雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機設(shè)計與特性分析.pdf

1、平動式嚙合電動機是一種通過定轉(zhuǎn)子間磁阻的變化將電能轉(zhuǎn)化為機械能，在平行四邊形結(jié)構(gòu)的約束下使轉(zhuǎn)子繞定子作圓周平動，進而可直接由轉(zhuǎn)子帶動內(nèi)嚙合傳動機構(gòu)，利用嚙合傳動機構(gòu)的減速作用輸出大扭矩的高集成度電動機。由于該電機通過磁極直接驅(qū)動齒輪嚙合機構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩，提高了電機的加速度性能，同時由于齒輪嚙合傳動平穩(wěn)、摩擦損失小，因此具有更高的使用壽命。本文針對當前已有的幾種類型的平動式嚙合電機中存在的問題，提出了一種新型的雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機，對其運行機

2、理、設(shè)計特點、磁場分布、動態(tài)特性進行了系統(tǒng)的理論分析；給出了控制方法；設(shè)計制造了物理樣機并進行了樣機試驗。
　　 本文在仔細分析平動式嚙合電機的結(jié)構(gòu)特點和運行原理的基礎(chǔ)上將平動式嚙合電機設(shè)計內(nèi)容分成磁極結(jié)構(gòu)、平動約束機構(gòu)和內(nèi)嚙合齒廓設(shè)計三大部分。列舉了三大機構(gòu)的實用及演化結(jié)構(gòu)，并進行了結(jié)構(gòu)間的性能比較。最終確定了由內(nèi)、外雙轉(zhuǎn)子的磁極結(jié)構(gòu)、偏心軸平動約束機構(gòu)和漸開線內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)構(gòu)成的新型平動式嚙合電機-雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機。

3、r>　　 建立了新型雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機的等效磁路結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)建立的磁路模型，探討了電機的氣隙長度、磁極和繞組體積等結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機性能的影響，給出了它們之間的關(guān)系模型。利用該模型，本文首次提出了雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機優(yōu)化設(shè)計方法，該方法可作為平動式電機優(yōu)化設(shè)計的理論指導(dǎo)。
　　 采用有限元方法建立了雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機的三維有限元磁場模型，對電機磁場分布和磁路特性進行了分析。通過獲得的不同轉(zhuǎn)角下的磁化曲線簇和磁場力特性，建立了

4、磁參數(shù)庫；并利用獲得的磁參數(shù)庫，建立了雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機的非線性動態(tài)分析模型。
　　 為了滿足實時控制的需要，在建立的等效磁路模型基礎(chǔ)上，采用解析方法，分析雙轉(zhuǎn)子平動式嚙合電機的動態(tài)轉(zhuǎn)矩特性，建立了輸出轉(zhuǎn)矩與輸入電壓的關(guān)系模型。本文首次提出了平動式嚙合電機恒轉(zhuǎn)矩控制方法，采用動力學(xué)軟件和控制軟件對所推導(dǎo)的恒轉(zhuǎn)矩控制方法進行了仿真分析，結(jié)果表明恒轉(zhuǎn)矩控制方法能夠有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動和電機的振動。
　　 在理論分析和優(yōu)化設(shè)計