雙磁路旋轉式音圈電機的峰值參數與電磁阻尼的研究.pdf

1、音圈電機(VCA)是一種只在有限范圍內往復運動的特種電機。與傳統電機相比，VCAs具有體積小、無齒槽力矩、直接驅動、高定位精度、低轉子慣量及線性控制特性等優(yōu)點，主要用于驅動輕型小慣量負載。按磁路結構來分，音圈電機可分為單磁路VCAs和雙磁路VCAs，按運動形式來分，音圈電機又可分為直線式音圈電機（LVCA）和旋轉式音圈電機（RVCA），后者主要應用于航空航天等領域的有限轉角范圍內的精密伺服驅動系統。本文以雙磁路旋轉式音圈電機為主要研究對

2、象，借助有限元計算軟件Maxwell，深入分析了其峰值參數和轉子參數的關系、電磁阻尼的機理和抑制方法、電樞反應的機理和抑制方法，并制作樣機進行了實驗研究。
　　目前關于音圈電機本體設計的文獻大多集中在電磁設計和定子參數優(yōu)化上，忽略了轉子參數對電機性能的影響。本文采用簡化磁路法推導了旋轉式音圈電機的峰值力矩和峰值功耗的解析表達式，并分析了導線直徑和線圈有效面積等參數對峰值力矩和峰值功耗的影響。根據其應用特點，還分析了這種電機所特有的

3、安裝尺寸和環(huán)境溫度的影響，并總結了改善旋轉式音圈電機峰值轉矩特性的幾種可行措施。
　　當前國內未見電磁阻尼效應的相關文獻。本文分析了單、雙磁路RVCAs的電磁阻尼的產生機理，通過理論推導得到了阻尼力的解析表達式，并利用有限元方法進行了驗證。證明了單磁路RVCAs中的電磁阻尼由磁場極性不同引起；雙磁路RVCAs中的電磁阻尼由磁場層數不同或磁場邊緣效應引起，且由磁場層數不同引起的阻尼力的幅值是由磁場邊緣效應引起的阻尼力的幅值的30倍。

4、借助ANSYS Workbench軟件，仿真驗證了鋁合金制的轉子框架散熱性能和強度都優(yōu)于聚酰亞胺制的轉子框架。對于鋁合金制的轉子框架，橫向開口使形變量僅增大了4.24％，縱向開口使形變量增大了5倍，所以縱向開口應該盡量避免。
　　本文還研究了RVCAs的電樞反應問題，在磁路分析的基礎上提出了用于抑制雙磁路RVCAs電樞反應的導磁體斷開結構，并與傳統的導磁體開孔結構進行對比，仿真結果證明了定子上下板斷開的結構具有最均勻的氣隙磁密，還