萬能外圓磨床結構改進設計--高速磨頭無軸電機設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 萬能外圓磨床結構改進設計 信機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱：副教授） （職稱： ） 2013年 5月 25日買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 無錫 太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 萬 能 外 圓 磨 床 結構改進設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 無錫太湖學院 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、 題目及專題 1、 題目 萬能外圓磨床結構改進設 2、 專題 二、 課題來源及選題依據 課題來源為無錫某機械有限公司實際產品 。 現(xiàn)代機械加工越來越需要提高效率，通常采用高速加工，主要是采用高速主軸 ，因而高速加工中無軸承電機的結構設計就顯得很重要，本文正是基于萬能外圓磨床適應于高速加工要求對高速主軸的無軸承電機結構設計，探尋磁懸浮在普通機床高速主軸中的應用。無軸承電機是具有磁懸浮軸承優(yōu)點的一種新型特種電機，它不僅拓展了高速電機的應用領域，如微型化、大功率等，而且其獨具的懸浮機理和結構特點使之在生物工程、航空航天、高新能源、半導體制造業(yè)、食品加工以及醫(yī)藥衛(wèi)生等領域也得到成功的應用。隨著我國經濟進一步發(fā)展，在很多特殊電氣傳動領域必將改變傳統(tǒng)的傳動和傳輸方式，對提高產品質量、降低成本、減少污染將會起到重要作 用。因此，無軸承電機在我國具有很大的潛在應用市場，積極開展無軸承電機的研究和應用具有現(xiàn)實和深遠意義。 三、 本設計（論文或其他）應達到的要求 1、 無軸承電機的研究意義及現(xiàn)狀； 2、 無軸承電機的機械結構及零部件的設計； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 、 該 部件 工作時， 能運轉正常 ； 4、 擬定工作機構和傳動系統(tǒng)的運動方案，并進行多方案對比分析； 5、 磁懸浮軸承的工作原理及數(shù)學建模； 6、 設計繪制零件工作圖 若干 張； 7、 編制設計計算說明書 1 份（ 2 萬字 以上 ）。 四、 接受任務學生 ： 機械 班 姓名 五、 開始及完成日期 ： 自 2012 年 11 月 7 日至 2013 年 5 月 25 日 六、 設計（論文）指導（或顧問） ： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教研室主任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要 本文首先介紹了萬能外圓磨床的結構及功用，并對高速加工進行了概述，進而對無軸承電機的研究現(xiàn)狀進行分析，并闡述了對無軸承電機研究的意義；然后從無軸承電機的總體結構入手，對無軸承電機的機械結構及零部件進行了設計；與此同時又分析了無軸承電機中永磁偏置徑向軸向磁軸承的工作原理，建立數(shù)學模型，以具體的參數(shù)要求為例，對其結構參數(shù)進行計算。最后總結全文內容，突出畢業(yè)設計工作的重點，對未來的工作進行展望。 關鍵詞： 萬能外圓磨 床；高速加工；無軸承電機；磁軸承；數(shù)學建模 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 he of at of of on of of of on At in a to of on 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 目 錄 . 錯誤 !未定義書簽。 1 緒論 . 錯誤 !未定義書簽。 計的總體要求 . 錯誤 !未定義書簽。 1432A 型萬能外圓磨床總體描述 . 錯誤 !未定義書簽。 床的結構 . 2 床的總體布局 . 錯誤 !未定義書簽。 床的主要技術性能 . 錯誤 !未定義書簽。 床的機械傳動系統(tǒng) . 錯誤 !未定義書簽。 于高速加工技術的無軸承電機研究意義與現(xiàn)狀 . 錯誤 !未定義書簽。 于高速加工技術的無軸承電機研究意義 . 錯誤 !未定義書簽。 于高速加工技術的無軸承電機研究現(xiàn)狀 . 錯誤 !未定義書簽。 軸承電機的特點及應用 . 錯誤 !未定義書簽。 軸承電機的特點 . 錯誤 !未定義書簽。 軸承電機的應用 . 錯誤 !未定義書簽。 軸承電機的發(fā)展前景 . 錯誤 !未定義書簽。 2 高速加工技術概述 . 錯誤 !未定義書簽。 速加工的定義 . 錯誤 !未定義書簽。 速加工中心的類型 . 錯誤 !未定義書簽。 速加工的特點 . 錯誤 !未定義書簽。 速加工的關鍵技術 . 錯誤 !未定義書簽。 具技術 . 錯誤 !未定義書簽。 床技術 . 錯誤 !未定義書簽。 件 . 錯誤 !未定義書簽。 3 高速加工技術中磁浮軸承主軸單元設計 . 錯誤 !未定義書簽。 言 . 錯誤 !未定義書簽。 軸單元軸承的組成 . 錯誤 !未定義書簽。 械系統(tǒng) . 錯誤 !未定義書簽。 軸承的偏磁回路 . 錯誤 !未定義書簽。 制回路系統(tǒng) . 錯誤 !未定義書簽。 磁偏置軸承的結構及工作原理 . 錯誤 !未定義書簽。 磁偏置軸承的基本結構 . 錯誤 !未定義書簽。 磁偏置軸承的工作原理 . 錯誤 !未定義書簽。 磁偏置軸承的設計 . 錯誤 !未定義書簽。 路計算的基本 定律和公式羅列 . 錯誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 永磁偏置軸承的等效磁路分析 . 錯誤 !未定義書簽。 向 軸向磁軸承的吸力方程 . 錯誤 !未定義書簽。 向 軸向磁軸承的承載能力 . 錯誤 !未定義書簽。 向 軸向混合磁軸承參數(shù)設計 . 錯誤 !未定義書簽。 磁軸承的參數(shù)設計與校核 . 錯誤 !未定義書簽。 取永磁材料 . 錯誤 !未定義書簽。 定工 作氣隙磁感應強度 . 錯誤 !未定義書簽。 極面積的計算 . 錯誤 !未定義書簽。 定子內徑 . 錯誤 !未定義書簽。 磁極弧長及疊片厚度 . 錯誤 !未定義書簽。 匝數(shù)的計算 . 錯誤 !未定義書簽。 數(shù)與電流的分配 . 錯誤 !未定義書簽。 徑 . 錯誤 !未定義書簽。 口面積的求取 . 錯誤 !未定義書 簽。 久磁鐵參數(shù)計算 . 錯誤 !未定義書簽。 4 無軸承電機結構的設計 . 錯誤 !未定義書簽。 計的總體概況 . 錯誤 !未定義書簽。 軸承電機的結構設計 . 錯誤 !未定義書簽。 子結構設計 . 錯誤 !未定義書簽。 子上零件的布置 . 錯誤 !未定義書簽。 軸承電機的總體結構設計 . 錯誤 !未定義書簽。 浮軸承的結構選擇與設計 . 錯誤 !未定義書簽。 懸浮軸承總體結構設計 . 錯誤 !未定義書簽。 磁偏置徑向軸向磁軸承的總體結構設計 . 錯誤 !未定義書簽。 軸承電機結構件的結構設計 . 錯誤 !未定義書簽。 子與轉子的設計 . 錯誤 !未定義書簽。 感器部件的設計 . 錯誤 !未定義書簽。 殼的設計 . 錯誤 !未定義書簽。 作軸的設計 . 錯誤 !未定義書簽。 承端蓋的設計 . 錯誤 !未定義書簽。 5 結論與展望 . 錯誤 !未定義書簽。 致謝 . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 . 錯誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 計的總體要求 現(xiàn)代機械加工越來越需要提高效率，通常采用高速加工，主要是采用高速主軸，因而高速加工中無軸承電機的結構設計就顯得很重要，本文正是基于萬能外圓磨床適應于高速加工要求對高速主軸的無軸承電機結構設計，探尋磁懸浮在普通機床高速主軸中的應用，因其獨具的懸浮機理和結構特點使之在生物工程、航空航天、高新能源、半導體制造業(yè)、食品加工以及醫(yī)藥衛(wèi)生等領域也得到成功的應用。隨著我國經濟進一步發(fā)展，在很多特殊電氣傳動領域必將改變傳統(tǒng)的傳動和傳輸方式 ，對提高產品質量、降低成本、減少污染將會起到重要作用。因此，無軸承電機在我國具有很大的潛在應用市場，積極開展無軸承電機的研究和在普通機床上的應用具有現(xiàn)實和深遠意義。 外圓磨床分為普通外圓磨床和萬能外圓磨床。在普通外圓磨床上可磨削外圓柱面和外圓錐面，在萬能外圓磨床上還能磨削內圓柱面和內圓錐面和端面。外圓磨床的主要參數(shù)為最大的磨削直徑。 外圓磨床以兩頂心為中心，以砂輪為刀具，將圓柱形鋼件研磨出精密同心度的磨床（又叫頂心磨床或圓通磨床）。 外圓磨床的主機有床身、車頭車尾、磨頭、傳動吸塵裝置 等部件構成。車頭、磨頭可調角度，用于修磨頂針及皮輥倒角專用夾具。 本設計就是以 萬能外圓磨床為例對原來的普通主軸進行優(yōu)化設計，采用無軸承電機進行砂輪主軸的驅動。 無軸承電機是典型的機電一體化產品，由于它具有上述諸多優(yōu)良性能及其在眾多工業(yè)領域內的應用前景，使得無軸承電機技術越來越受到國內外專家、學者的關注與重視。而我國對這一技術的研究尚不成熟，針對這種情況，我們在畢業(yè)設計中選擇了這一課題。鑒于無軸承電機不但具有磁懸浮軸承的優(yōu)點，而且比其他同功率的電機及支撐裝置，體積小、重量輕、能耗小，對于 提高高速及超高速運轉機械的工作性能具有重要意義，本文就是基于這些問題提出的。對于一個典型的無軸承電機來說，它主要由機械、檢測、控制三大主要部分組成，而控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的關鍵，而合理的機械結構設計又是保證承載能力要求和運行穩(wěn)定可靠的前提，所以，本設計主要對機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行分析和設計。 文中以無軸承電機的永磁偏置徑向軸向磁軸承本體結構的設計（機械部分）及控制系統(tǒng)為主要研究對象，設計出合理的結構參數(shù)和控制系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行簡要的分析。 第一章介紹了基于高速加工技術的無軸承電機的研究意義及現(xiàn) 狀。此外還介紹了本設計的提出及主要內容的安排。第二章簡單介紹了一下高速加工技術的發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術。第三章從基于高速加工技術的無軸承電機的總體結構入手，對無軸承電機的機械結構及零部件進行了設計。第四章分析了無軸承電機中永磁偏置徑向軸向磁軸承的工作原理，建立了數(shù)學模型，并以具體的參數(shù)要求為例，對其結構參數(shù)進行計算。最后總結全文內容，突出研究工作的重點，并對未來的工作進行展望。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 1432床的結構 萬能外圓磨床是普通精度等級萬能外圓磨床，主要用于 磨削圓柱形和圓錐形的外圓和內孔，還可以磨削階梯軸的軸肩和端平面。 機床應達到的加工精度和表面粗糙度如 表 1萬能外圓磨床（最大磨削長度1000加工質量 所示。 表 1萬能外圓磨床（最大磨削長度 1000加工質量 加工方法、工件及其裝夾方式 表面粗糙度 圓度公差 圓柱度公差 精磨外圓 工件支承在前、后尖上，不用心 架；工件尺寸：直徑 60 度 500 m 3m 5m 精磨外圓 工件裝夾在夾盤上，不用中心架；工件尺寸：直徑 50 伸長度 150 m 精磨內孔 工件裝夾在夾盤上，不用中心架；工件尺寸：孔徑 62.5 度 125 種機床適用于工具車間、機修車間和單件、小批生產車間。由于機床自動化程度較低，磨削效率不夠高，所以，它不宜用于大批量生產車間。 床的總體布局 萬能外圓磨床由下列各主要部分組成，見圖 1、床身 1：是 磨床的基礎支承件，它支承著工作臺、頭架、尾架、墊板及橫向滑鞍、砂輪架等部件，使它們在工作時保持準確的相對位置。床身內腔用作液壓油的油池。 2、頭架 2：用以裝夾工件，并帶動工件旋轉。 3、尾架 5：尾架頂尖和頭架頂尖一起，用以支承工件。 圖 1432 型萬能外圓磨床外形圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 4、工作臺 8：它由上工作臺和下工作臺兩部分組成。上工作臺可繞下工作臺的心軸在水平面內調整至某一角度位置，用以磨削錐度較小的長圓錐面。工作臺面上裝有頭架和尾架，它們同工作臺一起沿床身導軌作縱向往復運動。 5、砂輪 架 4：用以支承并傳動高速旋轉的砂輪主軸。砂輪架裝在滑鞍 6 上，當需要磨削短圓錐面時，砂輪架可以調整至一定的角度位置。 6、內圓磨具 3：用以支承磨內孔的砂輪主軸。內圓磨具主軸由專門的電動機驅動。 7、滑鞍 6 及橫向進給機構：轉動橫進給手輪 7，可以使橫進給機構帶動滑鞍 6 及砂輪架沿床身墊板的導軌作橫向移動。也可以利用液壓裝置，使滑鞍 6 作周期的自動切入進給。 此外，在床身內還有液壓傳動裝置。 床的主要技術性能 外圓磨床的主要參數(shù)為磨削工件的最大直徑，本機床的主參數(shù)為 320 外圓磨削直徑 8 320 圓最大磨削長度 1000 1500 2000 孔磨削直徑 30 100 孔最大磨削長度 125 削工件最大重量 150輪尺寸 11 外圓砂輪轉速 1670r/架主軸轉速 6 級： 25， 50， 80， 112， 160， 224 r/圓砂輪轉速 10000 r/15000 r/輪架電動機功率 4 圓磨電動機功率 1.1 動機總功率 作臺縱向移動速度（液壓無級調速） 4m/床外形尺寸（三種規(guī)格） 3200， 4500， 5800 機床的機械傳動系統(tǒng) 機床，除工作臺的縱向往復運動 、砂輪架的快速進退及尾架頂尖套筒的縮回為液壓傳動外，其于運動都是機械傳動的。機械傳動系統(tǒng)如 圖 1432A 型萬能外圓磨床傳動系統(tǒng)圖 所示。 頭架（帶動工件）的傳動 此傳動鏈用于實現(xiàn)工件的圓周進給。運動由雙速電動機驅動，經三級皮帶傳動，使頭架的撥盤撥動工件，實現(xiàn)圓周進給。這時，主軸本身是不旋轉的。 外圓砂輪的傳動 砂輪主軸的運動是砂輪架電動機 （ 1440 r/4經 4 根三角帶直接傳動的，使主軸獲得 1670 r/轉速。 內圓磨具的傳動 內圓磨具主軸由電動機（ 2840 r/平皮帶直接傳動。更換平皮帶輪，主買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 軸可獲得 2 種轉速。 內圓磨具裝在內圓磨具支架上。為了保證工作安全，內圓磨具電動機的啟動與內圓磨具支架的位置有聯(lián)鎖的作用，只有當支架翻到磨削內圓的工作位置時，電動機才能啟動。此外，當支架翻到磨內圓位置時，砂輪架快速進退手柄就在原位置上自動聯(lián)鎖住，這時，砂輪架不能快速移動。 于高速加工技術的無軸承電機研究意義與現(xiàn)狀 目前金屬切削加工仍是當今主要的機械加工方法，在機械 制造業(yè)中有著重要的地位，但如何提高其效率、精度、質量成為傳統(tǒng)機械加工面臨的問題。 20 世紀 90 年代，以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的高速加工 （ 經成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術的重要發(fā)展方向之一，也是目前制造業(yè)一項快速發(fā)展的高新技術。本文即是從提高金屬切削機床主軸轉速的角度探討一下無軸承電機的結構設計，希望能起到拋磚引玉的作用。 于高速加工技術的無軸承電機研究意義 無軸承電機就是從磁路上將電機和磁懸浮軸承合為一體，利用電機的鐵心同時作為 磁懸浮軸承的鐵心，也稱磁懸浮電機。比起傳統(tǒng)電機加磁懸浮軸承的結構，它體積小，而且由于電機的磁場被用作產生懸浮力的基礎，磁懸浮電機還可以減少磁浮力所需要的電能，從而提高系統(tǒng)的效率。 一些精密數(shù)控機床、渦輪分子泵、小型發(fā)電機或高速飛輪儲能等裝備中需要用大功率的高速超高速電動機（以下簡稱為電機）來驅動。我們知道，電機高速運轉對機械軸承振動沖擊大，機械軸承磨損快，大幅度縮短了軸承和電機使用壽命，為此用機械軸承來支承圖 1432A 型萬能外圓磨床傳動系統(tǒng)圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 高速電機嚴重制約著電機向更高速度和更大功率方向發(fā)展。近 20 多年來發(fā)展起來的磁軸承（ ，是利用磁場力將轉子懸浮于空間，實現(xiàn)轉子和定子之間沒有機械接觸的一種新型高性能軸承。圖 由磁軸承支承的高速電機結構示意圖。磁軸承支承的電機雖然具有突出的優(yōu)點，但在不同的應用領域依然存在如下問題：（ 1）電機的轉速和輸出功率難以進一步提高；（ 2）磁軸承需要高性能的控制器、功率放大器和多個造價較高的精密位移傳感器等，使磁軸承結構較為復雜、體積較大和成本較高，大大制約了由磁軸承支承的高速電機的使用范圍和廣泛應用。 圖 軸承支撐的電機結構圖 所謂無軸承電機（ 并不是說不需要軸承來支承，而是不需單獨設計或使用專門的機械軸承、氣浮或液浮軸承。由于磁軸承結構與交流電機定子結構的相似性，把磁軸承中產生徑向懸浮力的繞組疊加到電機的定子繞組上，構成無軸承電機（二自由度見圖 ，保證電機定子等效繞組產生的磁場極對數(shù) 徑向懸浮力繞組產生磁場極對數(shù) 關系為： 11 ， 懸浮力繞組產生的磁場和電機定子繞組（或永磁體）產生的磁場合成一個整體，通過探索驅動電機轉動的旋轉 力和徑向懸浮力耦合情況以及解耦方法，獨立控制電機的旋轉和轉子的穩(wěn)定懸浮，實現(xiàn)電機的無軸承化。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 圖 軸承電機的結構示意圖 無軸承電機一方面保持磁軸承支承的電機系統(tǒng)壽命長、無須潤滑、無機械摩擦和磨損等優(yōu)點外，還有望突破更高轉速和大功率的限制，拓寬了高速電機的使用范圍，與磁軸承支撐的高速電機相比具有下列優(yōu)點：（ 1）徑向懸浮力繞組疊加到電機的定子繞組上，不占用額外的軸向空間。一方面，電機軸向長度可以設計得較短，臨界轉速可以較高，電機轉速僅受材料強度的限制，這樣無軸承電機大大拓寬了高速電機的應用領域，特別 是在體積小、轉速高和壽命長的應用領域，如要求無粉塵、無潤滑、小體積環(huán)境工作的計算機硬盤驅動器、微型高速機床等；另一方面，在同樣長度的電機轉軸情況下，輸出功率將比磁軸承支承的電機有大幅度提高。（ 2）結構更趨簡單，維修更為方便，特別是電能消耗減少。傳統(tǒng)的磁軸承需要靜態(tài)偏置電流產生電磁力來維持轉子穩(wěn)定懸浮，而無軸承電機不再需要。徑向懸浮力的產生是基于電機定子繞組產生的磁場，徑向懸浮力控制系統(tǒng)的功耗只有電機功耗的 2% 5%，這些優(yōu)點特別適用于航空航天等高科技領域?；跓o軸承電機高品質的性能，廣闊的應用前景，對提高機 械工業(yè)制造裝備的水平，特別是提高航空航天器工作性能無疑具有現(xiàn)實和深遠意義，其研究工作越來越受到國內外科技工作者的高度重視。 于高速加工技術的無軸承電機研究現(xiàn)狀 1、無軸承電機的發(fā)展狀況 無軸承電機起源及發(fā)展在費拉里斯和特斯拉發(fā)明多相交流系統(tǒng)后， 19 世紀 80 年代中期，多沃羅沃爾斯基發(fā)明了三相異步電機，異步電機無需電刷和換向器，但長期高速運行，軸承維護保養(yǎng)仍是難題。 二次世界大戰(zhàn)后，直流磁軸承技術的發(fā)展，使得電機和傳動系統(tǒng)無接觸運行成為可能，但這種傳動系統(tǒng)造價很高，因為鐵磁性物體不可能在一個恒 定磁場中穩(wěn)定懸浮。主動磁軸承的發(fā)明，解決了這個難題，但用主動磁軸承支承剛性轉子要在 5 個自由度上施加控制力，磁軸承體積大、結構復雜和造價高。 20 世紀后半期，為了滿足核能開發(fā)和利用，需要用超高速離心分離方法生產濃縮鈾，磁軸承能滿足高速電機支撐要求，于是在歐洲開始了研究各種磁軸承計劃。 1975 年，赫爾曼申請了無軸承電機專利，專利中提出了電機繞組極對數(shù)和磁軸承繞組極對數(shù)的關系為那個年代是不可能制造出無軸承電機的。 隨著磁性材料磁性能進一步提高，為永磁同步電機奠定了有力競爭地位。同時，隨 著雙極管的應用，以及和柏林格爾提出的無損開關電路結合，能夠制造出滿足無軸承電機要求的新一代高性能超級放大器。大約在 1985 年，具有快速和負載能力的功率開關器件和數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，使得已經提出 20 多年的交流電機矢量控制技術才得以實際應用，這樣解決了無軸承電機數(shù)字控制的難題。瑞士蘇黎世聯(lián)邦工學院的比克爾在這些科技進步的基礎上，于 20 世紀 80 年代后期才首次制造出無軸承電機。 無軸承電機取得實際應用，關鍵性突破是 1998 年蘇黎世聯(lián)邦工學院的巴萊塔研制出無軸承永磁同步薄片電機，電機結構簡單，大大降低了控制系統(tǒng)費用 ，在很多領域具有很大應用價值。 我國已經開始重視研究無軸承電機， 1999 年國家自然科學基金資助了無軸承電機的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 研究工作，南京航空航天大學、江蘇理工大學和沈陽工業(yè)大學得到了支持并正在開展無軸承交流電機、無軸承片狀電機等的研究。還有一些單位得到了省市有關部門基金的支持，也正在研究和探索這項高新技術。目前國內已發(fā)表了多篇綜述及理論仿真研究的文章，對無軸承電機的研究成果還未進行公開報道。 2、無軸承電機關鍵技術的研究現(xiàn)狀 就無軸承交流電機研究現(xiàn)狀來看，目前僅停留在理論和樣機實驗階段，離實用化還有一定的距離，但就研究 初期成果所體現(xiàn)出來的優(yōu)越性足以確信其潛在的使用價值。無軸承電機的控制系統(tǒng)是其核心關鍵技術，決定無軸承電機能否穩(wěn)定可靠工作，目前制約其實用化的重要原因是控制問題。無軸承電機控制的困難在于該系統(tǒng)具有復雜的非線性強耦合特性，主要表現(xiàn)在（ 1）無軸承電機的電磁轉矩和徑向懸浮力之間存在藕合。如果不采取有效地解耦措施，無軸承電機不可能穩(wěn)定運行，因此電磁轉矩和徑向懸浮力之間解耦控制是無軸承電機的基本要求；（ 2）無軸承電機的控制系統(tǒng)的設計必須考慮因磁飽和和溫度變化等因素所引起的電機參數(shù)的變化。設計有效而實用的電機參數(shù)變化的控 制系統(tǒng)，這也是一個難點。國外在這些方面研究中較具有代表性的方法，一種是針對無軸承異步電機和同步電機提出了一個近似線性化的基于矢量變換的控制算法來實現(xiàn)電磁轉矩和徑向懸浮力之間的解耦控制，但這種算法構造比較復雜，需要對多個磁鏈矢量進行控制，實現(xiàn)比較困難。另一種方法分析無軸承異步電機在負載條件下徑向懸浮力和電磁轉矩耦合的關系，提出了對電機電流的幅值和相角進行補償來保持旋轉磁場的平穩(wěn)轉動和幅值恒定，實現(xiàn)兩者之間的解耦，試驗表明提出的補償措施能實現(xiàn)負載條件下電機的穩(wěn)定工作，并依此針對異步電機提出個間接矢量控制方法。但 目前提出的各種方法從解耦角度看，僅僅實現(xiàn)了電機的電磁轉矩和徑向懸浮力控制之間的靜態(tài)解耦，還未實現(xiàn)完全的動態(tài)解耦，要確保無軸承電機在過渡階段的穩(wěn)定運行，只有實現(xiàn)兩者之間的動態(tài)解耦才是根本的保證。另外文獻提出的控制方法沒有考慮電機參數(shù)的變化來設計控制算法，因此，考慮電機參數(shù)的非線性變化、磁路飽和對電機控制性能的影響，研究滿足電機動態(tài)性能要求的控制器、實現(xiàn)無軸承電機的電磁轉矩和徑向懸浮力控制之間的動態(tài)解耦，是無軸承交流電機的研究重要課題之一。 軸承電機的特點及應用 軸承電機的特點 無軸 承電機是根據磁軸承與電機產生電磁力原理的相似性，把磁軸承中產生徑向力的繞組安裝在電機定子上，通過解耦控制實現(xiàn)對電機轉矩和徑向懸浮力的獨立控制。無軸承電機具有磁懸浮磁軸承所有優(yōu)點，需要免維修、長壽命運行，無菌、無污染以及有毒有害液體或氣體的傳輸是無軸承電機典型應用場合。 無軸承電機因為無需滑座，所以具有以下特征： （ 1）幾乎不產生灰塵； （ 2）能夠高速旋轉； （ 3）能夠耐極低溫、真空等難以使用潤滑油的環(huán)境； （ 4）噪聲?。?（ 5）基本上無摩擦損失。因此一直是研究的熱點。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 軸承電機的應用 目前，無軸承電機得到了如下應用： 1）半導體工業(yè) 在蝕刻、制板、清洗或拋光等加工過程中需用腐蝕性化學液體，產品質量很大程度上取決于化學液體質量，液體輸送泵是關鍵的一個環(huán)節(jié)。像酸液、有機溶劑等腐蝕的化學液體，泵必須無污染可靠傳輸，并且泵要具有抗腐蝕和耐一定溫度的要求。傳統(tǒng)氣動和薄片泵壽命短，大多數(shù)耐溫最高只有 100 左右，運動閥和薄片仍然會產生少量的微粒，液體傳輸也存在著不均勻的脈動，影響了工藝處理質量。采用無軸承電機密封泵能解決傳統(tǒng)傳輸中存在的缺陷，大大滿足精密半導體器件生產工藝要求。目前， 功率為 300W 的無軸承電機密封泵已經在半導體工業(yè)得到應用。 2）化工領域 放射性環(huán)境或高溫輻射環(huán)境等惡劣條件下，用無軸承電機密封泵進行廢料處理，能解決機械軸承磨損和維修的難題。在化學工業(yè)，對有效密封傳輸和生產系統(tǒng)的需求進一步提高，傳統(tǒng)的轉軸密封的密封泵，機械軸承需要潤滑，據報道 80%的故障是由于密封失效引起的， 20%是軸承、連接及其它故障。為了安全生產，免遭環(huán)境污染，使用無軸承電機密封泵是最佳選擇。目前，蘇黎世聯(lián)邦工學院和 公司合作完成了功率為 30無軸承密封泵樣機的研制和測試工作，進入了試 運行階段。 3）生命科學領域 心臟是生命的永動機，一旦發(fā)生故障難以修復。利用人工心臟部分或全部替代心臟功能成為心臟病患者生命延續(xù)的福音。利用機械軸承的血泵會產生摩擦和發(fā)熱，使血細胞破損，引起溶血、凝血和血栓，甚至危及病人生命。蘇黎世聯(lián)邦工學院和 司研制成功的無軸承永磁電機驅動的血泵和可以移植到人體內的心臟左心室輔助裝置已經在臨床中應用。 軸承電機的發(fā)展前景 軸承電機，一方面具有磁懸浮軸承的優(yōu)點，如無接觸、無需潤滑及無磨損等，可以用于真空技術、無菌車間、腐蝕性介質或非常純凈介質的 傳輸；另一方面電機轉速可以做得很高、功率也可以很大，特別適用于高速或超高速數(shù)控機床、渦輪分子泵、離心泵、壓縮機、飛輪儲能裝置及小型發(fā)電設備等工業(yè)領域，特別是無軸承電機比其他同功率的電機及支撐裝置，體積小、重量輕、能耗小，對于提高航空骯天器的工作性能具有重要意義。無軸承電機作為一種新型結構的電動機，發(fā)展才經歷 10 多年時間，研究水平還遠未達到系統(tǒng)完善的地步，但是，其研究的進程是飛速的，國外已紛紛研制出無軸承感應電機、無軸承片狀電機、無軸承同步磁阻電機、無軸承永磁同步電機等實驗樣機。無軸承感應電機已用于密封泵 （ 、計算機硬盤驅動裝置；無軸承片狀電機已用于人工心臟泵中，初步顯示了無軸承電機對國民經濟和人民生活質量提高等方面所起的作用，相信無軸承電機的研究成果用于機械工業(yè)、機器人及航空航天等領域會對國民經濟產生巨大的影響。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 2 高速加工技術概述 高速加工概念起源