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本文的目的是设计一种推力密度高,推力波动小,数控冲床用的音圈电机。目前数控冲床普遍采用的是气动式或者是旋转电机加曲柄机械结构转直线的形式,本文提出使用音圈电机作为数控冲床的直线冲击部分。音圈电机(Voice Coil Motor,VCM)作为直线电机的一种,不需要任何中间转换机构,可直接产生直线运动。其中圆筒型音圈电机结构简单,永磁材料和线圈利用率高,控制换向方便,并且具有响应速度快,无齿槽效应等优点。所以,结合圆筒型音圈电机结构和控制方面的优势,其适合应用于数控冲床的直线冲击系统中。然而圆筒型音圈电机推力密度不高一直是其亟需解决的问题,因此充分利用其永磁材料,进行合理的结构设计,在尽量不增加体积的情况下增加电机的推力,具有重要的研究价值。本文对应用于数控冲床直线冲击系统中的圆筒型音圈电机进行了研究,主要工作包括:(1)介绍了磁路磁场基本电磁理论以及音圈电机的工作原理和分类,建立了音圈电机的数学模型,推导出它的电压方程、反电动势方程和电机力平衡方程。(2)根据数控冲床直线冲击系统的要求,提出了圆筒型音圈电机的设计指标。根据不同类型音圈电机的特点和电机的设计指标,对音圈电机进行了选型。然后对电机的初次级材料进行了选择,同时对初次级结构参数进行了设计。以有限元软件对设计的圆筒型音圈电机进行了结构参数的电磁场仿真。(3)介绍了音圈电机优化设计的理论基础。为了提高圆筒型音圈电机的推力密度,提出了线圈前移式结构,并对前移距离进行了优化。在线圈前移式结构下又提出了Halbach型线圈前移式结构,并对其进行了优化,进一步提高了电机的推力密度。最后,以优化研究结果制作了实验样机,并对样机进行了静态推力测试,将实验结果与有限元结果对比。实验结果与理论分析以及有限元结果相符,并且样机满足数控冲击系统的设计要求。