高速异步主轴电机磁链观测器的设计

实现宽速度范围内磁链的准确观测是高速异步主轴电机控制中需要解决的一大难题,针对传统电流模型和电压模型磁链观测器在不同速度都存在其各自的缺陷,受电机参数变化的影响较大,设计了一种采用开环电流模型和闭环电压模型相结合的闭环磁链观测器。为提升磁场控制的快速响应性,采用转子磁场定向,定子磁通调节的方式进行控制。同时采用此方法设计磁链观测器电压模型中没有漏感项,高速运行时,对参数变化不敏感。还从各观测器的数学模型对其参数的敏感性进行了分析,仿真和实验结果证实了该方法的有效性。

高速异步主轴电机的热分析与冷却结构设计

高速主轴电机是电主轴的关键核心部件,电机发热直接影响电主轴的加工精度和运行可靠性。以一台10万转主轴异步电机为例,对高速异步主轴电动机进行深入的热分析,设计高效的散热冷却结构,确保主轴电机的可靠平稳运行。确定主轴电机的主要热源,研究转子转速、转子表面粗糙度对主轴电机风摩损耗的影响规律;考虑旋转磁场和谐波对铁耗计算的影响,采用齿轭分区的有限元法提高仿真精度,分析电机铁耗的分布规律。基于流体力学对电机进行3D热仿真,对比主流的周向螺旋型和轴向Z字型两种冷却结构的冷却效果,确定高效的冷却结构设计方案,并进一步采用转子铁心开空气槽的设计方案,增加转子铁心与转轴之间的热阻,提高电机的散热能力,确保电机的转轴温升在安全范围内,最后校核转子结构的机械强度,保证主轴电机运行的可靠性。