异步电主轴三维热误差多物理场耦合分析及计算

为综合考虑高速异步电主轴径向形变及轴向形变对其热误差的影响,分析电主轴各部分损耗。计及径向及轴向形变热误差,提出一种基于电磁-热-机械多物理场耦合的电主轴形变分析方法。分析电主轴机械结构、损耗、温升、电磁等物理场的耦合关系,设计多物理场耦合热误差分析模型计算流程。对异步电主轴进行三维有限元建模,并对其采样点的温升进行计算,并通过实验得出采样点的温升曲线,对比两条电主轴采样点的温升曲线可以验证有限元仿真的准确性。在有限元模型基础上进行多物理场计算,计算结果表明,电主轴由于机械和电磁损耗产生轴向热误差为6.54μm,由于径向形变而产生的基频气隙磁感应强度畸变率为7.6%,基于Maxwell张力张量法得到径向热误差为39μm。研究结果为机床误差分析及优化设计提供了理论基础。

高速异步电主轴电机的电磁噪声分析

采用有限元法分析了高速异步电主轴电机定子结构的动力学特性(振型、固有频率),分别采用解析法和有限元法分析了电机在额定转速60 000 r/min下空载和负载的电磁力波,利用傅里叶变换对径向气隙磁密和径向电磁力波进行了谐波分析,得到了不同阶次不同频率下的谐波幅值。还将得到的电磁力波加载到电机定子相应节点处,对高速异步电主轴电机进行了电磁振动和声场分析,并计算出电机在空载和负载情况下产生的电磁噪声。

基于混沌神经网络的异步电主轴转速辨识

针对BP神经网络易陷于局部最优,且学习速度慢的缺陷,研究了采用混沌优化算法改进BP神经网络并应用于异步电主轴转速辨识的方法。该方法使用新的混沌自映射函数取代一般的有限折叠次数的Logistic自映射函数,使其兼具了混沌优化算法的全局寻优与BP算法局部寻优的优点。借助MATLAB/Simulink软件对无传感器电主轴转速辨识系统进行数值仿真。仿真结果表明,采用新方法使整个系统的辨识性能更优,学习速度更快。

基于有限元的异步型电主轴电机电磁场分析和参数优化

基于经典的麦克斯韦瞬态电磁场分析理论,采用Ansoft有限元软件对异步型电主轴电动机进行工况仿真和瞬态磁场分析,旨在获取该电机的电磁转矩、效率、功率因数等主要工作指标,并探讨电机效率与定、转子轴向长度的变化规律。有限元分析结果验证了电机机械特性、效率与转速变化曲线、磁链分布、定子电磁参数变化等规律;仿真结果显示,在满足槽满率不大于75%的前提下,电机效率并非是铁心长度的一次函数,其峰值位于铁心长为155 mm左右。