用于数控机床双边磁通切换永磁直线电机的研究

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1、摘要磁通切换永磁(FSPM)直线电机是一种新型的双凸极永磁电机，它可以将电能直接转换为直线运动的动能，因此避免了传统旋转电机驱动时，由于引入中间运动转换的环节而存在的摩擦以及反向间隙等缺点。在驱动系统中使用直线电机可以提高定位精度并且避免了运动转换过程中的能量损耗，因此直线电机在精密加工领域受到越来越多的关注。本文以双边磁通切换永磁直线电机为研究对象，在掌握了磁通切换原理的基础之上，对该电机的工作原理、有限元分析、优化设计以及数学模型等理论和技术问题进行研究。论文主要的研究内容包括以下几个方面：1．分析双边磁通切换永磁直

2、线电机的基本结构和工作原理，对磁通切换原理进行详细的解释。2．应用有限元仿真软件建立电机的有限元模型，并分析计算电机的静态特性。如磁场分布、永磁磁链、空载反电动势、绕组电感以及定位力等。3．利用参数化建模的优点，根据电机主要结构参数的变化对电机性能造成的影响，对电机的永磁体尺寸和气隙长度进行优化。4．根据派克变换理论，建立该电机在三相以及双轴这两种坐标系下的数学模型，并简要分析电机的控制策略。关键词：磁通切换，直线电机，永磁电机，有限元分析，数控机床ABSTRACTFluxSwitchingPermanentMagnet

3、(FSPM)linearmachineisanovelPMmachinewithdoubly-salientstructure，whichcancarryouttheconversiondirectlyfromelectricenergyintolinearkineticenergy,SOtheproblemoffrictionandrc-cb朗Fsegapcouldbeavoided,whichiscausedbymotionconversiondevicesinthedrivesystemapplyingtradit

4、ionalrotarymachine．、^milethedrivesystemusinglinearmotor啪increasemachiningprecisionandeliminatethenenergylosscausedbymotionconversion,andthatiswhylinearmotorgetsmoreandmoreattentioninthearcasofprecisionmachining．Inthisthesis，basedontheprincipleof‘‘fluxswitching'’t

5、hekeysofthetheoreticalandtechnicalissuesaboutdoublesidedfluxswitchingpermanentmagnetlinearmotorarestudied,includingtheoperationprinciple，finiteelementanalysis，optimaldesign，mathematicmodelandcontrolsUategies．Thisthesislaysafoundationforthefortllerresearchofthelin

6、earmotor．Thekeypointsofthisthesisarelistedasfollows：1．nletopologyandoperationprincipleofthenoveldoublesidedfluxswitchingpermanentmagnetlinearmotorareanalyzed,andtheprincipleof“fluxswitching'’isexplaineddetailedly．2．Thefiniteelementanalysismodelofthisproposedlinea

7、rmotorisbuild．Moreover,thecalculationsandanalysisofthestaticcharacteristicsofthislinearmotoriscarriedout，suchasmagnetfielddistribution，PMfluxlinkage，open-circuitback-EMF,inductance，coggingforceandSOon．3．TheeffectsofthemaindimensionsoftheproposedlinearmotorOilthee

8、lectromagneticperformancearestudiedbycomparison．Basedonth她thesizeofpermanentmagnetandairgaparcoptimized．4．BasedonthetheoryofPark-Transform,themathematicalmodel