| 摘要 | 第1-10页 |
| ABSTRACT | 第10-12页 |
| 第一章 绪论 | 第12-18页 |
| §1.1 课题的背景和意义 | 第12-13页 |
| §1.2 国内外研究现状和水平 | 第13-17页 |
| ·机床主轴电机的现状和发展趋势 | 第13页 |
| ·电力电子器件和传动系统的现状和水平 | 第13-15页 |
| ·电力电子器件的现状和水平 | 第13-14页 |
| ·电机控制理论的现状和水平 | 第14-15页 |
| ·永磁同步电动机电流矢量控制策略的现状和水平 | 第15页 |
| ·永磁同步电动机控制系统的现状和水平 | 第15页 |
| ·永磁同步电动机弱磁扩速研究现状和水平 | 第15-17页 |
| §1.3 本文研究思路和工作重点 | 第17-18页 |
| 第二章 主轴永磁同步电动机性能研究与电磁结构的确定 | 第18-42页 |
| §2.1 主轴永磁同步电动机定子电流控制策略 | 第18-22页 |
| ·最大转射电流控制 | 第18-20页 |
| ·弱磁控制 | 第20-21页 |
| ·普通弱磁控制 | 第20页 |
| ·最大输入功率弱磁控制 | 第20-21页 |
| ·主轴永磁同步电动机定子电流的最佳控制 | 第21-22页 |
| §2.2 主轴永磁同步电动机恒转矩运行性能分析研究 | 第22-27页 |
| ·最大转矩／电流控制下电机的基本转速和最大电磁转矩的影响因素 | 第22-24页 |
| ·永磁磁链对基本转速和最大电磁转矩的影响 | 第22-23页 |
| ·交、直轴电感对基本转速和最大电磁转矩的影响 | 第23-24页 |
| ·最大转矩／电流控制下电机的输入功率 | 第24-25页 |
| ·输入功率和最大输入功率 | 第24页 |
| ·永磁磁链对电机最大输入功率的影响 | 第24页 |
| ·电机交、直轴电感对最大输入功率的影响 | 第24-25页 |
| ·最大转矩／电流控制下电机的功率因数 | 第25-27页 |
| ·永磁磁链对电机功率因数的影响 | 第25-26页 |
| ·交、直轴电感(凸极率)对电机功率因数的影响 | 第26页 |
| ·定子电阻对功率因数的影响 | 第26-27页 |
| §2.3 永磁同步电动机的最高转速和弱磁扩速措施 | 第27-29页 |
| ·弱磁控制时的最高转速 | 第27-28页 |
| ·提高永磁同步电动机弱磁扩速能力的根本措施 | 第28-29页 |
| §2.4 永磁同步电动机弱磁控制运行性能分析 | 第29-35页 |
| ·普通弱磁控制时电机的输入功率和电磁转矩 | 第29-31页 |
| ·永磁磁链对输入功率和电磁转矩的影响 | 第29-30页 |
| ·交、直轴电感对电机输入功率和电磁转矩的影响 | 第30-31页 |
| ·普通弱磁控制下电机的功率因数 | 第31-32页 |
| ·永磁磁链对电机功率因数的影响 | 第31-32页 |
| ·交、直轴电感对电机功率因数的影响 | 第32页 |
| ·最大输入功率弱磁控制下电机的性能 | 第32-35页 |
| ·永磁磁链对电机性能的影响 | 第33-34页 |
| ·交、直轴电感(凸极率)对电机性能的影响 | 第34-35页 |
| §2.5 主轴永磁同步电动机电磁结构的确定 | 第35-40页 |
| ·概述 | 第35-36页 |
| ·不同转子磁路结构电机弱磁扩速能力及其他性能的分析研究 | 第36-40页 |
| ·本文电机转子磁路结构的确定 | 第40页 |
| §2.6 本章小结 | 第40-42页 |
| 第三章 主轴永磁同步电动机参数计算研究和电磁设计 | 第42-64页 |
| §3.1 引言 | 第42-43页 |
| §3.2 永磁同步电动机漏磁系数的计算和研究 | 第43-48页 |
| ·电机极间漏磁系数的计算方法和影响因素 | 第43页 |
| ·气隙长度和极弧系数对极间空载漏磁系数的影响 | 第43-45页 |
| ·隔磁磁桥对极间空载漏磁系数的影响 | 第45-47页 |
| ·径向充磁和平行充磁对瓦片形磁极电机空载极间漏磁系数的影响 | 第47页 |
| ·永磁体尺寸和性能对空载极间漏磁系数的影响 | 第47-48页 |
| §3.3 空载永磁气隙磁密波形和极弧系数的分析研究 | 第48-52页 |
| ·永磁同步电动机空载永磁气隙磁密波形 | 第48页 |
| ·极弧系数和计算极弧系数 | 第48-50页 |
| ·空载永磁气隙磁密谐波研究 | 第50-52页 |
| ·极弧系数对气隙磁密谐波的影响 | 第50-51页 |
| ·永磁体充磁方式对气隙磁密谐波的影响 | 第51-52页 |
| ·磁极中部隔磁磁桥对气隙磁密波形的影响 | 第52页 |
| §3.4 永磁同步电动机电感参数分析研究 | 第52-57页 |
| ·概述 | 第52-53页 |
| ·影响交、直轴电感的因素 | 第53-54页 |
| ·永磁体和极弧系数对电感的影响 | 第54-55页 |
| ·隔磁磁桥对电感的影响 | 第55页 |
| ·电机电流对电感的影响 | 第55-57页 |
| §3.5 主轴永磁同步电动机的电磁设计 | 第57-62页 |
| ·主轴永磁同步电动机设计指标和电磁设计难点 | 第57页 |
| ·主轴永磁同步电动机的电磁设计 | 第57-62页 |
| ·绕组及定子冲片的设计和主要尺寸的确定 | 第58页 |
| ·气隙长度和极弧系数的设计 | 第58-59页 |
| ·永磁材料的选择和永磁体尺寸的确定 | 第59-60页 |
| ·影响主轴永磁同步电动机低速平稳性的因素和相应改善措施 | 第60页 |
| ·主轴永磁同步电动机的电磁性能校验 | 第60-62页 |
| §3.6 本章小结 | 第62-64页 |
| 第四章 主轴永磁同步电动机机械设计 | 第64-81页 |
| §4.1 概述 | 第64页 |
| §4.2 电机转子铁心段机械强度和刚度的计算方法 | 第64-67页 |
| ·转子铁心段力学计算模型 | 第64-65页 |
| ·三维有限元计算的基本方程 | 第65-67页 |
| §4.3 主轴永磁同步电动机转子机械强度和刚度的分析计算 | 第67-69页 |
| §4.4 主轴电机转子加工工艺和加工方法 | 第69-70页 |
| §4.5 导磁套筒的机械设计 | 第70-72页 |
| ·导磁套筒材料的选择 | 第70页 |
| ·导磁套筒厚度的设计 | 第70-72页 |
| §4.6 转轴的设计 | 第72-78页 |
| ·转轴材料的选择 | 第72页 |
| ·电机转轴固有频率和振型计算 | 第72-78页 |
| ·转轴固有频率和振型计算模型 | 第73页 |
| ·传递矩阵法简介 | 第73页 |
| ·典型部件的传递矩阵 | 第73-75页 |
| ·转轴固有频率和振型的求解 | 第75-76页 |
| ·转轴固有频率和振型的计算结果 | 第76-78页 |
| §4.7 轴承系统的设计 | 第78-80页 |
| ·主轴电机的轴承 | 第78-79页 |
| ·轴承的游隙 | 第79页 |
| ·润滑脂的选用 | 第79-80页 |
| §4.8 本章小结 | 第80-81页 |
| 第五章 永磁同步电动机主轴传动系统控制参数的确定和运行行为研究 | 第81-95页 |
| §5.1 永磁同步电动机传动系统的仿真数学模型 | 第81-82页 |
| ·永磁同步电动机动态性能仿真数学模型 | 第81-82页 |
| ·滞环PWM电路的模拟 | 第82页 |
| §5.2 主轴永磁同步电动机传动系统动态性能仿真软件总框图 | 第82-83页 |
| §5.3 永磁同步电动机主轴传统系统的速度控制器 | 第83-84页 |
| ·速度PI控制器 | 第83-84页 |
| ·速度控制器输出的限幅 | 第84页 |
| §5.4 主轴永磁同步电动机传动系统控制参数的确定 | 第84-88页 |
| §5.5 主轴电机负载突变的仿真研究 | 第88-89页 |
| §5.6 主轴电机转速突变的仿真研究 | 第89-91页 |
| §5.7 主轴电机停转过程的仿真研究 | 第91-92页 |
| §5.8 起动过程中电机定子电流简化控制策略的探讨 | 第92-93页 |
| §5.9 本章小结 | 第93-95页 |
| 第六章 主轴永磁同步电动机传动系统的实现 | 第95-101页 |
| §6.1 主轴永磁同步电动机传动系统概述 | 第95-96页 |
| §6.2 控制系统设计 | 第96-99页 |
| ·概述 | 第96页 |
| ·位置、速度传感器的选用 | 第96-98页 |
| ·电机转子速度和位置的计算机采样 | 第98-99页 |
| §6.3 控制系统软件设计概述 | 第99-100页 |
| §6.4 本章小结 | 第100-101页 |
| 第七章 全文总结 | 第101-103页 |
| 致谢 | 第103-104页 |
| 攻读博士学位期间发表的主要论文和论著 | 第104-105页 |
| 攻读博士学位期间完成的科研项目 | 第105-106页 |
| 参考文献 | 第106-110页 |
