發(fā)布時(shí)間：2021-04-29 10:17

　　直驅(qū)式數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)采用直驅(qū)式永磁電機(jī)（Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Motor,DD-PMSM）直接驅(qū)動(dòng),與傳統(tǒng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的“機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)+高速伺服電機(jī)”相比,由于DD-PMSM機(jī)械傳動(dòng)鏈為零,因此不存在機(jī)械傳動(dòng)鏈所固有的摩擦、磨損及潤(rùn)滑油跑、冒、滴、漏等問題,運(yùn)行效率也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)傳動(dòng)形式的數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)。將現(xiàn)有永磁同步電機(jī)（簡(jiǎn)稱永磁電機(jī)）直接安裝于數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)中,會(huì)出現(xiàn)以下兩方面問題:①轉(zhuǎn)矩密度偏小（目前永磁電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度一般僅為50kNm/m3）所導(dǎo)致的數(shù)控機(jī)床切削能力不足;②四周密閉的數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)造成永磁電機(jī)內(nèi)部熱量無(wú)法散出,直接導(dǎo)致定子繞組燒毀和轉(zhuǎn)子永磁體失磁。針對(duì)上述問題,本文設(shè)計(jì)出一種轉(zhuǎn)矩密度高達(dá)65kNm/m3且可對(duì)其進(jìn)行水冷的數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)用DD-PMSM,可有效解決現(xiàn)有永磁電機(jī)的上述不足。本文首先概述了現(xiàn)有永磁電機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡述了永磁電機(jī)的機(jī)電結(jié)構(gòu)、溫度場(chǎng)計(jì)算及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)ABC三相坐標(biāo)系下永磁電機(jī)的電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型,建立了轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)而坐標(biāo)系下永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程,并給出適于DD-PMSM的最佳磁路結(jié)構(gòu)。... 

【文章來(lái)源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 永磁電機(jī)特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究
        1.2.2 永磁電機(jī)溫度場(chǎng)計(jì)算研究
        1.2.3 永磁電機(jī)冷卻系統(tǒng)研究
    1.3 本文提出的DD-PMSM機(jī)電結(jié)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 永磁電機(jī)模型建立和磁路分析
    2.1 永磁電機(jī)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
    2.2 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁電機(jī)電磁模型
    2.3 等效磁路
        2.3.1 永磁體等效成磁通源或磁動(dòng)勢(shì)源
        2.3.2 外磁路的等效磁路
    本章小結(jié)
第三章 高轉(zhuǎn)矩密度DD-PMSM設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
    3.2 選取電磁負(fù)荷
    3.3 選取氣隙長(zhǎng)度
    3.4 主要尺寸設(shè)計(jì)
    3.5 永磁體設(shè)計(jì)
        3.5.1 永磁體材料選擇
        3.5.2 永磁體磁極對(duì)數(shù)選擇
        3.5.3 永磁體外形尺寸計(jì)算
    3.6 定子槽形選擇
    3.7 分?jǐn)?shù)槽繞組設(shè)計(jì)
    3.8 DD-PMSM優(yōu)化
        3.8.1 定子槽形尺寸優(yōu)化
        3.8.2 永磁體厚度優(yōu)化
        3.8.3 氣隙長(zhǎng)度優(yōu)化
    本章小結(jié)
第四章 DD-PMSM電磁場(chǎng)有限元分析
    4.1 基于Maxwell電磁場(chǎng)有限元模型
        4.1.1 DD-PMSM有限元模型搭建
        4.1.2 網(wǎng)格剖分
        4.1.3 求解及后處理
    4.2 空載仿真
    4.3 負(fù)載運(yùn)行仿真
    4.4 損耗分析
        4.4.1 定子鐵心損耗
        4.4.2 繞組銅損
        4.4.3 永磁體渦流損耗
    4.5 效率Map圖
    本章小結(jié)
第五章 DD-PMSM溫升分析與計(jì)算
    5.1 DD-PMSM溫升傳熱學(xué)基礎(chǔ)
        5.1.1 熱傳導(dǎo)
        5.1.2 熱對(duì)流
        5.1.3 熱輻射
    5.2 DD-PMSM內(nèi)部熱量傳遞
        5.2.1 定子內(nèi)側(cè)單散熱面換熱
        5.2.2 氣隙換熱
        5.2.3 總體熱量平衡關(guān)系
        5.2.4 導(dǎo)熱微分方程
    5.3 DD-PMSM磁熱耦合分析
        5.3.1 絕緣層等效導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算
        5.3.2 定轉(zhuǎn)子間氣隙傳熱處理
        5.3.3 邊界對(duì)流換熱系數(shù)求取
        5.3.4 三維模型建立
        5.3.5 DD-PMSM溫度場(chǎng)分析
    本章小結(jié)
第六章 DD-PMSM水冷系統(tǒng)分析
    6.1 流體力學(xué)基本理論
        6.1.1 流體基本物理特性
        6.1.2 流體流動(dòng)控制方程
    6.2 水冷結(jié)構(gòu)分析
    6.3 流體流場(chǎng)分析
        6.3.1 水流速計(jì)算及優(yōu)化
        6.3.2 流場(chǎng)仿真
    6.4 DD-PMSM水冷溫度場(chǎng)分析
    本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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