永磁同步电主轴电磁振动研究

建立了永磁同步电主轴电磁场和电磁振动有限元仿真模型,借助MATLAB软件对振动仿真结果进行频谱分析,得到了电磁力波的波次和频率。将仿真结果与实测加速度频谱进行比较,验证了该有限元模型的实用性。分析了永磁同步电主轴电磁振动产生机理。确定了电磁振动产生的原因是径向电磁力引起的电主轴定子的共振。提出电磁力波形重构的分析方法,消除了与定子结构固有频率相近的谐波成分,从而降低了电主轴的电磁振动。为永磁同步电主轴减振研究提供了一种新的方法。     

永磁同步电主轴临界转速计算

转子的临界转速是永磁同步电主轴转子设计中的一个重要参数,提出了一种计算各向异性支承转子系统的临界转速的方法,即加时间因子的传递矩阵法。该方法利用双重步QR法进行求解,建立了永磁同步电主轴转子的解析计算模型,分别运用VB和ANSYS工程软件进行了临界转速计算,并对计算结果进行了对比分析。结果表明:该方法计算精度高。     

大小磁极分布对永磁同步电主轴齿槽转矩脉动的影响

永磁同步电主轴在数控机床领域中应用越来越广泛,为了保证其精度,需降低齿槽转矩。针对永磁同步电主轴大小磁极不同个数和不同安装位置对齿槽转矩脉动的影响进行了研究。在阐述齿槽转矩产生机制和削弱方法的基础上,建立了永磁同步电主轴运动电磁场有限元模型,分别对永磁同步电主轴大小磁极的不同个数和不同安装位置的齿槽转矩进行了仿真。最后,利用MATLAB对仿真所得的数据进行计算、分析和对比。结果表明:适当的大小磁极个数和安装位置可有效地削弱永磁同步电主轴的齿槽转矩脉动。     

降低永磁同步电动机噪声的方法

从永磁同步电动机声压级频谱分析着手,分析主要峰值频率的来源。首先,通过实验获取了在4k Hz开关频率下、满载工况时永磁同步电动机的声压级频谱图,找出对应的主要峰值频率。其次,从三个方面分析了产生声压级峰值的原因。产生主要声压级峰值的频率包括旋转频率、极对数频率、每相齿槽频率、齿槽频率、径向电磁力频率、开关频率等力源频率。通过实验模态分析测得了定子系统的固有模态频率和振型。计算了考虑轴向模态的相对声强系数。最后,提出了降低噪声的综合解决方案,使某型号永磁同步电动机满载时额定转速下噪声值降低了5d B(A)。为低噪声永磁同步电动机的设计提供了参考。     

对永磁同步电主轴的齿槽转矩的分析

永磁同步电主轴被广泛使用在各种高性能的速度和位置控制系统中,但为了保证其高质量的运行,应降低齿槽转矩。文章分析了齿槽转矩产生原因和削弱方法,提出了梯形磁体和阶梯磁体两种永磁体结构,研究其对永磁同步电主轴的齿槽转矩的影响。并运用Ansys对这两种永磁体结构的永磁同步电主轴进行仿真。最后针对仿真所得的数据,运用Matlab对其进行计算、分析和对比。结果表明,在不影响永磁同步电主轴平均转矩等运行性能的前提下,适当的梯形永磁体的倾斜角度和阶梯永磁体的阶梯高,会使齿槽转矩的最大值和基波的幅值降低。     

磁极结构对永磁同步伺服电机转矩脉动的影响

高转矩脉动是高精密数控机床用永磁同步伺服电机所必须要解决的问题。本文从永磁极外形结构设计的角度出发,通过对比传统瓦片式磁极,提出了一种三段弧式磁极结构。以8极12槽拼接式闭口槽电机模型为载体进行有限元仿真分析,探究不同截面中心系数下的额定转矩和转矩脉动的变化规律。结论表明三段弧式磁极结构能够有效地降低转矩波动,并且选择合适的中心截面系数和充磁方式能够进一步削弱电机的转矩脉动,为后续高精密电机设计提供思路。