气浮多自由度电机的设计及其等性分析

发布时间：2023-05-22 05:19

　　近年来,随着工业技术的发展对产品加工精度要求越发严格,对于加工装置的稳定性及精密性的要求也越来越高,传统多个电机协同工作的多自由度装置已无法适应当前需求,通过单一装置实现协同工作的多自由度电机越发受到众多科研工作者的关注。但多自由度电机的支撑结构多采用机械轴承,在运动时摩擦大且易发生机械接触、造成输出精度低、摩擦损耗大等相关问题。本文提出了一种新型的气浮多自由度电机,电机的支撑结构为气浮轴承,工作时高压气体支撑转子实现悬浮无摩擦运动。本文主要针对电机的电磁场、气浮轴承选型、热固耦合问题及动力学进行了分析。首先,对电机结构原理及磁场进行了分析,验证了其电磁设计的合理性。其次,对其支撑结构气浮轴承进行了介绍,建立了数学模型和解析法程序,通过与有限体积法仿真软件进行结果对比验证了解析法正确性,进一步分析轴承各参数变化对气浮轴承和气浮多自由度电机特性的影响,通过结果分析对气浮轴承参数进行了优选。之后,对电机的热学原理进行了阐述,针对电机长时间工作时的温升,过高的应力与形变均会对电机结构造成破坏,影响电机的使用寿命和可靠性的问题,对比其与同型号电机的温升情况,进一步分析了其的形变与应力分布,验证...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景
    1.2 国内外气浮多自由度电机研究状况
        1.2.1 国外多自由度电机的发展情况
        1.2.2 国内多自由度电机的发展情况
        1.2.3 气浮轴承国内外发展情况
    1.3 本文研究内容和方法
第2章 气浮多自由度电机运行原理及电磁分析
    2.1 气浮多自由度电机结构及工作原理
        2.1.1 电机基本结构
        2.1.2 电机工作原理
    2.2 气浮多自由度电机有限元建模
    2.3 气浮多自由度电机的磁场分析
        2.3.1 电机转子永磁体磁场分析
        2.3.2 电机气隙磁场分析
        2.3.3 电机定子绕组磁场分析
    2.4 本章小结
第3章 适用于气浮多自由度电机的气浮轴承特性分析
    3.1 引言
    3.2 气浮轴承结构及工作原理
    3.3 气浮轴承解析法数学模型
    3.4 气浮轴承仿真分析
        3.4.1 仿真模型的建立
        3.4.2 解析法结果验证
        3.4.3 变参数对气浮轴承特性的影响
    3.5 本章小结
第4章 气浮多自由度电机的热固耦合分析
    4.1 引言
    4.2 热固耦合分析原理
    4.3 气浮多自由度电机热固仿真分析
        4.3.1 电机仿真模型的建立
        4.3.2 电机温度场计算
        4.3.3 电机力学结构分析
    4.4 本章小结
第5章 气浮多自由度电机动力学分析
    5.1 引言
    5.2 电机动力学模型的建立
    5.3 电机支撑结构的动力学分析
        5.3.1 电机轴承结构及原理
        5.3.2 气浮轴承与圆珠滚动球轴承动力学分析
    5.4 电机动力学分析
        5.4.1 建立电机动力学仿真模型
        5.4.2 电机的动力学仿真与分析
    5.5 电机动力学联合仿真试验
        5.5.1 联合仿真平台的构建
        5.5.2 联合仿真平台验证
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢



本文编号：3822081