一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第25卷第7期中国电机工程学报Vol.25No.7Apr.20052005年4月ProceedingsoftheCSEE©2005Chin.Soc.forElec.Eng.文章编号:0258-8013(200507-0131-06中图分类号:TM359文献标识码:A学科分类号:470·40一种短行程直线电机的数学模型及其实验研究陈幼平,杜志强,艾武,周祖德(华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心,湖北省武汉市430074RESEARCHONMODELOFANEWSHORT-STROKELINEARMOTORANDITSEXPERIMENTSCHENYou-ping,DUZhi-qiang,AIWu,ZHOUZu-de(NationalNCSystemEngineeringResearchCenter,HuazhongUniv.ofSci.&Tech,Wuhan430074,HubeiProvince,ChinaABSTRACT:ThespecialstructureandworkingprincipleofanovelshortstrokelinearDCmotorwithpermanentmagnetsarepresented.Basedonit,usingtheoryanalysismethodwithpracticeapplicationtodeducethecouplingrelationbetweenmechanicalandelectromagneticequations,establishamathematicalmodel,analysetheparametersaffectingthemotordynamicperformanceandshowtheblockdiagramofthelinearmotormodelandtransformfunctions.Inordertoevaluateitsperformanceandderiveitsquantitativemathematicalmodel,themodelparametersweretestedandanalyzed,theexperimentsoftheshortstrokelinearmotorwasgiven,experimentalresultswereverifiedbymodelequations.Theseshowitseffectiveness.KEYWORDS:Electricmachinery;Shortstroke;LinearDCmotor;Mathematicalmodel;Modelparameterstesting;Experimentresearch摘要:阐述了一种新研制的短行程永磁直线直流电动机的结构特征和工作原理,并从其结构特征和工作原理出发,采用理论分析的方法,结合其具体应用对直线电机的基本关系式进行了推导,建立了电机的数学模型,并对影响其动态性能的参数进行了分析,给出了电机的动态模型结构图和传递函数关系式。为了获取定量的数学模型,对直线电机的有关模型参数进行了测定。同时还对直线电机的性能进行了实验研究,对实验结果进行了验证,实验实测值和模型方程计算值是吻合的。关键词:电机;短行程;直线直流电机;数学模型;模型参数测定;实验研究1引言直流直线电动机具有良好的静、动态性能和控基金项目:国家863高技术基金项目(2002AA423120。TheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentofChina(863Programme(2002AA423120.制特性,和闭环控制系统结合在一起,可实现精密的位置伺服控制[1-2]。尤其是在行程短、高频往复运动的精密加工场合,传统的旋转伺服电机与滚珠丝杠副传动是难以满足这些要求的,采用直流直线电机的直线运动驱动机构能充分发挥其响应快、精度高的特点,并已在中凸变椭圆活塞的车削加工[3-4]、凸轮的车削加工[5-6]以及波瓣形轴承外环滚道的磨削加工[7]中得到应用。本文给出了一种新研制的短行程圆柱形动圈式永磁直线直流电动机,目的是将其用在选择性激光烧结快速成型设备中,实现聚焦透镜的快速往返直线运动。由于短行程高频往返直流直线电机在精密位置控制方面的应用研究仅有十多年的历史,随着其应用领域的拓宽,以及在电机设计上结构的不同和应用时的工作方式特殊性[8-9],为了使伺服驱动系统具有较好的控制性能,建立直线电机的数学模型及对其性能进行实验研究是首先必须解决的问题。因此,该文从直流直线电机的结构特征和工