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陶瓷压砖机用永磁同步伺服电机剖析与设计

发布日期:2021-08-20 09:24浏览次数:
0引言陶瓷压砖机是用于陶瓷砖等陶瓷产品砖坯制造的机器,是陶瓷制造行业消费环节中的一项重要关键设备,其作驱动用的电机耗电量占设备总耗电量的绝大多数[1]。随着企业对陶瓷产品的技术请求的进步及进步消费效率,降低消费本钱的请求,则需求对陶瓷压砖机停止节能改造。采用永磁同步伺服电动机作为陶瓷压砖机的驱动动力,相比拟于传统的三相异步电动机,具有效率高、调速准确度高、噪音低等一系列优点。据剖析,相同型号规格的陶瓷压砖机,采用永磁同步伺服电机控制比传统异步电机控制方式可节能25%以上,可大幅度降低企业的消费本钱。也可减少能源的耗费,维护资源。同时能够减少二氧化碳等温室气体和其他污染物的排放,维护环境[2]。本文依据一种型号陶瓷压砖机的机械特性请求,包括所请求的出力大小,转速大小,超速倍数等。以及该型号陶瓷压砖机构造对电机机械尺寸的请求。分离电机磁路设计理论和永磁同步电机设计办法,设计一款120k W的永磁同步电机,采用Ansoft Max-well 2D停止仿真剖析,依据设计计划的各项参数制造电机,经过测试系统测得该款电机的各项性能指标满足设计请求。
1电磁计划设计本文引见的永磁同步电机的主要设计步骤包括:
1依据伺服电机目的性能请求肯定定转子尺寸、死心长度、定子和转子资料及构造选择、绕组衔接方式及匝数肯定、永磁体资料及尺寸肯定等。
2对初始设计计划用计算机软件停止计算并剖析。
3对照计算结果修正设计计划,以使计算结果契合设计请求。在此过程中,需求对计划修正和迭代运算。主要设计步骤流程如图1所示。图1电机设计工作流程
1.1电动机主要技术请求本文需求设计的陶瓷压砖机用永磁同步伺服电机的主要性能参数请求如表1所示。表1性能参数指标参数参数值额定功率/k W 120额定转速/(r/min)1500额定转矩/N.m 750电机效率95%以上过载倍数2倍超速倍数1.2倍
1.2主要尺寸参数肯定电机定子内径Dil和电枢死心的长度leff是电机的两个根本尺寸,二者的大小及关系由式(1)肯定:D2illeff=6.1αABδ·P'n(1)式中,n为额定转速,其大小依据本文的请求取为1500 r/min;P'为电机计算功率;A为电负荷;Bδ为电机均匀气隙磁密的基波幅值大小;α为电机的计算极弧系数。依据陶瓷压砖机的机械特性,请求该款电机允许的最大扭矩到达额定扭矩的2倍以上,又永磁同步电机最大扭矩可由电磁负荷,主要尺寸决议。它们之间的关系如Tmax=槡24πBδleffD2ilA×10-4(2)永磁电机的定子内径与死心长的比λ=leffDil在0.7~1.5之间。同时思索陶瓷压砖机内部装置尺寸对电机外径及长度的请求。本文所设计的电机定子外径请求为327 mm。综合权衡本电机的各项约束要素,取电机Dil=215 mm,leff=320 mm。
1.3转子构造设计永磁同步电机的特性就是在转子上设置永磁体以替代励磁绕组,其构造分为内置式和表贴式两种。内置式构造复杂,消费工序冗杂,且漏磁大,需采取隔磁措施,适用于高起动性能,高转速电机。本文设计的陶瓷压砖机用电机对起动性能请求不高,且转速不高,故采用表贴式构造。其构造如图2所示。图2表贴式永磁体在转子中的位置
1.4永磁体磁钢设计常用的永磁体资料有铁氧体和钕铁硼,钕铁硼资料的磁能积的平方根接近铁氧体资料的三倍,某些高性能钕铁硼资料的Bδ可到达0.85 T。依据调速永磁同步电机的性能请求和自身特性,需求选用稀土永磁资料,即钐钴永磁和钕铁硼永磁作为磁钢资料。比照钕铁硼和钐钴永磁,钐钴永磁温度系数高,居里温度低;钕铁硼剩磁高,价钱廉价。


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