【摘要】：磁懸浮電主軸具有極限轉速高、無接觸磨損和無需潤滑等優(yōu)點，，適用于超高速加工領域，但由于存在銅損和鐵損，磁懸浮電主軸的發(fā)熱問題比較嚴重。為了簡化系統(tǒng)的冷卻環(huán)節(jié)，本文將同極型徑向磁懸浮軸承和軸向永磁軸承引入磁懸浮電主軸，以減少其功耗與發(fā)熱。 本文設計制作了低損耗磁懸浮電主軸的試驗裝置，包括電控系統(tǒng)和機械部件，給出了系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的主要設計參數(shù)。采用等效磁荷法建立了軸向永磁軸承永磁力的計算模型，通過數(shù)值計算分析了軸向永磁力隨氣隙的變化規(guī)律。采用有限元分析軟件ANSYS10.0分析計算了同極型徑向磁懸浮軸承及轉子內的磁場分布和功率損耗。采用動力學分析軟件ADAMS和科學及工程計算軟件MATLAB對該低損耗磁懸浮電主軸系統(tǒng)進行了動態(tài)性能聯(lián)合仿真分析。在理論計算和仿真分析的基礎上，本文通過錘擊激勵和系統(tǒng)高速旋轉等試驗研究了磁懸浮電主軸的動態(tài)性能。 研究結果表明，本文所設計制作的磁懸浮電主軸能夠平穩(wěn)地越過系統(tǒng)的前兩階臨界轉速，在40000r/min穩(wěn)定運轉，最大振幅為7μm。采用同極型徑向磁懸浮軸承和軸向永磁軸承可以保證磁懸浮電主軸具有良好的動態(tài)性能，并且系統(tǒng)結構簡單，功耗和發(fā)熱比較小。
[Abstract]:Magnetic levitation motor spindle has the advantages of high limit speed, no contact wear and no lubrication. It is suitable for ultra-high speed machining. However, due to copper and iron loss, the heating problem of magnetic levitation spindle is serious. In order to simplify the cooling of the system, the same pole radial magnetic bearing and axial permanent magnetic bearing are introduced into the magnetic suspension motor spindle in order to reduce the power consumption and heat generation. In this paper, a test device for low loss magnetic levitation motorized spindle is designed and manufactured, including electrical control system and mechanical parts. The main design parameters of each link of the system are given. The calculation model of axial permanent magnetic force of permanent magnetic bearing is established by using the method of equivalent magnetic charge. The variation of axial permanent magnetic force with air gap is analyzed by numerical calculation. The magnetic field distribution and power loss in the same pole radial maglev bearing and rotor are calculated by finite element analysis software ANSYS10.0. The dynamic performance of the low loss magnetic levitation motorized spindle system is simulated by the dynamic analysis software ADAMS and the scientific and engineering calculation software MATLAB. On the basis of theoretical calculation and simulation analysis, the dynamic performance of maglev motorized spindle is studied by hammering excitation and high speed rotation of the system. The results show that the magnetic levitation motor spindle designed in this paper can smoothly cross the first two critical speeds of the system and operate stably in 40000r/min with a maximum amplitude of 7 渭 m. The same pole radial magnetic bearing and axial permanent magnetic bearing can guarantee the good dynamic performance of the magnetic suspension motor spindle, and the system structure is simple, and the power consumption and heat generation are relatively small.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH133.3

【參考文獻】

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4 王海,胡業(yè)發(fā),宋德超,王曉光;磁懸浮電主軸制造精度的保證方法[J];機械工程師;2002年07期

5 張鋼;劉汝衛(wèi);殷慶振;阮娟;劉瑩;;工業(yè)應用型永磁懸浮軸承關鍵技術[J];機械工程師;2009年12期

6 嚴武升,劉宏;超高速電主軸的幾個問題[J];機械科學與技術;1998年03期

7 張剴,趙雷,趙鴻賓;磁懸浮飛輪低功耗控制方法仿真研究[J];清華大學學報(自然科學版);2004年03期

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本文編號：2259722