《高速、高精度直線懸浮垂直衝壓系統的關鍵技術研究》是依託浙江大學，由劉曉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高速、高精度直線懸浮垂直衝壓系統的關鍵技術研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：劉曉
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
將永磁直線電機與磁懸浮軸承技術相結合，提出一種新型的直線懸浮衝壓系統結構。本項目主要研究內容可分為沖頭直線驅動系統和垂直磁懸浮系統兩部分。內容包括：1.結合有限元法和解析法對永磁直線電機特性進行分析，並對電機結構參數進行最佳化設計。2.設計基於直接推力控制的速度、位置、推力三閉環控制器，實現對沖頭的高速、高精度控制。3.根據沖頭垂直懸浮不受重力影響的特點，對磁懸浮軸承進行最佳化設計，研究ISMC控制器的相關技術，實現沖頭的高速運動過程中的穩定懸浮。本項目涉及的直線垂直懸浮衝壓技術具有創新性，該高速、高精度衝壓系統的研製成功，將極大地影響現有衝壓設備的發展方向，具有廣闊的套用前景，巨大的經濟效益和社會效益。
結題摘要
為研究開發高速、高精度衝壓系統，本項目將永磁直線電機與磁懸浮軸承技術相結合，提出一種新型的由直線電機驅動的垂直懸浮衝壓系統結構。該新型衝壓系統由兩個關鍵部分組成，分別是沖頭直線驅動系統和垂直磁懸浮系統。主要研究內容包括：1.沖頭驅動電機設計。提出了平板型和圓筒型兩種結構的永磁直線電機作為沖頭驅動電機。採用有限元法，分別對兩種電機進行了建模，對電機氣隙磁場和推力特性進行了分析，重點分析了磁場諧波，端部效應等直線電機中存在的主要問題，並根據分析結果對電機進行了最佳化設計。通過對兩種結構驅動電機的分析比較，選擇圓筒型永磁直線電機為最終方案，設計並製作了樣機和工作測試平台。2. 沖頭驅動電機控制器設計。設計基於矢量控制的速度、位置、推力三閉環控制器，實現對沖頭的高速、高精度控制。試製了沖頭驅動電機控制器，並在工作測試平台上進行了調試。3. 磁懸浮軸承及控制器設計。根據沖頭垂直懸浮不受重力影響的特點，提出了一種新型的懸浮軸承結構。該新型磁懸浮軸承由四個懸浮單元組成，每個單元包含一個直線步進電機。採用有限元法對直線步進電機的特性進行了分析，並對電機結構進行了最佳化設計。重點研究了直線步進電機法向力和切向力的關係問題，試製了單邊直線步進電機樣機及其控制器，對其性能進行了初步測試。提出了雙邊H型直線步進電機結構，進一步降低了電機法向力/切向力比。截至目前的研究結果表明，沖頭驅動電機及控制器滿足該衝壓系統的要求，而磁懸浮軸承樣機受加工精度影響，性能未達預期水平，需進一步研究改進。本項目涉及的直線垂直懸浮衝壓技術具有創新性，具有廣闊的套用前景和潛在的經濟、社會效益。
