对永磁同步电主轴的齿槽转矩的分析.pdf

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1、2016NO．4重型机械·25·对永磁同步电主轴的齿槽转矩的分析钟双双，于慎波(沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：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Maflab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

2、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。关键词：永磁同步电主轴；齿槽转矩；梯形磁体；阶梯磁体中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1001—196X(2016)o4—0025—05AnalysisofcoggingtorqueofpermanentmagnetsynchronouselectricalspindleZHONGShuang-shuang．YUShen-bo(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Sheny

3、ang110870，China)Abstract：Permanentmagnetsynchronouselectricalspindle(PMSES)iswidelyusedinvarietyhigh-perform-ancespeedandpositioncontrolsystems．InordertoensurethehJghqualityoftheoperation，coggingtorqueshouldbereduced．Accordingtotheproducingcausesandthereducingmethodsofcoggin

4、gtorque，thispaperpresentstwokindsofpermanentmagnetstructure，whicharetrapezoidalmagnetandstepsmagnet．TheeffectsofthetwomethodsoncoggingtorqueofPMSESareinvestigated．Then，thePMSESoftwokindsofpermanentmagnetstructureissimulatedbyAnsys．Atlast，thedataofthesimulationiscalculated，an

5、alyzedandcorn—paredbyusingMatlab．Theresultsshowthatthesuitabletiltangleoftrapezoidalmagnetandthesuitableladderheightofstepsmagnetcanreducethemaximumcoggingtorquevalueandthevalueoftheamplitudeoffunda-mentalharmonicundertheconditionofnoafectingrunningperformanceofthePMSES，such

6、asaveragetorque．Keywords：permanentmagnetsynchronouselectricalspindle(PMSES)；coggingtorque；trapezoidalmagnet；stepsmagnet轴具有非常广泛的应用前景⋯。但是，由于永0前言磁同步电主轴的转矩脉动可以导致电主轴的机械随着高性能的永磁材料的发展和制造技术的振动和噪声等问题，因此，最小化波动是永磁同进步，永磁同步电主轴已经被广泛的应用在各种步电主轴在设计时必须考虑的因素。电主轴本身场合中，如机床，工业机器人等。永磁同步电主的转矩脉动源头有三

7、个：(1)齿槽转矩；(2)d轴和g轴中气隙磁导之间的差异；(3)气隙中磁收稿日期：2016—02—25；修订日期：2016—04—13基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175350)，沈阳市科通密度波形的失真。而齿槽转矩是最重要的转矩技计划项目(F15—199一l一13)。脉动源头。所谓齿槽转矩是由安装在转子上作者简介：钟双双(1991一)，女，辽宁大连人，沈阳工业大学机械工程学院在读博士，研究领域为电主轴的振动的永磁体与定子的各向异性的相互作用引起的。与噪声。国内外学者对齿槽转矩进行了很多研究，并提出·26·重型机械了多种降低齿槽转矩的

8、方法，如运用分数槽、引是1，当为最小值时，基本转矩的波形是相同的人辅助槽、磁极不对称和选择最优的极弧极距相，由此产生的齿槽转矩的值是最大的。由于基比，