁同步电主轴电磁转矩,减小振动噪声,提出了一种楔形气隙结构。文中对楔形气隙永磁同步电主轴的电磁转矩进行了解析分析。利用有限元软件对均匀气隙和楔形气隙永磁同步电主轴模型进行了仿真分析,将以上两种气隙结构模型的电主轴转矩和径向力进行了对比,发现楔形气隙结构和均匀气隙结构的永磁同步电主轴相比电磁转矩幅值增加较大,径向力幅值显著减小。并得出楔形气隙结构对提高永磁同步电主轴转矩密度、减小振动噪声有明显的作用。     

永磁同步电主轴定子齿形状对转矩脉动的影响分析

文中提出了一种基于有限元法来减少永磁同步电主轴转矩脉动的方法。通过建立永磁同步电主轴的仿真模型来完成电主轴磁场分布和气隙电磁力密度的计算。在分析过程中,通过改变定子齿结构来减少电主轴的转矩脉动,进而减少电主轴的噪声与振动,提高电主轴运行的平稳性。通过综合考虑影响电主轴转矩脉动的因素,合理设置定子齿参数,在不影响永磁同步电主轴运行性能的前提下,转矩脉动可以得到了一定程度的削弱。该方法为永磁同步电主轴的优化设计提供了参考。     

永磁同步电主轴定子齿形对转矩脉动影响

文中提出了利用有限元法来减小永磁同步电主轴转矩脉动的一种方法。通过建立仿真模型来分析计算电主轴的磁场分布和气隙电磁力密度。在分析过程中,以4级18槽电主轴为例,通过改变定子齿形结构来降低电主轴转矩脉动,进而降低电主轴的噪声和振动。综合考虑影响转矩脉动的因素,在不影响永磁同步电机主轴运行性能的前提下,设置合理的定子齿形结构,可以在一定程度上削弱转矩脉动。此方法为永磁同步电主轴的优化设计提供了参考。     

一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题,提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型;综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响;在最小气隙长度不变的前提下,确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值),并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构);最后,通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性,并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案,实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。     

基于三阶反馈控制器的永磁同步电动机控制方法

为提高永磁同步电动机的角速度控制准确度,设计三阶反馈控制器对其进行控制。分析永磁同步电动机的结构特征以及磁场的回路特征。利用永磁同步电机的转动角速度,得出其运动模型。基于定子电感和电阻,求取绕组为对称状态下转子的状态方程。将电机的角位置引入到该状态方程中,得出永磁同步电动机的全阶数学模型。以此全阶数学模型为基础,计算出永磁同步电动机角位置的三阶模型。构造三阶反馈控制器,通过目标角位置求取电机的输入电压,以控制其角速度。采用滑模观测器与所设计的方法对目标角位置和角速度进行跟踪测试。结果表明:该方法的跟踪效果优于滑模观测器,能够更准确地跟踪目标角位置和角速度,可对永磁同步电动机的角速度进行准确控制。     

磁悬浮直线电机三维有限元分析及优化设计研究

磁悬浮式运动平台易于实现大范围高精度的微运动,适合应用在精密加工和超精密测量领域。为了抑制磁悬浮直线电机电磁力谐波分量对控制系统的影响,提高磁悬浮运动平台的动态性能,以HALBACH型永磁同步直线电机为研究对象,提出了一种改进的直线电机动子HALBACH永磁阵列结构。利用有限元软件建立直线电机三维有限元模型,得到了电机水平推力和悬浮力波形,最后对电磁力波形进行了谐波分析。分析结果表明,采用优化的动子结构有效减小了直线电机电磁力波动,有利于提高磁悬浮运动平台的控制精度。     

三相异步电动机绕组概述及绕组分布原则

定子绕组是三相异步电动机的主要组成部分 ,是电动机结构的核心 ,是电动机进行机电能量转换的关键部件。本讲主要叙述电动机定子绕组的分类 ,常见绕组概述 ,绕组术语及三相定子绕组的分布 ,排列与连接要求。　　一、电动机定子绕组的分类三相异步电动机定子绕组一般采用分布绕组的形式。其绕组的分类若按槽内层数来分。可分为单层绕组、双层绕组和单双层混合绕组 ;按每极每相所占槽数来分 ,可分为整数槽和分数槽绕组 ;若按绕组的结构形状来分可分为单链式、交叉式、同心式、双叠式、波绕组等。在实际工作中 ,一般按绕组的结构形状来分。并且…     

磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统模糊 PID控制器的设计

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组,可以实现推力与悬浮力的解耦,进而实现对电动机悬浮子系统的独立控制.针对悬浮子系统为非线性被控对象以及存在不确定性未知扰动的特性,设计模糊PID控制器,并将其应用到悬浮子系统位移环中,以满足悬浮系统控制高精度、高鲁棒性的要求.仿真结果表明:该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性.     

磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统H_∞鲁棒控制器的设计

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组可以实现推力与悬浮力的解耦,进而可以对电动机的悬浮子系统进行独立控制。针对悬浮子系统为非线性被控对象,以及存在不确定性未知扰动的特性,对悬浮系统数学模型进行输入输出解耦线性化,通过设计H∞鲁棒控制器来满足悬浮系统控制高精度,高鲁棒性的要求。仿真结果表明,该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性。     

舵机用高速永磁无刷直流电动机设计与分析

文章针对导弹电动舵机用高转速、高效率、高功率密度电机的设计要求,基于永磁电机设计指标,从永磁电机定子、绕组、永磁体结构等方面进行分析,采用Ansys/Maxwell有限元分析软件建立了该电机的二维有限元分析模型,对其电磁特性进行了分析。根据设计参数制作出样机,并进行试验,结果表明:该电机的设计方案合理,电机各项性能满足设计要求,相关工作为高速永磁电机设计与优化提供一定参考价值。     

定子齿开槽对六相电机齿槽转矩的影响

针对六相永磁电机齿槽转矩过高引起振动和噪声问题,以一台12槽10极表贴式永磁电机为例,提出一种在定子齿开辅助槽的方法降低齿槽转矩。分析永磁电机齿槽转矩的工作原理,推导出齿槽转矩与开槽结构的解析关系;对定子齿开槽方法进行设计,进一步对辅助槽位置、数量和尺寸进行分析和优化;对开槽前后电机进行有限元仿真分析,并与初始电机进行性能对比。结果表明：定子齿开辅助槽对于抑制齿槽转矩有着显著作用,最大可减小约91.8%。结果验证了该方法的可行性和有效性。     

转子结构对永磁同步电主轴转矩脉动的影响

齿槽转矩是由转子与定子齿间电磁力的切向分量所构成。齿槽转矩的变化引起转矩脉动,影响永磁同步电主轴稳定性。不同的转子表面结构,会引起气隙的不均匀,影响气隙磁场分布,导致磁导发生较大的变化,进而影响转矩脉动的大小。对永磁同步电主轴进行了有限元仿真分析,通过改变转子表面结构减小了永磁同步电主轴的转矩脉动。结果表明:合理设计内置式永磁同步电主轴的转子表面结构,可以有效地减小转矩脉动对电主轴的影响,提高系统的工作精度,并且不会减小额定转矩。     

永磁同步电动机主轴伺服系统的仿真研究

探讨了永磁同步电动机在数控设备中的应用背景,详细阐述了在以转子速度旋转的坐标系中永磁同步电动机数学模型的建立,使用Matlab/Simulink仿真工具对PMSM伺服控制系统进行了研究,并介绍一些关键环节的实现方法,文中给出了一个仿真实例,并给出了较好的仿真结果.     

使用双速电机易出现的错误

某些对调速范围要求不大,调速性能要求不高的生产机械,为了简化机构,常采用双速或多速电动机拖动.由公式n_0=60f/p可知,当电网频率固定以后,电动机的同步转速与它的极数成反比,若能改变电动机绕组的极数,其同步转速也会随之变化,鼠笼式异步电动机转子本身没有固定的极数,所以变更绕组极对数的调速方法,一般仅实用于鼠笼式异步电动机.图1为4/2极双速电动机定子绕组接线示意图.     

永磁同步电主轴电机电磁与控制策略仿真分析

以一种新型卧式永磁同步动静压电主轴为研究对象,对电主轴电机进行电磁及控制策略设计与分析.对电机的主要尺寸和转子、定子等结构的电磁参数进行数值计算,利用ANSYS Maxwell软件对电机进行有限元仿真.针对电机结构特点,设计滑模转速控制/前馈解耦内模-PI电流控制的控制策略.利用MATLAB/Simulink软件搭建永...