兩自由度直驅(qū)感應(yīng)電機(jī)特性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、目前的兩自由度驅(qū)動(dòng)裝置大多通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)電機(jī)和復(fù)雜的中間傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。具有新型結(jié)構(gòu)的兩自由度電機(jī)不需中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能大大減小設(shè)備體積和維護(hù)成本，顯著提高工作效率。在需要復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文提出一種兩自由度直驅(qū)感應(yīng)電機(jī)（2-DOF DDIM）結(jié)構(gòu)，該電機(jī)主要由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分弧形定子、直線運(yùn)動(dòng)部分弧形定子及共用的鍍銅鐵磁空心動(dòng)子構(gòu)成。動(dòng)子可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線、旋轉(zhuǎn)或螺旋運(yùn)動(dòng)。主要研

2、究?jī)?nèi)容包括如下：
　　針對(duì)該電機(jī)鍍銅鐵磁空心動(dòng)子特殊結(jié)構(gòu)及多運(yùn)動(dòng)形式等因素加劇轉(zhuǎn)子電磁場(chǎng)分析的復(fù)雜性，采用簡(jiǎn)化處理的等效平板模型，利用Maxwell方程組對(duì)分層模型進(jìn)行三維電磁場(chǎng)計(jì)算，結(jié)合等效復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率考慮鐵磁材料非線性磁化影響和介質(zhì)表面阻抗計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)，并建立了電機(jī)單相等效電路模型。由于在忽略耦合影響的條件下建立的等效電路具有一定的誤差，依據(jù) Maxwell方程組建立了電機(jī)二維磁場(chǎng)端部效應(yīng)分析模型和三維運(yùn)動(dòng)耦合分析模型。為較

3、精確考慮運(yùn)動(dòng)耦合、磁場(chǎng)耦合和端部效應(yīng)等影響，建立了2-DOF DDIM的三維有限元參數(shù)化模型。
　　針對(duì)該電機(jī)進(jìn)行空載仿真時(shí)出現(xiàn)的空載速度超過(guò)所謂的同步速度，本文以電機(jī)二維磁場(chǎng)端部效應(yīng)分析模型計(jì)算考慮動(dòng)態(tài)縱向端部效應(yīng)影響下電機(jī)氣隙磁場(chǎng)和端部磁場(chǎng)分布；提出了考慮縱向端部效應(yīng)的新物理量“等效電磁極距”，并給出不同極數(shù)時(shí)機(jī)械極距（同步速度）的修正系數(shù)。通過(guò)對(duì)比二維、三維有限元模型仿真計(jì)算和部分樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，表明該電機(jī)采用等效平板模型簡(jiǎn)化