稀土永磁同步伺服电机的设计

论文摘要

近年来，随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展，使得稀土永磁同步伺服电机在许多高科技领域得到越来越广泛地应用。稀土永磁同步伺服电动机具有小体积、低损耗、高效率、高可靠性等优点，成为了高精度、微进给伺服系统的最佳执行机构之一。由于人们对伺服控制产品的性能、功能及性价比要求越来越高，因此，研究与开发高性能的伺服电机，具有极其重要的现实意义和实用价值。本文介绍了稀土永磁同步电动机各种转子结构及其特点，分析了稀土永磁同步电动机的磁路特点和运行原理。针对该电机的特殊性能及工况要求，对稀土永磁同步电机的基本结构进行详细分析，并对该电机的空载磁路、空载运行以及稳态运行性能进行了深入的研究。由于本文设计的稀土永磁同步电动机用于伺服驱动，所以对其设计要求比较高。论文主要对电磁场进行了分析，同时对电机的转子和绕组结构进行了设计。论文通过研究电磁负荷对伺服电机性能的影响，进行了合理的电磁负荷设计，满足了伺服电机的高功率密度要求和高动态性能。利用电机辅助设计软件Maxwell2D，建立了稀土永磁同步电动机的有限元分析模型，对伺服电机的各种电磁参数进行了详细的分析，然后对稀土永磁同步电动机进行了合理的电磁设计和有限元仿真。最后对本文的设计样机的结构及制造工艺上进行了深入分析，在制造电机时，对电机的结构工艺性必须给予充分的考虑。本文所提出的稀土永磁同步电机设计方法，对于其它类型电机的优化设计同样具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 稀土永磁同步伺服电机的发展概况
• 1.3 本课题的提出
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 稀土永磁同步伺服电机的基本理论
• 2.1 稀土永磁同步伺服电机的基本结构
• 2.1.1 稀土永磁同步伺服电机的总体结构
• 2.1.2 稀土永磁同步伺服电机的转子磁路结构
• 2.2 稀土永磁同步伺服电机的空载磁路及空载运行
• 2.2.1 稀土永磁同步电动机的空载磁路
• 2.2.2 稀土永磁同步电动机的空载运行
• 2.3 稀土永磁同步电动机的稳态运行性能
• 2.4 本章小结
• 第3章 稀土永磁同步伺服电动机的电磁设计及有限元分析
• 3.1 稀土永磁同步伺服电动机的设计特点和方法
• 3.2 转子结构设计
• 3.2.1 选择转子类型
• 3.2.2 选取电磁材料
• 3.3 定子绕组设计
• 3.3.1 选择绕组形式
• 3.3.2 选取电磁线
• 3.4 电磁负荷设计
• 3.4.1 永磁体尺寸设计
• 3.4.2 电磁负荷与主要尺寸间的关系
• 3.4.3 确定电磁负荷
• 3.4.4 设计流程
• 3.5 工作特性计算
• 3.5.1 损耗和效率
• 3.5.2 电磁转矩
• 3.6 有限元分析
• 3.6.1 有限元分析软件 Maxwell 2D
• 3.6.2 稀土永磁同步电动机的空载仿真分析
• 3.6.3 稀土永磁同步电动机的负载仿真分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 稀土永磁同步伺服电动机的结构及工艺设计
• 4.1 稀土永磁同步电动机主体结构及工艺流程
• 4.2 电机转轴及轴承结构
• 4.2.1 转轴强度计算
• 4.2.2 转轴刚度计算
• 4.2.3 电机轴承
• 4.3 电机绕组结构及工艺
• 4.3.1 绕组的分类
• 4.3.2 绕组的绝缘处理
• 4.3.3 带绕组的定子铁芯技术规范
• 4.4 电机端盖结构及工艺
• 4.5 电机机座结构及工艺
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B DS56M65 样机的主要技术参数
• 致谢