论文部分内容阅读
初级永磁型磁通切换永磁直线电机（简称LFSPM电机）具有常规次级永磁型直线电机相似的磁场变化规律和相对较低的制作成本，在推力性能要求较高的机床伺服进给系统应用中具有一定的优势。本文提出了一种适用于进给系统的具有多极和双槽距结构的LFSPM电机，并对该电机的驱动控制系统进行了研究。首先，针对LFSPM电机的磁路特点和绕组特点，采用非线性等效磁路模型和分数槽绕组分析相结合的方法制定了LFSPM电机的设计方案。然后，利用有限元方法对LFSPM电机的电磁特性进行了分析和计算，并对样机进行了实验研究;在此基础上，对该电机推力波动的抑制方法进行了研究。最后，在分析LFSPM电机数学模型的基础上，采用常规伺服控制系统的三闭环控制结构，对驱动控制系统进行了设计、仿真和实验。
论文主要研究成果包括以下几个方面:
根据进给系统对直线电机的性能要求，利用磁路分析和绕组分析相结合的方法设计了具有多极和双槽距结构的LFSPM电机，并通过有限元仿真和样机实验验证了设计方法的有效性和正确性。
根据磁通切换永磁电机的结构特点，提出了一种适用于双凸极永磁电机的非线性等效磁路法。将有限元数值计算的气隙磁导嵌入到磁路模型中，并将其应用于LFSPM电机的设计。
基于Ansoft商业软件平台，利用有限元方法对LFSPM电机进行建模、仿真，对该电机的磁场分布和电磁参数进行了计算。
根据LFSPM电机的结构特点，提出了一种双凸极永磁直线电机定位力抑制的方法。利用有限元分析和傅里叶分析的方法建立单齿结构的定位力模型，通过解析推导的方法确定LFSPM电机齿极之间的相对位置，得到定位力优化的电机结构。
在常规伺服控制系统三闭环控制结构的基础上，根据LFSPM电机的数学模型和电磁参数设计了LFSPM电机驱动控制系统，通过仿真和实验验证该控制系统的有效性。
将有限元仿真得到的电磁参数嵌入到LFSPM电机Matlab/Simulink仿真模型中，并对驱动控制系统进行建模仿真，为实际控制系统的调试和改进提供依据。
基于AD5435装置，创建LFSPM电机驱动控制系统实验平台。设计了控制系统的硬件电路，编制了基于Matlab/Simulink控制系统的软件程序，对设计的LFSPM电机驱动控制系统进行了实验测试，验证了LFSPM电机及其驱动控制系统设计方案的有效性和可行性。