高速电动手术工具驱动电机设计及优化研究

为提高高速电动手术工具的转速和稳定性,本研究设计了一款转速为70000 rpm的永磁无刷直流电机。首先,对电机本体、位置检测电路和换相控制电路的主要组成部分进行结构选型,并计算各项电磁参数;其次,在Ansys Maxwell电磁仿真软件中绘制电机模型,进行稳态与瞬态有限元仿真,验证其性能;最后,采用响应曲面法,建立以定子内径、转子外径、永磁体厚度为优化变量,空载电流为优化目标的优化方程,并分析求解。结果表明,优化设计后的永磁无刷直流电机,空载电流降低了57.8%,有效提升了高速电动手术工具应用的可靠性。

超高速微细切削电主轴内装式永磁无刷直流电机设计研究

在分析超高速微细切削电主轴内装式永磁无刷直流电机的设计特点的基础上,研究了超高速电主轴用永磁无刷直流电机结构及电磁设计方法。基于场路耦合有限元法分析了气隙长度和充磁方式对电机性能的影响;运用有限元分析软件Ansoft RMxprt模块建立电机二维有限元仿真模型,然后导入Maxwell 2D对电机的空载和负载特性进行仿真分析。仿真结果表明,超高速永磁无刷直流电机的设计合理,电机性能能够满足电主轴的使用要求。

基于有限元法的直流并励电动机转速波动分析

直流并励电动机运行时转速可能会发生波动,采用数值计算法计算其运行性能十分必要。文章描述了直流并励电动机运行方程,结合有限元方法,运用实例分析其转速波动现象,并提出消除转速波动的一些措施。

直流电动机转速特性计算及其调整

针对直流电动机存在转速特性上升,导致系统运行不稳定的问题,本文建立电磁场有限元计算方法代替磁路计算方法,来进行直流电动机转速特性计算。计算结果表明,增加串励绕组后,可使得电机的转速特性单调下降,是解决系统运行不稳定问题的有效措施。通过试验验证,采用电磁场有限元方法计算的转速特性与实际情况一致,可指导串励绕组的设计。