永磁轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)式三自由度電機轉(zhuǎn)子位置光電檢測平臺的研究與設計.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技和機器人技術的迅速發(fā)展，人們對一些工業(yè)科技產(chǎn)品的要求越來越高。為了實現(xiàn)復雜的動作，三自由度的運動裝置已廣泛應用于制造業(yè)和服務行業(yè)等多個領域。復雜的機械關節(jié)裝置對電機的精密度和穩(wěn)定性能的要求不斷提高，而傳統(tǒng)的這種裝置需要由多個單自由度電機和復雜的機械結(jié)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)復雜，穩(wěn)定性較差，由此推動了結(jié)構(gòu)簡單、高精度、高效率的多自由度電機的發(fā)展。近年來，由于各種永磁材料被應用于電機設計，如鐵氧體、鋁鎳鈷合金、稀土永磁體等，這使傳統(tǒng)的體積

2、大，操作不靈活的電機及其激勵線圈逐漸被體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作便利的由永磁材料制成的執(zhí)行機構(gòu)所代替，所以永磁多自由度電機將會成為特種電機領域重要的研究方向。
　　在此背景下，本文在參考了國內(nèi)外學者們所設計出的多種永磁多自由度電機結(jié)構(gòu)的基礎上，提出了一種雙層線圈定子、單層圓鼓形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁偏轉(zhuǎn)式三自由度電機。同時，結(jié)合國內(nèi)外對多自由度電機轉(zhuǎn)子位置檢測方面的研究成果，本文進一步提出永磁偏轉(zhuǎn)式三自由度電機的位置檢測技術。本文主要

3、進行了以下研究:
　　1)在詳細描述永磁轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)式三自由度運動電機的具體結(jié)構(gòu)和尺寸的基礎上，對該電機的運行原理進行詳細的介紹，同時詳細闡述了電機如何實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，然后介紹了應用ANSOFT MAXWELL軟件建立電機模型，并對其性能進行整體性分析。
　　2)根據(jù)圓鼓形轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和具體尺寸，結(jié)合光電傳感器的工作原理，本文提出了一種使用光電傳感器檢測圓鼓形轉(zhuǎn)子位置的方法，分別介紹了使用單光電傳感器和雙光電傳感器檢測電機轉(zhuǎn)子位置

4、的設計方法。然后本文通過MATLAB軟件對算法進行仿真，并分析不同方法的優(yōu)缺點。
　　3)詳細介紹了以ARM系列STM32F103RCT6開發(fā)板為核心的下位機傳感器信號采樣硬件設計和軟件設計，并結(jié)合實際下位機硬件電路，闡述了PCB設計的要求與注意事項。
　　4)根據(jù)位置檢測實驗的要求，對光電傳感器進行選型，并通過實驗確定該光電傳感器的靈敏度參數(shù)，通過分別搭建單光電傳感器和雙光電傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測實驗平臺對永磁偏轉(zhuǎn)式三自由度電