楔形气隙结构对永磁同步电主轴转矩和径向力影响的分析.pdf

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1、第1期组合机床与自动化加工技术NO．12016年1月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJan．2016文章编号：1001—2265(2016)01—0017—03D0I：10．13462／j．cnki．mmtamt．2016．01．005楔形气隙结构对永磁同步电主轴转矩和径向力影响的分析术于慎波，朴陶然(沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870)摘要：为了提高永磁同步电主轴电磁转矩，减小振动噪声，提出了一种楔形气隙结构。文中对楔形气隙永磁同步电主轴的电磁转矩进行了解析分析。利用有限元软

2、件对均匀气隙和楔形气隙永磁同步电主轴模型进行了仿真分析，将以上两种气隙结构模型的电主轴转矩和径向力进行了对比，发现楔形气隙结构和均匀气隙结构的永磁同步电主轴相比电磁转矩幅值增加较大，径向力幅值显著减小。并得出楔形气隙结构对提高永磁同步电主轴转矩密度、减小振动噪声有明显的作用。关键词：永磁同步电主轴；楔形气隙结构；电磁转矩；振动噪声中图分类号：TH122；TG506文献标识码：AAnalysisofInfluenceofWedgyAir-GapStructureofPermanentMagnetSynchronousElectricSpindleonTo

3、rqueandRadialForceYUShen—bo，PIAOTao—ran(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：Inordertoimprovetheelectromagnetictorqueandreducethevibrationandnoiseoftheperma—nentmagnetsynchronouselectricspindle，anovelwedgyair—gapstructurewasi

4、ntroduced．Theelectromag—nefictorqueforthewedgyair—gapstructureofelectricspindleisanalyticallyanalysed．Byusingfiniteele—mentsoftware，twokindsofpermanentmagnetsynchronouselectricspindlemodelswhichhavetheuniformandthewedgyairgapstructurearesimulated，andtheelectromagnetictorqueandth

5、eradialforceofthetwokindsofmodelsarecompared．Theresearchshowsthatthewedgyair-gapstructurepermanentmagnetsyn—chronouselectricspindleCanproducehigherelectromagnetictorqueandlowerradialforceamplitudethanthatoftheuniformair—gappermanentmagnetsynchronouselectricspindle．Theconclusioni

6、sthattheperma—nentmagnetsynchronouselectricspindlewiththewedgyair—gapstructurecanincreasetheelectromagnetictorqueandreducethevibrationandnoise．Keywords：permanentmagnetsynchronouselectricspindle；wedgyair—gapstructure；electromagnetictorque；vibrationandnoise的同时，显著地减小径向力。0引言国内外许多学者进

7、行了有关内置式永磁同步电主永磁同步电主轴是新型电主轴技术的典型代表，轴转矩密度和振动噪声的研究。文献[2]认为d、q轴是目前高精度、高速机床的核心功能部件。因为和同电枢反应电抗与之差越大，磁阻转矩幅值越大，类型的异步电机相比，永磁同步电主轴有着转速高，发在保持定子结构不变的情况下，提高。与之比值，热小，易于实现无级调速等诸多优点⋯。与此同时，高可以有效地提高电磁转矩幅值。文献[3]采用解析法性能的数控机床对永磁同步电主轴提出了更高的要得出了径向电磁力的力波次数及频率，并与有限元法求，即在重切削工况下永磁同步电主轴必须有足够的计算结果和实验结果进行对照，

8、得出引起电主轴电机转矩输出能力。改善永磁同步电主轴气隙磁场是一个振动的主要原因是径向电磁力的重