永磁电机永磁体涡流损耗开题报告.doc

本科生毕业设计(论文)开题报告
论文题目: 高速电主轴永磁同步电机永
磁体涡流损耗的计算研究
学院: 电气工程学院
专业班级: 电气工程及其自动化0903班
学生姓名: 杨乐
学号:
导师姓名: 韩雪岩
开题时间: 2013年 3月 18日


永磁同步电动机(PMSM)具有效率高、功率密度高、控制性能好等优点,广泛应用于高性能的驱动领域。各国机床行业为了提高自己企业的竞争能力,对数控机床和高档加工中心的研制都投入了相当大的精力,如何能进一步提高机床的加工精度、加工效率和自动化水平是各国机床行业都在广泛关注的问题。主轴单元作为机床的关键部件,直接影响机床的加工精度,效率以及自动化水平,而主轴电机的性能则直接决定了主轴的优劣,因此研究和开发高性能的主轴电机,对提高机床的水平有着非常重要的意义[1]。
当前在数控机床和高精密加工领域中的电主轴仍以感应电机为主,这主要是因为感应电机的设计已经相当成熟,调速范围宽广,但是感应电机作为主轴电机仍然着具有明显的缺点:1)功率因数低效率差,导致需要配备大容量的逆变器装置;2)转子上有励磁绕组导致转子发热,产生的热源直接传至主轴影响主轴加工精度;3)转矩密度低,电机体积大;4)低速运行时,会产生较大的转矩脉动,与之相比永磁同步电机使用永磁体励磁具有转子不发热,效率和功率因数高,转动惯量小,动态响应快和转矩密度高等优点,主轴电机永磁同步化,将是提高数控机床领域竞争能力的重要途径之一。
因此,研究电主轴永磁同步的各部分损耗对有关此领域的发展具有重要的意义。通过实际测量,永磁体区域的涡流损耗随着槽口的增大而大幅度增加,在一些情况下,不同永磁电机磁极区域的涡流损耗会远远地超过定子铁心损耗与电枢绕组铜耗,因而,忽略此部分损耗是不正确的。然而,通过查阅国内外文献,发现关于利用有限元分析永磁电机永磁体内涡流场的研究和论文还相对较少,在国内也是鲜有研究。近年来,虽然有一些关于永磁电机转子内涡流损耗的计算方案和相应的研究论文出现,但是由于永磁电机的结构以及电枢绕组电流加载方式的不同,大多数方案都是简化计算[2-5],在永磁电机永磁体内,真正意义上的涡流场有限元计算的相关报道还不多见。所以,如何更真实地反映永磁体内涡流场分布以及准确地计算永磁体内的涡流损耗值,就成为一个很具有现实意义的课题。而且,通过进一步分析永磁体涡流损耗的影响因素,又可进一步优化永磁电机的设计,使得电机更加稳定、高效地工作。

国外对电主轴的研究较早,他们生产的电主轴功能部件已经系列化,如瑞士的FISCHER. STEP-TEC>德国的GMN和CYTEC、意大利的CAMFIOR等。这些专业厂家设计出来的电主轴主轴套筒直径范围可从32毫米到320毫米,转速范围从l0000r/min到r/min,,。高速,高精度,高功率是国外电主轴的主要发展趋势。20000r/min的主轴传动系统已经相当普遍。
我国的电主轴技术的研发与国外相比相对滞后,在"九五"期间,洛阳轴承有限责任公司,国家重点科技攻关项目的基础上,以国产电机为主轴电机研制出了最高转速为8000r/min、10000r/