一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

来源：机床与液压杂志2023年第11期北京时间：

作者：夏鹏澎，于慎波，翟凤晨，窦汝桐，于智泽，江爽

单位：沈阳工业大学机械工程学院；沈阳工业大学机械工程学院；沈阳工业大学机械工程学院；沈阳工业大学机械工程学院；沈阳工业大学机械工程学院；沈阳工业大学机械工程学院

摘要：针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题，提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型；综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响；在最小气隙长度不变的前提下，确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值)，并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构)；最后，通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性，并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案，实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。

关键词：永磁同步电主轴;转矩脉动;径向电磁力波;等效面电流法;磁极结构优化

基金资助：国家自然科学基金面上项目(51175350)；沈阳市科技计划项目(F15-199-1-13)