转子结构对永磁同步电主轴转矩脉动的影响.pdf

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1、2016No．2重型机械·29··实验研究·转子结构对永磁同步电主轴转矩脉动的影响于慎波，骆开军，王玮琦(沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870)摘要：齿槽转矩是由转子与定子齿间电磁力的切向分量所构成。齿槽转矩的变化引起转矩脉动，影响永磁同步电主轴稳定性。不同的转子表面结构，会引起气隙的不均匀，影响气隙磁场分布，导致磁导发生较大的变化，进而影响转矩脉动的大小。对永磁同步电主轴进行了有限元仿真分析，通过改变转子表面结构减小了永磁同步电主轴的转矩脉动。结果表明：合理设计内置式永磁同步电主轴的转子表面结构，可以有效地减小转矩脉动对

2、电主轴的影响，提高系统的工作精度，并且不会减小额定转矩。关键词：齿槽转矩；转矩脉动；永磁同步电主轴；转子表面结构中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1001—196X(2016)02—0029一o4EfectofrotorstructureontorquerippleofpermanentmagnetsynchronouselectricalspindleYUShen—bo，LUOKai-jun，WANGWei·qi(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofT

3、echnology，Shenyang110870，Cnina)Abstract：Thecoggingtorquecfllnefromtangentialcomponentofelectricalmagneticforcebetweenrotorandstator．Thevariouscoggingtorquecausedtorqueripple，whichaffectedthestabilityofpermanentmagnetsyn—chronouselectricalspindle(PMSES)．Differenceroto

4、rsurfacestructurecouldleadtounevenairgap，itafect-eddistributionofairgapmagneticfield，andchangedmagneticpermeanceevenfurthertorqueripplevalue．ThispaperobtainedfiniteelementsimulationanalysisofPMSES，torqueripplewasreducedbychangingthero-torsurfacestructure．Simulationre

5、sultsshowthatreasonabledesigningrotorsurfacestructureofthePMSEScouldefectivelyreducetheinfluenceoftorquerippleonthespindle，whichimpmvedthesystemworkingaccu-racy，anddidn’tdecreasetheratedtorque．Keywords：cogingtorque；torqueripple；permanentmagnetsynchronouselectricalspi

6、ndle；rotorSUcestructureU日IJ吾与传统电主轴相比，永磁同步电主轴具有高收稿日期：2015—07—22；修订日期：2015—09—01转矩密度、高效率、良好的运行平稳性[1等优基金项目：国家自然科学基金项目(51175350)；沈阳市科技计戈项目(F15—199—1—13)点，广泛地应用于高档数控机床领域。为了满足作者简介：于慎波(1958一)，男，辽宁沈阳人，博士生导师，高档数控设备对电主轴性能的要求，低转矩脉动沈阳工业大学机械工程学院教授，研究方向为电机噪声与振动抑制技术、转子系统动力学、噪声与振成为设

7、计电主轴一项必不可少的指标。转矩脉动动控制等。与电主轴自身的机械结构和磁极结构有关。并且骆开军(1991一)，男，贵州遵义人，沈阳工业大学机械工程学院硕士研究生，研究方向为永磁同步电在设计电主轴结构时，应当综合考虑定转子之间主轴设计参数对噪声影响的研究。的气隙形状。·30·重型机械2016N0．2国内外很多学者都提出了多种方法来削弱转b(，t)=∑Aocos(go~1t～)+矩脉动。文献[3～7]研究极弧系数、磁极形状、2Z(一1)k+lc0s[。￡一(土kZ)]极弧系数组合、转子轴向分段等方法对齿槽转矩，的影响。文献[8]研究

8、了磁极偏移对齿槽转矩的(4)影响，发现磁极偏移一定角度对低次谐波有较好根据电机学原理可知，电枢磁场可表示为的削弱作用。文献[9]研究了电枢槽口宽度对内b。，(，t)=(，t)A()=置式永磁同步电机齿槽转矩的影响。文献[10—Y．Bc0s[f一一(哕+})](5