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《大连理工大学》 2012年
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电主轴单元电磁特性及控制策略改善研究

张丽秀  
【摘要】:电主轴单元是高速数控机床的关键功能部件,其运行特性决定机床的加工质量。电主轴的运行过程中存在的主要问题为由电磁损耗导致的温升及由磁场相互作用导致的振动。特别是由于电主轴采用变频器供电,电源电压(电流)波形为含有谐波的非正弦波,产生一系列的谐波效应,影响了电主轴的性能及使用寿命,因此研究非正弦供电下电主轴电磁特性是必要的;此外,电主轴的运行特性与控制系统密切相关,高性能电主轴对控制系统提出了更高的要求,控制系统性能的改善是当务之急。本文在深入研究电主轴电磁损耗、电磁振动、直接转矩控制策略的基础上,研究改善其电磁特性及控制策略的方法,开展的相关研究工作及结论概括如下: 采用有限元分析的方法,研究了电源形式、载荷及转轴材料对电磁损耗的影响,揭示了电磁损耗的本质。针对高速电主轴难以进行加载实验的问题,提出了连接式电主轴特性测试方法并实现电主轴加载。采用该装置进一步实验研究了载荷及转轴材料对电主轴损耗及效率的影响。综合仿真及实验结果,认为将陶瓷材料应用于电主轴转轴,将有效减小电磁损耗。 采用仿真分析及实验研究相结合的方法,研究了电源形式、载荷、转轴材料对电磁振动的影响,揭示了电磁振动的本质。通过对陶瓷电主轴与金属电主轴振动性能的对比,得出了相同结构参数条件下,陶瓷电主轴振动小于金属电主轴的结果。通过仿真及实验进一步研究了气隙大小及气隙偏心对陶瓷电主轴性能的影响。指出气隙越大,电主轴振动及噪声越小,但气隙增大将减小电主轴效率。气隙偏心使电主轴产生单边磁拉力,陶瓷电主轴比金属电主轴具有更强的抵抗单边磁拉力作用下的变形能力。 基于电主轴的动态数学模型及直接转矩控制原理,建立了电主轴直接转矩控制仿真模型,分析了定子电阻变化对直接转矩控制性能的影响;理论分析了影响定子电阻变化的主要因素;借鉴电机参数测试国家标准对电主轴定子电阻进行冷态及热态测量,分析定子电流、运行频率及电主轴温度对定子电阻的影响。 提出了人工智能神经元网络(ANN)及案例推理(CBR)相结合的定子电阻混合智能辨识方法。建立了基于ANN-CBR的定子电阻辨识模型,通过辨识结果与实测结果对比表明该方法适合具有非线性特征的定子电阻辨识问题,辨识精度较高。 论文通过对电主轴电磁特性及直接转矩控制策略的深入研究,提出了改善电主轴运行特性的有效方法。为新型材料在电主轴转轴上的应用提供了依据,同时也为混合智能方法在电主轴控制系统的应用奠定了理论基础。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG659

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【参考文献】
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1 何亚屏;年晓红;张超;颜会东;;考虑定子电阻鲁棒性的永磁同步电机速度辨识方案[J];大功率变流技术;2009年01期
2 金梅;侯楚林;;基于损耗模型的感应电机效率优化控制研究[J];电测与仪表;2010年12期
3 刘玉庆,李莉;变频调速异步电动机铁耗的分析计算[J];电工电能新技术;2002年02期
4 黄志武;桂卫华;年晓红;刘心昊;单勇腾;;一种新型的基于观测器的无速度传感器感应电动机定子电阻辨识方案[J];电工技术学报;2006年12期
5 张云;吴凤江;孙力;赵克;;异步电动机铁耗对直接转矩控制性能的影响及补偿方法[J];电工技术学报;2008年09期
6 樊扬;瞿文龙;陆海峰;程小猛;张星;伍理勋;蒋时军;;一种基于磁链误差的异步电动机定子电阻校正方法[J];电工技术学报;2009年01期
7 曹开玉;徐中;刘晓冰;;模糊神经网络在线辨识定子电阻的直接转矩控制技术[J];电工技术;2003年04期
8 柯岩;;变频器谐波对电机效率的影响分析[J];电力学报;2010年03期
9 郭程;;变频技术对交流电动机轴电流的影响与预防[J];大电机技术;2008年03期
10 曲凤波,孙玉田,曲大庄;水轮发电机的不平衡磁拉力[J];大电机技术;1997年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张世海,刘晓燕,欧进萍;高层结构智能选型知识发现及方法比较[J];四川建筑科学研究;2005年05期
2 陈维国,周田;交—交变频器在异步电动机调速系统中的应用[J];安徽电力职工大学学报;2002年03期
3 潘洁珠;半结构化数据及其数据模型[J];安徽教育学院学报;2003年06期
4 赵鹏,倪志伟,贾瑞玉;基于数据挖掘技术的范例库维护[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年02期
5 梁佩佩,杨丽萍;基于模糊关系数据库的聚类算法研究[J];安徽职业技术学院学报;2004年01期
6 王宝兰;巴拉洛夫;潘剑怀;;含各向异性介质的三维不均匀涡流场有限元法计算[J];安徽工学院学报;1988年04期
7 章曙光;耿焕同;;一种改进的基于聚类的范例添加删除维护模型[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年01期
8 朱达荣;朱卫国;;低速高扭矩永磁直流电机的设计及参数解析计算[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
9 李永森;潘若愚;李传军;;公共设施选址优化研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年06期
10 李红梅;贺小扬;王雪冬;;粗糙集理论在农业知识发现中的应用研究[J];安徽农业科学;2008年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴孝娟;;热轧带钢控制冷却技术概况[J];鞍钢技术;1992年09期
2 陈其工,张绍德,凌有铸;变频调速中电力电子器件的应用与感应电机模型研究[J];安徽机电学院学报(综合版);1995年02期
3 李昌爱,顾也萍;主成分分析和回归分析在水稻土质量评价中的应用——以桐城市为例[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2001年04期
4 高丽霞,冯玉平,赵杰锋;板带材生产中的控制冷却技术[J];安阳师范学院学报;2000年04期
5 杨峻,睢丹;VBA在EXCEL中的应用[J];安阳大学学报;2003年02期
6 朱茵,孟志勇,阚叔愚;用层次分析法计算权重[J];北方交通大学学报;1999年05期
7 陈健就,贺达伦;现代化宽厚板厂控制轧制和控制冷却技术[J];宝钢技术;1999年02期
8 綦慧,刘红云;电力传动系统中非线性机电耦合振荡机理研究[J];北京工业大学学报;2001年03期
9 洪杰,韩继斌,朱梓根;用整体传递系数法分析转子系统动力特性[J];北京航空航天大学学报;2002年01期
10 张文明,李莉,申焱华,王英,王卫刚;滚动轴承故障诊断中的分形[J];北京科技大学学报;1996年03期
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1 张伯霖,夏红梅,黄晓明;高速电主轴设计制造中若干问题的探讨[J];制造技术与机床;2001年07期
2 周延祐,李中行;电主轴技术讲座 第二讲 电主轴的基本参数与结构(一)[J];制造技术与机床;2003年07期
3 沈福金;;电主轴的设计与研究[J];世界制造技术与装备市场;2006年03期
4 周延佑,林益耀;电主轴——最新颖的机床功能部件 第12届欧洲国际机床展览会系列报道之二[J];机械制造;1998年11期
5 钱木,蒋书运;高速磨削用电主轴结构动态优选设计[J];中国机械工程;2005年10期
6 孟彬,杜世昌,王乾廷;高速电主轴技术的研究[J];机械制造与自动化;2003年01期
7 升恒;;风洞冷却的电主轴[J];装备机械;2003年01期
8 朱润生,杨作兴,赵 雷,赵鸿宾,刘士良;主动磁轴承电主轴的磨削试验[J];机械工程学报;2002年06期
9 郭丽娟;窦怀洛;陈长江;;高铁轨道板磨削专用机床用电主轴的设计与加工[J];金属加工(冷加工);2011年13期
10 秦少军,傅敏士,吴宏岐;机床电主轴系统的可靠性研究[J];机床与液压;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨新洲;张钢;吴剑锋;汪希平;;磁悬浮支承铣削电主轴的动力学性能仿真分析[A];2003大型发电机组振动和转子动力学学术会议论文集[C];2003年
2 蒋书运;;高速电主轴动态设计方法[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集(二)[C];2004年
3 熊万里;;高速精密永磁同步电主轴的研究进展及发展趋势[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 陈世钰;;高速加工的利器—高刚性大功率气静压电主轴[A];广州市老工程师协会论文集(第四辑)[C];2008年
5 吴国庆;张钢;张建生;王春兰;吴名贵;汪希平;;磁悬浮铣削电主轴控制系统研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
6 张俊萍;吴玉厚;李颂华;张珂;;非圆轮廓形零件的高速高精密磨削研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
7 袁剑雄;王知行;李建生;徐秀敏;;并联机床电主轴干涉计算[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
8 张珂;吴玉厚;高晓佳;李颂华;;大功率陶瓷轴承电主轴单元的研制[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
9 蒋书运;;高速机床电主轴摩擦学问题的研究[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年
10 张峻晖;黄红武;熊万里;;高速电主轴轴承热位移对主轴系统动力学性能的影响研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 叶军;电主轴:制约我国数控机床发展的软肋[N];中国工业报;2006年
2 叶军;国产化率低 电主轴成为数控机床发展之痛[N];中国工业报;2007年
3 见习记者 严曼青;电主轴国产化低 数控机床的发展之痛[N];机电商报;2005年
4 本报记者 杨洋;扬技术之长 轴研科技玩转“勇敢者游戏”[N];机电商报;2007年
5 ;大功率气静压轴承电主轴问世[N];今日信息报;2003年
6 叶军;投资4000万 洛阳轴研为机床造“心脏”[N];中国工业报;2003年
7 丛榕;轴研科技(002046) 轴承科技之星冉冉升起[N];中国证券报;2007年
8 张志芳张祖义 李建;禹城“三重拳”锤炼大项目[N];德州日报;2008年
9 薛恒明;数控功能部件对主机发展至关重要(上)[N];中国机电日报;2002年
10 ;展数控精品 创名展风范[N];中国工业报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 吴国庆;用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术[D];上海大学;2006年
2 商鹏;基于球杆仪的高速五轴数控机床综合误差建模与检测方法[D];天津大学;2008年
3 刘晓军;基于磨削电主轴的磁悬浮轴承数控系统及试验研究[D];武汉理工大学;2003年
4 张翊诚;高性能交流驱动控制关键技术的研究[D];国防科学技术大学;2008年
5 雷春丽;高速数控机床电主轴热误差机理分析与建模研究[D];兰州理工大学;2011年
6 卞斌;基于DSP平台的磁悬浮轴承数字控制系统[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 栾景美;超高速加工机床用电主轴及其矢量控制方法研究[D];湖南大学;2003年
2 田民;高速机械密封试验机用电主轴设计与CAD[D];合肥工业大学;2004年
3 刘艳华;高速轴系支撑刚度的计算分析与研究[D];合肥工业大学;2005年
4 张恩龙;高速全支承气体静压电主轴的承载特性研究[D];广东工业大学;2005年
5 徐晗;电主轴温升在线检测系统的研究[D];南昌大学;2008年
6 段明亮;空气静压电主轴静态及热态性能的有限元耦合分析与实验研究[D];广东工业大学;2006年
7 毕丽娜;机床电主轴热管性能及其实验研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 蔡美;微小铣床动态特性分析与优化研究[D];长春理工大学;2010年
9 南江;TH5650立式加工中心电主轴的热分析[D];西南林学院;2006年
10 孔伟;大功率电主轴设计研究[D];南京理工大学;2008年
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