数控机床直接磁悬浮永磁直线电动机进给系统的研究

论文摘要

数控机床直接磁悬浮永磁直线电动机进给系统的研究,是以现代伺服理论为基础,以直接磁悬浮永磁直线电动机为研究对象,以数控机床为应用背景的研究。研究目的是根除数控机床进给系统的摩擦阻力。本文以国家自然科学基金项目：“数控机床直接磁悬浮永磁直线电动机及其伺服控制系统研究(项目批准号：50975181)”为背景,从直线伺服系统的应用现状和各种新型直线电机的结构特点出发,结合磁悬浮原理,对直接磁悬浮永磁直线电动机及其进给系统进行研究。主要研究内容如下：1.研究直接磁悬浮永磁直线电动机的工作原理。该电动机的初级动子上有两套绕组,一套绕组用于产生电磁推力,另一套用于产生磁悬浮力。并对两套绕组分别使用id=0(推力绕组)和iq=0(悬浮绕组)的电流控制策略,使之在稳定悬浮的基础上,实现无摩擦进给。2.建立直接磁悬浮永磁直线电动机数学模型。在直接磁悬浮永磁直线电动机的磁场分层模型基础上,从气隙磁场能量出发,通过虚位移法推导电磁推力、悬浮力的表达式。3.对直接磁悬浮永磁直线电动机进行有限元分析。通过静磁场分析,研究磁悬浮电动机结构的合理性；通过瞬态场分析,重点研究电动机运行时,悬浮绕组对气隙磁场增磁、去磁的调节作用。4.直接磁悬浮永磁直线电动机进给系统的仿真研究。用Simplorer软件搭建主电路与控制电路模型,用Maxwell软件建立电机有限元模型,通过场路耦合法对进给系统进行仿真研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题的背景及意义
• 1.3 数控机床直接驱动系统的研究现状
• 1.4 直线电机发展及应用现状
• 1.4.1 直线电动机的结构形式
• 1.4.2 直线电机应用发展现状
• 1.5 磁悬浮技术应用分类
• 1.6 论文主要研究内容
• 第二章 直接磁悬浮永磁直线电动机的工作原理与建模分析
• 2.1 永磁直线同步电动机的基本工作原理
• 2.2 直接磁悬浮永磁直线电动机的结构
• 2.3 直接磁悬浮永磁直线电动机的运行原理
• 2.4 直接磁悬浮永磁直线电动机的磁场分析
• 2.4.1 假设条件
• 2.4.2 等效磁导率
• 2.4.3 等效电流层
• 2.4.4 磁场分层模型
• 2.4.5 磁场分析
• 2.4.6 电磁推力与悬浮力表达式
• 2.5 直接磁悬浮永磁直线电动机的设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 直接磁悬浮永磁直线电动机的有限元分析
• 3.1 Ansoft软件仿真流程
• 3.2 直接磁悬浮永磁直线电动机的静磁场分析
• 3.2.1 静磁场分析的前处理
• 3.2.2 静磁场分析的后处理
• 3.3 直接磁悬浮永磁直线电动机的瞬态场分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 直接磁悬浮永磁直线电动机进给系统的场路耦合仿真
• 4.1 直接磁悬浮永磁直线电动机的矢量控制技术
• 4.1.1 直接磁悬浮永磁直线电动机的矢量变换规律
• d=0的电流控制策略'>4.1.2 进给系统i_d=0的电流控制策略
• 4.1.3 任意电压空间矢量的调制
• 4.2 直接磁悬浮永磁直线电动机有限元模型的建立
• 4.3 直接磁悬浮永磁直线电动机进给系统模型
• 4.4 直接磁悬浮永磁直线电动机的联合仿真实现
• 4.4.1 主电路
• 4.4.2 进给系统闭环控制电路
• 4.4.3 状态机生成SVPWM
• 4.5 仿真结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学期间研究成果
• 致谢