基于特定工況要求的直線電機關鍵結構參數擾動范圍逆向計算研究.pdf

1、現(xiàn)代制造業(yè)需要更高的加工質量，高質量的產品是企業(yè)追求的目標，也是用戶的要求，更是一個國家制造業(yè)水平的體現(xiàn)。機床的制造精度，直接決定著產品的質量。與傳統(tǒng)的旋轉電機加同步帶和旋轉電機加滾珠絲杠相比，直線電機可以直接實現(xiàn)直線往復運動，少了中間旋轉往復運動到直線往復運動的轉化裝置，越來越多的應用于兩軸數控機床，提高機床加工精度。因為直線電機本身的特殊結構，使得電機氣隙磁密非正弦;由于永磁體、電樞線圈、氣隙等關鍵結構參數擾動，這些都影響著電機的輸

2、出性能，限制直線電機的發(fā)展。
　　本課題研究了一種基于特定工況要求的永磁同步直線電機關鍵結構參數擾動范圍逆向計算方法，計算出了應用于激光雕刻機的直線電機關鍵結構參數極限尺寸，指導直線電機設計過程公差帶的選取。首先，采用等效磁路法推導電機輸出性能，確定關鍵結構參數;其次，關鍵結構參數話掃描的方法對電機關鍵結構優(yōu)化，選取電機的公稱尺寸;再次，以應用于激光雕刻機為工況要求，逆向計算直線電機極限尺寸，并對極限尺寸進行性能驗證;最后，以直線

3、電機極限尺寸制作電機，測試電機性能，驗證極限尺寸選取正確。具體開展了如下幾個方面的研究:
　　(1)介紹了直線電機國內外研究現(xiàn)狀、PMLSM工作原理、PMLSM關鍵結構，綜述了國內國外學者對直線電機關鍵結構參數擾動對直線電機性能的影響的研究現(xiàn)狀，最后給出了本課題的主要研究內容。
　　(2)搭建了直線電機等效磁路模型，解析了電機的輸出性能，并以電機輸出性能為依據確定了對直線電機性能影響較大的三個關鍵結構。結合實際制作加工中可能

4、出現(xiàn)的擾動情況，具體的分析了關鍵結構參數擾動情況下對直線電機輸出性能的影響。
　　(3)介紹了軟件自帶電機優(yōu)化功能參數化掃描，并對電機的三個關鍵結構參數進行單一結構參數參數化以及多結構參數正交化掃描，以直線電機推力波動率這一輸出性能參數最低為依據，確定電機最優(yōu)性能參數，即直線電機的公稱尺寸。
　　(4)搭建了直線電機動子模塊的運動方程，以應用于激光雕刻機這一工況為要求，計算電機輸出性能極限范圍;以該工況下直線電機極限輸出性能

5、為依據，合成直線電機推力波動和關鍵結構參數的二階回歸方程，逆向計算該極限性能條件對應的直線電機極限尺寸，并仿真驗證極限尺寸直線電機性能。
　　(5)按照逆向計算的直線電機極限尺寸制造電機零件，組裝電機，測量電機關鍵結構尺寸。搭建直線電機測試平臺，包括空載反電動勢和推力測試兩部分，測試直線電機輸出性能，并對電機空載反電勢和推力進行離線數據處理。結果表明:基于特定工況要求的直線電機關鍵結構參數擾動范圍逆向計算這一方法的研究，對于一臺直