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1、超高速永磁直流無刷電機的特點永磁無刷直流電機由于氣隙大,效率高,轉子結構簡單,適合于超高速運行,是特種電機領域研究的熱點,也是超高速精密電主軸理想的驅動部件之一。永磁無刷直流電機的轉子常采用高性能永磁鐵,設計成磁環(huán)或者扇形塊粘貼在轉子上,強度低；另外電機高頻引起的損耗大,轉子散熱困難等特有的問題,使得高速永磁無刷直流電機轉子溫升過大,永磁體易于退磁,制約了電機轉速的進一步提高。在掌握高速永磁無刷直流電機設計理論的基礎上,通過電主軸用永磁直流無刷電機的主要問題進行深入的分析,從電機本體結構設計、電磁設計、超高速轉子設計等方面對超高
2、速電主軸用電機進行設計,并對開發(fā)的超高速永磁直流無刷電機的性能進行了分析。主要的研究內容包括：首先,闡述了課題的背景及意義,國內外的研究現(xiàn)狀,研究內容及結構安排,接著對永磁無刷直流電機的結構組成和工作原理進行了分析。采用傳統(tǒng)的磁路計算和電磁場有限元相結合的方法,進行了高速永磁電機的電磁計算。針對超高速電機的損耗過大等關鍵問題,結合永磁無刷直流電機的電磁計算方法,給出了一套比較完整的電主軸用內裝式超高速永磁無刷直流電機本體設計方案。其次,研究了力輝電機轉子機械強度,轉子采用的是整體磁環(huán)式結構,為了防止永磁體在高速旋轉時產生的巨大拉
3、應力作用下而破壞,利用非導磁合金鋼護套對永磁體進行了保護,保護套與永磁體之間采用過盈配合?；趶椥粤W理論和有限元接觸理論建立了高速永磁轉子應力計算模型,計算了永磁體和護套的接觸應力,確定了護套和永磁體之間的過盈量。根據(jù)電主軸實際運行時的溫升現(xiàn)象,校核了不同溫度下的永磁體和護套的強度,從而保證永磁轉子的安全運行。第三,對高速永磁無刷直流電機內的損耗進行了分析計算,采用有限元法研究了槽開口和氣隙長度對轉子渦流損耗的影響,在空,負載狀態(tài)下的研究結果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小,轉子損耗都會增加。由于定轉子損耗與磁場波形
4、密切相關,對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機氣隙磁場和電機損耗的影響,結果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。最后,在電機設計的基礎上,利用軟件搭建了永磁無刷直流電機有限元模型,分析了電磁轉矩脈動的抑制方法,并對磁路方案進行了校正,仿真分析了電機性能,完善了電機的結構設計。
