高速精密电主轴用永磁同步电动机的设计及性能分析.pdf

《高速精密电主轴用永磁同步电动机的设计及性能分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高速精密电主轴用永磁同步电动机的设计及性能分析牛凯付江寒崔立英郑光普(北京精雕精密机械制造有限公司，北京102308)摘要：在变频异步电主轴(外径尺寸为120rain)的基础上。设计了一款相同规格电主轴用永磁同步电动机，着重分析了它的反电动势特性、电感特性和恒转矩特性。其次，基于转子结构的两个重要参数即极靴宽度和磁桥高度，对电动机的齿槽转矩进行了优化分析。最后，通过比较异步电主轴和同步电主轴的功率和电磁损耗特性，揭示了同步电主轴的优势所在。关键词：高速电主轴；永磁同步电动机；性能分析；齿槽转矩；功率

2、和电磁损耗中图分类号：TM302文献标识码：ADesignandperformanceanalysisofpermanent——magnetsynchronousmotorsinhigh—-speedprecisionmotorizedspindlesNIUKai，FUJianghan，CUILiying，ZHENGGuangpu(BeijingJingdiaoPrecisionMachineryCo．，Ltd．，Bering102308，CHN)Abstract：Basedonthevariabl

3、efrequencyasynchronousmotorizedspindlewhoseoutlinediameteris120mm，thispaperdesignsapermanentmagnetsynchronizedmotorforthesame——sizespindleandlaysemphasesontheanalysisofitsback—electromagneticforce(B—EMF)，inductanceandtheperformanceofconstanttorquearea．

4、Secondly，fromtheprospectiveofthewidthofthepoleshoeandtheheightofmagneticbridge，thecoggingtorqueisoptimized．Intheend，theadvantagesofthesynchronousspindleareillus—tratedthroughthecomparisonofthepowerandelectromagneticlosscharacteristicsbetweentheasyn—chr

5、onousandsynchronousspindle．Keywords：high—speedmotorizedspindle；permanentmagnetsynchronizedmotor；performanceanalysis；coggingtorque；powerandelectromagneticlOSS高速精密电主轴是高档数控雕铣机的“心脏”部电主轴的基础上，开发了一款相同尺寸规格的永磁同件，其性能优劣直接影响着加工工件的尺寸精度和表步电动机，首先，分别从理论设计和实验研究两方面对面光滑度

6、。而内置电动机作为电主轴的不可或缺的动反电势波形、电感特性、恒转矩特性进行了重点分析。力元件，不但所能提供的功率转矩决定了电主轴的加其次，使用有限元方法分析了极靴宽度和磁桥高度对工能力，而且其速度平滑性和动态响应能力也影响着齿槽转矩的影响并给出了最佳结构尺寸。最后，本文工件的加工精度。还对异步电主轴和同步电主轴的功率特性和电磁损耗电动机种类繁多，目前市场上在电主轴上应用较特性进行了分析和比较。多的是三相异步电动机(ASM)和永磁同步电动机1电主轴用永磁同步电动机的设计与分析(P．MSM)。三相异步电

7、动机因其性能可靠、价格低廉、变频控制简单、也可进行矢量控制，占据了如今电主轴基于转子结构型式的不同，永磁同步电动机可分应用的绝大部分市场，但是它具有转子发热大，低速性为表面式和插入式，或可称为隐极式和凸极式，前者的能弱，过载能力有限，刚性攻丝效果不佳的缺点。与其交直轴电感相同，后者的交直轴电感不同。二者各有相比，永磁同步电动机功率密度大，转矩惯量比大，效优势，隐极式电动机具有良好的恒转矩特性和高动态率高，过载能力强，转子发热小，而且伺服控制简单、定响应，而插入式同步电动机由于它的永磁体内嵌在硅位精度

8、高、刚性攻丝能力强，是高速高精密电主轴首选钢片之内，机械强度高，非常适合高转速、大转矩、高功的电动机类型。率、高效率和弱磁范围宽的场合⋯。考虑到电主轴的本文在本公司所产的安装外径为120mm的异步高速高功率的运行特性，本文选用了内嵌式的转子结·50·，，￡u10等，DesignandResea设计与研究构形式。的值。与此同时，反电势基波有效值仅仅减小了为了保证与原有异步电主轴的互换性，降低维修1．2％，可见斜槽对电动机性能的影响利大于弊。从实难度，定子直接沿用原先异步