永磁同步电主轴定子齿形状对转矩脉动的影响分析.pdf

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1、·28·重型机械2016NO．3永磁同步电主轴定子齿形状对转矩脉动的影响分析于慎波，鲍萌(沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：文中提出了一种基于有限元法来减少永磁同步电主轴转矩脉动的方法。通过建立永磁同步电主轴的仿真模型来完成电主轴磁场分布和气隙电磁力密度的计算。在分析过程中，通过改变定子齿结构来减少电主轴的转矩脉动，进而减少电主轴的噪声与振动，提高电主轴运行的平稳性。通过综合考虑影响电主轴转矩脉动的因素，合理设置定子齿参数，在不影响永磁同步电主轴运行性能的前提下，转矩脉动可以得到了一定程度的削弱。该方法为永磁同步电主轴的优化设计提供了

2、参考。关键词：永磁同步电主轴；电磁力密度；转矩脉动；噪声与振动中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1001—196X(2016)03—0028—05AnalysisoninfluenceofstatorteethconfigurationontorquerippleofpermanentmagnetsynchronouselectricalspindleYUShen—bo，BA0Meng(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyangl10870，Chi

3、na)Abstract：Thispaperpresentsamethodofreducingtorquerippleofpermanentmagnetsynchronouselectricalspindle(PMSES)basedonfiniteelementmethod(FEM)．SimulationmodelsofPMSESareestablishedtocompletethecalculationofmagneticfielddistributionandelectromagneticforcedensityintheairgap．Inthea—n

4、alysisprocess，thetorquerippleoftheelectricalspindlecanbereducedbychangingthestatorteethconfigu—ration．Furthermore，thenoiseandvibrationcanbereduced．Therunningstabilityoftheelectricalspindlecanbeimproved．ThetorqueripplecanbereducedundernoaffectingrunningperformanceofthePMSES，throug

5、hconsideringfactorsaffectingthetorquerippleoftheelectricalspindle，andsettingparametersofthestatorteethconfigurationreasonably．ThemethodprovidedreferencesfortheoptimizationdesignonPMSES．Keywords：permanentmagnetsynchronouselectricalspindle(PMSES)；electromagneticforcedensity；cog—gin

6、gtorque；noiseandvibration．数控机床等领域¨J。随着永磁同步电主轴的应O前言用范围迅速扩大，对其性能的要求也越来越高。永磁同步电主轴不仅具有调速范围广、易于然而，由于定子齿和永磁体结构的影响会在永磁控制的特点，还具有体积小，效率高，运行可靠同步电主轴转子上产生转矩脉动，降低机床主轴等优势。因此，永磁同步电主轴广泛应用于高档运行的平稳性_2J。因此，转矩脉动已经成为评价永磁同步电主轴性能的重要指标之一。通过对收稿日期：2015—09—06；修订日期：2015—10—10永磁同步电主轴结构的合理设计或采用适当的逆基金项目：国家自然科学

7、基金资助项目(51175350)变器控制策略都可以实现永磁同步电主轴转矩脉作者简介：于慎波(1958一)，男，沈阳工业大学机械工程学院教授。动的最小化j。2016No．3重型机械·29·目前，许多学者针对永磁电主轴转矩脉动的理论基础。削弱方法进行了深入的研究，取得了许多研究成2电磁力密度的计算果。现有的削弱转矩脉动的方法有：永磁体极弧设计，斜极，转子分段斜极，在定子叠片上开虚电磁场的计算是基于永磁同步电主轴气隙中拟槽等。然而，永磁体的形状，大小，位置，充电磁力密度的计算。传统分析方法可以清楚地显磁方式以及极槽配合都会影响到转矩脉动的示函数和变量之间的关系

8、，但它并不能够求解瞬振幅]。时值来满足精度要求。求解永磁同步电主轴的磁本文首先从