异步电主轴三维热误差多物理场耦合分析及计算

简介

为综合考虑高速异步电主轴径向形变及轴向形变对其热误差的影响，分析电主轴各部分损耗。计及径向及轴向形变热误差，提出一种基于电磁一热一机械多物理场耦合的电主轴形变分析方法。分析电主轴机械结构、损耗、温升、电磁等物理场的耦合关系，设计多物理场耦合热误差分析模型计算流程。对异步电主轴进行三维有限元建模，并对其采样点的温升进行计算，并通过实验得出采样点的温升曲线，对比两条电主轴采样点的温升曲线可以验证有限元仿真的准确性。在有限元模型基础上进行多物理场计算，计算结果表明，电主轴由于机械和电磁损耗产生轴向热误差为6．541μm，由于径向形变而产生的基频气隙磁感应强度畸变率为7．6％，基于Maxwell张力张量法得到径向热误差为39μm。研究结果为机床误差分析及优化设计提供了理论基础。