電磁式磁性珩磨系統激勵優化分析

王 碩，姚新改，2，任偉偉，董志國，2

（1.太原理工大學機械與運載工程學院，山西 太原 030024；2.精密加工山西省重點實驗室，山西 太原 030024）

1 引言

磁性珩磨是一種以磁力為驅動的新型表面光整加工技術，主要用于非導磁材料內表面處理［1］。前期研究表明，電磁式磁性珩磨系統可以有效對不銹鋼管內壁進行光整加工，降低其內表面的粗糙度，提升內表面質量［2］。但電磁式磁性珩磨系統在運行過程中溫升較高，難以實現可持續加工。針對此問題，團隊前期研究聚焦于磁性珩磨系統的外部散熱，文獻［3］為珩磨系統設計了水冷散熱系統，并計算了添加水冷系統后的溫度場；文獻［4］建立了磁性珩磨系統的風冷模型，并計算出了珩磨系統的各項損耗。團隊前期所做水冷和風冷兩套冷卻設備均使磁性珩磨系統溫升有了一定程度的緩解。但因磁性珩磨系統結構特殊性，其長時間加工時珩磨系統繞組溫度依舊高于其允許加工溫度75°C。

以磁性珩磨的發熱源頭-系統的輸入作為切入點，在Maxwell中建立了珩磨系統的電磁場計算模型，依據轉動方程計算了系統加工所需電磁轉矩。根據有限元法計算出了優化前珩磨系統啟動過程和穩態工況下轉矩曲線。為得到與珩磨系統電磁轉矩匹配的激勵源，對不同激勵源所產生電磁轉矩進行了計算，并將得到的激勵源轉矩曲線進行了擬合，得到了電壓-電磁轉矩曲線。依據經驗公式對系統輸入參數進行了合理的選取。對優化后系統的損耗進行了計算，并于優化前系統損耗進行了對比。……