新型永磁弧形電機的研究.pdf

1、目前，公知的常規(guī)電機有連續(xù)旋轉運動的各類交、直流電機，斷續(xù)旋轉運動的步進、伺服電動機，以及直線運動的直線電機。但是，在實際應用中，也存在很多儀需要在某一特定的角度范圍內繞軸心線往復擺動，不必360°驅動負載旋轉的場合，為此，本文針對常規(guī)電機在某一特定的角度范圍內繞軸心線往復運動應用的不足，開發(fā)一種新型永磁弧形電機，能夠直接驅動負載在有限角度范圍內往復運動，而不需要通過旋轉電機與其他傳動機構相結合的方式來實現(xiàn)，具有結構簡單、工作可靠、效率

2、高等特點。本文設計出兩款永磁弧形電機，一種是永磁弧形導軌電機。另一種是基于它設計原理，將半圓弧形導軌變成圓形導軌的永磁可變角度弧形擺動電機。永磁弧形電機將機械技術、微電子技術和電磁技術相結合，實現(xiàn)機電一體化的閉環(huán)控制，不需要機械傳動機構，直接驅動被控對象。同時采用無刷結構，不僅避免了有刷電機的致命弱點，又遠比電子換向的無刷電機簡單。
　　首先，對永磁弧形電機的創(chuàng)新性與技術進步性進行了闡述，并分別對永磁弧形導軌電機與永磁可變角度弧形

3、擺動電機主要結構、特點以及工作原理進行了較為詳細的闡述。
　　然后，對電磁場的有限元相關理論進行了討論，對本文所用的電磁場仿真分析軟件，Ansoft/Maxwell電磁場仿真分析軟件進行了應用介紹。重點針對本文所設計的永磁弧形電機永磁體的不同充磁方式以及通電線圈的不同通電方案，采用Ansoft/Maxwell電磁場仿真分析軟件進行電磁場仿真。主要分析了二維靜磁場、二維靜磁場參數(shù)化、三維靜磁場參數(shù)化以及三維瞬態(tài)磁場仿真分析研究。對比

4、不同的永磁體充磁方式和線圈不同通電方式，得出永磁體的最優(yōu)化充磁方式與通電線圈最優(yōu)化的通電方案，從而使永磁弧形電機產生最大的電磁力以及最優(yōu)的動態(tài)響應性能。
　　最后，對永磁弧形電機進行力學數(shù)學建模，采用Matlab分析軟件對建好的的數(shù)學模型進行永磁弧形電機電磁力計算。同時建立電壓平衡方程與力平衡方程，采用拉普拉斯變換，建立永磁弧形電機的控制方框圖，同樣使用Matlab分析軟件對永磁弧形電機的時域與頻域進行響應分析。最后得出本文所設計