兩自由度直驅感應電機特性研究與優(yōu)化設計.pdf

1、目前的兩自由度驅動裝置大多通過兩個或多個傳統(tǒng)電機和復雜的中間傳動裝置來實現(xiàn)，使得驅動裝置結構復雜，成本較高。具有新型結構的兩自由度電機不需中間傳動機構，能大大減小設備體積和維護成本，顯著提高工作效率。在需要復雜運動的動力系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。本文提出一種兩自由度直驅感應電機（2-DOF DDIM）結構，該電機主要由旋轉運動部分弧形定子、直線運動部分弧形定子及共用的鍍銅鐵磁空心動子構成。動子可直接驅動負載做直線、旋轉或螺旋運動。主要研

2、究內容包括如下：
　　針對該電機鍍銅鐵磁空心動子特殊結構及多運動形式等因素加劇轉子電磁場分析的復雜性，采用簡化處理的等效平板模型，利用Maxwell方程組對分層模型進行三維電磁場計算，結合等效復數(shù)磁導率考慮鐵磁材料非線性磁化影響和介質表面阻抗計算電機轉子參數(shù)，并建立了電機單相等效電路模型。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方程組建立了電機二維磁場端部效應分析模型和三維運動耦合分析模型。為較

3、精確考慮運動耦合、磁場耦合和端部效應等影響，建立了2-DOF DDIM的三維有限元參數(shù)化模型。
　　針對該電機進行空載仿真時出現(xiàn)的空載速度超過所謂的同步速度，本文以電機二維磁場端部效應分析模型計算考慮動態(tài)縱向端部效應影響下電機氣隙磁場和端部磁場分布；提出了考慮縱向端部效應的新物理量“等效電磁極距”，并給出不同極數(shù)時機械極距（同步速度）的修正系數(shù)。通過對比二維、三維有限元模型仿真計算和部分樣機試驗結果，表明該電機采用等效平板模型簡化