圓柱型音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化研究.pdf

1、音圈電機(jī)是一種直接將電能轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動機(jī)械能，但不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的新型直線驅(qū)動電機(jī)。其中圓柱型音圈電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，永磁材料和線圈利用率高，而且具有響應(yīng)速度快、效率高、推力大、無齒槽效應(yīng)以及方便控制等優(yōu)點，適用于高速、高加速度和高頻往復(fù)運(yùn)動的數(shù)控沖孔機(jī)床的驅(qū)動系統(tǒng)。近年來，音圈電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越多，但是，與其他類型的直線電機(jī)一樣，音圈電機(jī)的應(yīng)用因為其推力密度小而受限。同時永磁材料也飛速發(fā)展，性能越來越高而價格逐步降低，但是在

2、音圈電機(jī)的制造成本方面，永磁材料仍然占很大的比例。因此，充分利用永磁材料，對音圈電機(jī)進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計，提高電機(jī)的推力密度是非常必要的。本文對應(yīng)用于數(shù)控沖孔機(jī)床驅(qū)動系統(tǒng)的圓柱型音圈電機(jī)進(jìn)行了研究，主要工作包括：
　　首先，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型音圈電機(jī)的特點，結(jié)合實際應(yīng)用要求對電機(jī)進(jìn)行了選型和設(shè)計。建立了圓柱型音圈電機(jī)的等效磁路模型和動態(tài)數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用Ansoft有限元分析軟件對其進(jìn)行了仿真驗證。
　　其次，為了提高電機(jī)的推力密度

3、，對圓柱型音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化研究。分別提出了半閉口音圈電機(jī)來抑制反向磁通，異形音圈電機(jī)來增加永磁體與磁軛的結(jié)合面的面積，Halbach型異形音圈電機(jī)通過引入Halbach陣列來提高永磁體的利用率，增強(qiáng)電機(jī)的氣隙磁通密度，從而提高電機(jī)的推力密度。
　　最后，對半閉口音圈電機(jī)中的半閉口長度，還有Halbach型異形音圈電機(jī)中的異形角進(jìn)行研究，分析了它們對電機(jī)氣隙磁通密度和推力的影響。然后通過分析永磁體、磁軛和線圈繞組的高度對電機(jī)