永磁同步电主轴分数槽电机的径向电磁力分析

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1、万方数据第6期组合机床与自动化加工技术No．6永磁同步电主轴分数槽电机的径向电磁力分析于慎波，姜菲菲，王辉，米秀峰(沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870)冰摘要：依据谐波绕组理论，建立了分数槽永磁同步电主轴电机气隙磁密及其谐波的解析计算模型和有限元计算模型。基于该模型计算出径向电磁力。采用解析法得出了径向电磁力的力波次数及频率，并与有限元法计算结果进行了对照。通过与实测振动加速度频谱对照表明，引起电主轴电机振动的主要原因是径向电磁力。通过气隙磁密波形重构，去掉了与模态频率接近的主要谐波成分．以此作为低噪声电机设计的主要方法之一。为后续低振动、低噪声电机的研发开拓了一

2、种新的思路。关键词：分数槽；永磁同步电主轴；电磁力；噪声与振动中图分类号：TH39；TG65文献标识码：AAnalysisofRadialElectromagneticForceofFractionalSlotMotorforPermanentMagnetSynchronousMotorizedSpindleYUShen—bo，JIANGFei～fei，WANGHui，MIXiu—feng(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenvang110870，China)Abstract：A

3、nanalyticalmodelandafinite—elementmodeloftheairgapelectromagneticfluxdensityanditsnarmonlcsof打actionalslotmotorforpermanentmagnetsynchronousmotorizedspindlehavebeendevelopedonthebasisofthetheoryofharmonicwindings．Then，theradialelectromagneticforcesareobtainedbvthemodel·’Iheordersandfreque

4、nciesofradialelectromagneticforceWaVearecalculatedbvtheanalvticalmethod，compaxedwiththembythefinite—elementmethod．ThatthepredictedresultscontrasttotheexDeri．mentalresultsofaccelerationspectrumindicatesthatradialelectromagneticforceisthemainfactorcausingthevibrationofmotorofmotorizedspindl

5、e．ItisoneofthemainmeasuresoflownoisemotordesignthattheairgapfluxdensitywaveformisreconstructedbyremovingtheharmonicnearmodalirequencVfromo．n91nalwaveform·Anewthoughtispioneeredforthefurtherresearchanddevelopmentoflownoiseandvi．brationpernmnentmagnetsynchronousmotorizedspindle．KeywO州s：frac

6、tionalslot；permanentmagnetsynchronousmotorizedspindle；electromagneticforce：noise0引言电主轴具有可控性能好，零传动等特点，在数控机床领域，越来越受到人们的重视口1。永磁同步电机因其效率高、运行可靠等优点，其应用领域不断扩大Ⅲ。近年来，对永磁同步电机的噪声和振动特性的研究也日益受到人们的关注。电机的噪声和振动是评定电机质量的重要指标之一口⋯。过高的振动不仅会影响电主轴的加工精度，而且还会降低电主轴的寿命，引发噪声。分数槽永磁同步电机因其效率高、转矩密度大在收稿日期*基金项目作者简介2013一lO

7、一28数控机床领域的应用不断扩大B123。但其振动和噪声的研究与整数槽电机相比更为复杂，值得进行深入的研究。电机的振动主要是径向电磁力波引起的，近年来国内对电机的振动研究有了一定的研究成果。文献[13]利用二维离散傅里叶分析法计算了笼型异步电机的电磁力波，找出了引起电机振动的主要力波成分。文献[14—15]用解析法计算出了永磁同步电机的电磁场。文献[16—17]研究了永磁同步电机的电磁振动特性。此外还有一些通过控制来降低电机振动的方国家自然科学基金资助项目(511753501于慎波(1958--),男，沈阳人垫暇工业大学教授，