TH5650立式加工中心电主轴电磁耦合的理论建模及分析

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现代机械制造工业向高精度、高速度、高效率的方向飞速发展，对加工机床提出了更高要求。这就需要可以高速运转的主轴部件系统一高速电主轴单元。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪音低、响应快等优点，可以减少齿轮传动，简化机床外形设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中一种理想结构。现代的高速电主轴是一种智能型功能部件，它的种类多，应用范围日益广泛。电主轴实质就是一种特殊的异步电动机。异步电动机只有定子绕组与电流相接，定子电流中包含励磁电流分量和转子电流分量，两者混在一起称为耦合，而且电磁转矩并不与定子电流成比例。高频电主轴电机的绕组相位互差120。，通以三相交流电后，三相绕组各自形成一个正弦交变磁场，磁场转速就是电主轴的同步转速。异步电动机的同步转速n由输入电机定子绕组电流的频率f和电机定子的极对数P决定(n=60f／p)。电主轴就是利用变换输入电动机定子绕组的电流的频率和激磁电压来获得各种转速。在加速和制动过程中，通过改变频率进行加减速，以免电机温升过高。由于电机旋转磁场的方向取决于输入定子三相交流电的相顺序，故改变电主轴输入电流的相序便可改变电主轴的旋转方向。本研究基于电磁结构力学、机电系统分析动力学，从能量的观点出发，提出了用机电系统分析动力学进行电主轴电磁场的电磁耦合理论分析；阐述了电主轴是一个机电耦联系统，是由机械系统、电系统和联系两者的耦合电磁场组成的；电磁耦合的过程实质上就是机械过程与电磁过程相互作用相互联系的过程。利用大型有限元ANSYS软件建立TH5650立式加工中心电主轴的有限元模型，通过其产生的电场、磁场、进行电磁耦合的理论分析计算；并进行了电机的应力分析，得知应力主要集中在转子，因此转子将会产生较大变形，其主要原因为电磁振动；提出了消除电磁振动的两种方法，从而改善机床的动态性能。这样就会有效地帮助生产厂家改进生产，从而获得更优良的产品，提高其市场占有率与竞争力，同时通过本研究进一步完善机械结构动力分析及动态优化的理论、体系和方法，并走向实用化。

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作者
郭小兰;
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作者单位

西南林业大学;

西南林学院;

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授予单位西南林业大学;西南林学院;
学科森林工程
授予学位硕士
导师姓名周新民;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类机床结构;
关键词
立式机床; 加工中心; 电主轴; 电磁耦合; ANSYS软件; 有限元分析;

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