磁极组合式永磁丝杠的结构分析与优化
宋晓庆
张佳琛
张晓冬
张永鑫
郑州商学院信息与机电工程学院,巩义 451200
摘要：为改善永磁丝杠复杂的螺旋形磁极加工制造难度,对螺旋磁极结构进行改进替代.应用有限元法(Finite Element Method,FEM)对推力和转矩静特性进行仿真,证明丝杠磁极为斜环、螺母磁极为螺旋结构和丝杠磁极为螺旋结构、螺母磁极为斜环的两种永磁丝杠结构能够实现平稳传动.由于结构中仍部分存在螺旋结构,故进行实用化改进.方案一是将直环离散的若干圆弧形磁极块阶梯式组合排列;方案二是采用半斜环磁极组合结构.结果表明,后者组合磁极块数更少,在保证运动系统平稳传动的同时,具有更大的推力和转矩.同双螺旋永磁丝杠相比,推力误差和转矩误差仅分别为3.981％和0.583％,故而为替代螺旋磁极的一种较为理想的方案.此外,提出了极距比K的概念,得出K=0.3时,单位磁极产生的电磁推力和转矩最大,磁极利用率最高.在此基础上,将半斜环磁极结构采用Halbach阵列优化,峰值推力和转矩可分别提升42.3％和36.3％,且存在最优辅配比λ=0.4.
关键词：永磁丝杠磁极半斜环Halbach
分类号：TH132(机械零件及传动装置)
论文发表日期：2024-04-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 355-363 )
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