于慎波，王玮琦，钟双双，赵海宁，骆开军

(沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870)



基于有限元和实验的永磁同步电主轴模态分析

于慎波，王玮琦，钟双双，赵海宁，骆开军

(沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870)

振动和噪声是评价永磁同步电主轴运行平稳性的一个重要指标，避免电磁力与定子共振是电主轴动态设计过程中必须要考虑的因素。因此较准确地确定定子的固有频率就显得尤为重要。本文对一台功率为9.5 kW的永磁同步电主轴的模态进行了有限元计算和实验测试。通过对各部件进行等效简化，建立了有限元仿真模型。其中对绕组进行两种方式的处理：一是建立简化模型；二是将其质量进行等效处理。之后对电主轴定子结构和整机装配体电主轴单元的模态分别进行了有限元计算。最后借助丹麦B&K振动声学测试系统对电主轴进行实验模态分析，验证计算结果的准确性。

永磁同步电主轴；模态分析；有限元法；B&K测试系统

0 前言

永磁同步电主轴广泛应用于数控机床工业领域中。振动是永磁同步电主轴在工作状态下的一个主要问题，其不但影响轴承和转子等旋转部件的使用寿命，也直接影响电主轴的加工精度。许多文献都将电主轴的电磁力作为振动源进行研究[1-3]。而永磁同步电主轴在工作状态下由电磁力激发产生共振频率时，振动幅值会不断增加，甚至导致电主轴损坏。因此，除了研究电磁力等振动源外，衡量永磁同步电主轴的设计品质也要从其机械性能去判断，模态分析就是对电主轴结构是否发生共振进行预估的重要手段。……