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31500字论文范文直线电机推力分析及磁隔离保护技术研究

论文类型:论文范文
论文字数:31500字
论点:电机,直线,磁场
论文概述:

本文为毕业论文,主要论述直线电机推力分析与隔磁防护,直线电机各部分的磁场分布仅在于具有不同的边界条件,所考虑的的区域中有无场源,煤质是否导磁、导电。

论文正文:

第一章导言

 1.1 国外卧式加工中心技术现状近些年来,由于制造技术、刀具复合材料和相关的控制技术取得了长足的发展,切削加工的水平和能力也随之提高到了一个全新的高度,在高速卧式加工中心里得到了广泛的应用,促进了高速卧式加工中心向高速、高精方向的发展。随着高速切削理论、超硬耐磨刀具复合材料和磨具磨料,大功率超高速电主轴、高速度直线电机驱动进给部件以及闭环控制系统和相应的防护装置等技术领域内瓶颈技术的解决,为开发应用高精高速卧式加工中心奠定了技术基础。....... 1.2 国内卧式加工中心技术现状随着我国成为全球第二大经济体,经济的快速发展,尤其是工业化的快速发展,使得各行各业对制造的要求和水平不断的提高。诸如航天航空、重型机械、医疗器械、精密制造行业对卧式加工中心的高速高精要求越来越高。在此背景下国内各大加工中心生产厂家也采取了相应的措施,选用优质的数控系统,高精密的关键零部件(丝杠、精密光栅尺等),大大提高了国内卧式加工中心的速度与精度。并已在国内外拥有了一定的市场份额,在发展中看到了一些可喜的现象,很多企业都很注重核心技术的提高,在产品的研发上投入了大量的人力、物力,解决了一系列核心技术难题:在高速加工中心领域内目前主轴转速已经能达到 20000转/min,在高精加工中心领域内目前坐标轴的精度已经达到 0.1um,五轴联动加工中心取得了新的突破,有的甚至处于国际领先地位。在国家政策的大力支持下,我国卧式加工中心已经进入了高速发展的黄金期。国内生产加工中心的公司已经初具规模,年产大于 100 台的已经有数十家。....... 第二章 直线电机隔磁防护的研究 2.1 直线电机隔磁防护问题的提出直线电机的电磁场从分布区域及其作用来看,大致可分为:(1)气隙磁场;(2)槽内漏磁场;(3)绕组端部电磁场;(4)动子中的磁场;(5)定子中的磁场;(6)直线电机外部漏磁场。直线电机各部分的磁场分布仅在于具有不同的边界条件,所考虑的的区域中有无场源,煤质是否导磁、导电,以及电磁场是否随时间而变化。直线电机的动子是长直、断开的,相比于普通的旋转电机,直线电机的外部漏磁场要大的多。本项目中的高速高精卧式加工中心中的各坐标轴驱动欲采用直线电机驱动取代传统的旋转电机加丝杠驱动这样可以大大提高各坐标轴的运行速度,加/减速度从而达到高速的作用,然而直线电机不同于普通的旋转电机,其外部漏磁场比旋转电机的外部漏磁场大的多,并且在直线电机的周围会安装一些精密部件的零件,如用于切削的合金刀具,直线电机的行程导轨以及刹车制动装置等等,这些精密部件的导磁元件都会受到直线电机外部漏磁场的影响。........ 2.2 静磁场的理论分析在静态磁场中,磁场强度满足安培环路定律: × H = J(2-1)根据麦克斯韦方程可得:   B= 0(2-2)根据媒质关系公式可得:r0BHμ μ= (2-3)因此,公式(2-1)可写成:0( )rBJμ μ × = (2-4)根据 B =  × A可得:01rA Jμ μ    ×  × =      (2-5)所以静磁场中求解矢量磁位 A 满足的场方程如下:( ( ))z01( , ) ,zrJ x y A x yμ μ   =  ×  ×      (2-6)式中, ( ,)zA x y 为矢量磁位 Z 轴分量,zJ ( x , y )为电流流动截面的电流密度,rμ 求解域中材料的相对磁导率,0μ 真空中磁导率。上式可以解释为,通过给定的激励源zJ ( x , y )静磁场可以求解出目标求解域内各个点的矢量磁位。J 和 A 都是矢量,Z 轴方向的激励只产生 Z 轴方向的矢量磁位分量。...... 第三章 气隙磁场分布的研究 ..................... 273.1 直线电机的基本工作原理与具体结构 .......... 273.2 基于等效磁化电流和许可变换求解直线电机气隙磁场分布 .... 283.3 本章小结 ........................................... 39第四章 直线电机推力分析与实验验证 ................... 404.1 直线电机的电磁力计算原理 ............................. 404.2 直线电机的水平推力分析 ............................ 434.3 实验验证 ........................................... 534.3 实验验证 ............................................. 53 第四章 直线电机推力分析与实验验证 4.1 直线电机的电磁力计算原理在电机系统中一般有三种方法分析计算电磁力,第一种是利用洛伦兹力求解电磁力,方法简单,计算量较小,一般用于结构较为简单,对结果精度要求不高的计算中;第二种是虚功原理法,即首先算出电磁场能量关于位移的函数表达式,然后对电磁场能量求位移的偏导,即可求出电磁力。现已广泛应用于电磁场数值解法中。第三种是麦克斯韦应力张量法求解电磁力。...... 第五章 结论与展望 5.1 总结本课题是依托国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项子课题“高速卧式加工中心直驱技术及其控制技术的研究”实际项目展开的。笔者参与该项目研究与设计,主要对直线直驱技术做了深入的研究,取得了一定的研究成果,在此基础上完成论文的撰写,其主要研究工作如下:(1)基于直线电机的磁场分布是开放性的特点,因此首先利用 ANSOFT 电磁分析软件对直线电机在静态状况下的磁场分布进行仿真,得出直线电机静态状况下的二维磁场分布,然后利用集肤效应原理和漏磁场分布计算出隔磁防护罩的厚度,再根据直线电机试验平台的结构特点,设计出隔磁防护罩的具体结构,进而利用ANSOFT 电磁分析软件对带有隔磁防护罩的直线电机进行仿真验证,仿真结果验证了设计结果的正确性。最后提出实验方法,为实验验证奠定基础。......参考文献(略)