磁通反向直線旋轉永磁作動器的設計及其控制系統(tǒng)研究.pdf

1、磁通反向直線旋轉永磁作動器(Flux reversal linear and rotary permanent magnet actuator，F(xiàn)R-LRPMA)是一種將磁通反向原理與直線旋轉永磁作動器結合的新型電磁執(zhí)行機構，可實現(xiàn)旋轉、直線或螺旋運動。在工業(yè)驅動領域諸如數(shù)控機床、醫(yī)療設備、機器人以及航天航空等方面有很強的應用需求。因此，開展該類作動器的設計、分析和驅動控制具有重要的理論意義和實際的工業(yè)應用價值。
　　本文對直線旋

2、轉作動器的設計及驅動控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進行了綜合分析，總結了典型結構的特點及其性能特征。提出了FR-LRPMA拓撲結構，對其工作原理以及主要電磁參數(shù)計算進行了研究，建立了理想線性模型以計算其電感、磁鏈特性等參數(shù)，并用三維有限元對其進行了驗證。
　　采用三維解析法計算FR-LRPMA的空載氣隙磁場。假設定子和動子為無槽結構，將管狀結構等效成平面模型，在笛卡爾坐標系下計算平面模型的三維解析磁場，進而計算曲率系數(shù)，減小平面解析磁場與圓柱

3、型解析磁場之間的誤差，通過計算氣隙相對比磁導，分析由于定子永磁極和鐵極磁導不同對氣隙磁場的影響，以及定子槽和動子槽對氣隙磁場的影響，推導了空載情況下的氣隙磁場解析公式?；贛axwell應力張量法和虛功法，推導了作動器的齒槽轉矩、直線定位力、轉矩和直線推力的解析公式，并以齒槽轉矩、直線定位力和轉矩脈動的幅值最小化，轉矩最大化為目標，對結構進行了優(yōu)化。
　　通過對永磁體發(fā)生不可逆退磁的機理、退磁模型的研究，分析了影響FR-LRPMA

4、永磁體退磁的主要因素，為了降低永磁體發(fā)生不可逆退磁的風險，提出了可以將永磁體厚度、溫度、動子旋轉位置和電流等因素考慮在內的擬合公式，來確定永磁體的最小工作點，綜合分析得到永磁體厚度的最優(yōu)值和額定條件下允許的最大電流值。
　　分析了磁通反向型電機與傳統(tǒng)永磁同步電機控制模型的區(qū)別，推導了FR-LRPMA的九相定子坐標系下及雙dq動子坐標系下的數(shù)學模型，在Matlab/Simulink中建立了基于空間矢量脈寬調制算法(Space vec