【摘 要】
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交流永磁同步电机以其卓越的性能表现成为伺服系统动作执行部件的首要选择。较低的齿槽转矩和转矩脉动、较高的运行稳定性是伺服电机的设计方向,但在生产制造和使用中,公差的积累和机械磨损往往会引起静偏心问题的产生,影响电机的电磁性能。本文针对伺服电机的设计与分析,对以下几个方面进行了研究:根据电机设计要求和指标,计算电磁负荷,得到电机的电枢长度与直径,通过对齿槽转矩和不平衡磁拉力的对比分析,选定极槽配合为8
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交流永磁同步电机以其卓越的性能表现成为伺服系统动作执行部件的首要选择。较低的齿槽转矩和转矩脉动、较高的运行稳定性是伺服电机的设计方向,但在生产制造和使用中,公差的积累和机械磨损往往会引起静偏心问题的产生,影响电机的电磁性能。本文针对伺服电机的设计与分析,对以下几个方面进行了研究:根据电机设计要求和指标,计算电磁负荷,得到电机的电枢长度与直径,通过对齿槽转矩和不平衡磁拉力的对比分析,选定极槽配合为8极18槽,确定绕组排布,分析对比不同转子形式,使用表贴式转子结构并确定永磁体尺寸参数,完成初步电磁方案的设计。在Maxwell中以有限元法对齿槽转矩进行分析,通过较为经济且易于实现的极弧系数调整与斜槽的方法,对齿槽转矩进行了优化,并确定最终电磁设计方案。对其进行性能分析,得到空载、额定负载、高速和过载工况下电机磁场磁密分布、电机损耗与效率,通过扫描不同工况下电机性能表现,得到电机的效率云图,完成了电机性能校核。对电机磁场进行解析,得到空载和负载下的气隙磁密与电磁力的解析表达式,并分析得到电磁力波的频率和阶次分布,通过仿真分析得到空载和负载下的磁密与电磁力分布,使用ansys中modal模块进行模态分析,通过谐响应分析得到电机的电磁振动性能。对静偏心后的磁场进行解析,得到偏心后引入电磁力波的阶次与频率分布,通过仿真分析静偏心对磁场和电磁力的影响,并通过仿真分析得到静偏心对空载和负载工况下电磁振动的影响规律。
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