高速永磁同步电主轴参数对电机性能的影响规律研究

永磁同步电主轴代表了未来电主轴的发展方向，相比于目前已广泛应用的异步电主轴，其功率密度更大，结构更紧凑，效率和功率因数更高。下面电主轴厂家小编就摘要分享高速永磁同步电主轴参数对电机性能的影响规律研究，希望会给行业的朋友带来一些帮助。

永磁电机转子不发热的特点，对于降低轴承温升，提高主轴寿命非常有利；同时永磁电机力矩特性硬，易于实现精密控制，减小转矩脉动，提高零件加工的表面质量。

目前国内永磁同步电主轴尚处于起步阶段，产品应用还不成熟，尤其针对高频永磁同步电主轴的电磁设计方法尚不成熟，电磁参数对电主轴性能的影响规律有待深入认识。因此，迫切需要对永磁同步电主轴的电磁设计和动态性能进行深入地研究。

本文以国家科技重大专项为背景，针对高速电主轴采用逆变器供电高频的特点，基于场路结合的方法设计了一款额定功率18kW、额定转速9000rpm，最高转速为40000rpm的加工中心电主轴永磁同步电动机。

建立了永磁同步电动机的有限元数值计算模型，基于该模型研究了转子磁路结构、气隙大小、定子绕组串联匝数、永磁体尺寸以及铁芯长度等对永磁同步电动机性能的影响规律。据此对对比研究了两种不同的设计方案。计算结果表明，在电机电磁负荷足够的前提下，减小气隙、磁化方向长度、隔磁磁桥长度和永磁体宽度能够提升功率因数和过载能力，降低空载漏磁系数，获得更好的电机性能。 

基于有限元法研究了定子槽口宽与斜槽等电枢参数和极弧系数与磁极偏心距等磁极参数对表贴式永磁同步电主轴齿槽转矩的影响规律。以减小永磁同步电主轴齿槽转矩为目标，同时考虑结构参数对效率、过载能力、空载动态性能和负载动态性能的影响，提出了永磁同步电主轴齿槽转矩的优化策略。结果表明，通过减小槽口宽度，增大斜槽宽度，选择合理的极弧系数和增大磁极偏心距等措施能够有效减小永磁同步电主轴齿槽转矩70%以上。

 建立了基于双反应理论的永磁同步电动机dq轴数学模型，研究了在电动机全速范围内考虑电压和电流极限时的最佳控制方案。基于矢量控制方法建立了永磁同步电动机的id=0和超前角弱磁控制系统模型，研究了这两种控制方式下永磁同步电机动态响应的差别。结果表明，在电机参数相同的情况下，采用超前角弱磁控制方法能够大幅提高电机的最高转速；增大凸极率和弱磁率，可以提升电机的弱磁扩速能力，获得更宽广的扩速范围。 

注：本文的研究工作对永磁同步型电主轴电机的设计和结构优化提供了理论依据，为优化永磁同步电主轴齿槽转矩的工程策略提供参考。想要了解更多关于永磁同步电主轴的相关知识和性能，请随时登陆公司网站http://www.rjjxsb.com查看更多新闻讯息。