液質(zhì)懸浮式混合驅(qū)動多自由度永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)及制造業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的多自由度執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度高，定位精度低及能耗大等缺點(diǎn)已不能滿足使用需求。永磁多自由度電機(jī)的出現(xiàn)一舉解決了這些問題，使人們對多自由度傳動設(shè)備進(jìn)行了重新認(rèn)識。本文總結(jié)各種永磁多自由度電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，提出一種新型液質(zhì)懸浮混合驅(qū)動的多自由度永磁電機(jī)。該電機(jī)創(chuàng)新地采用液質(zhì)懸浮結(jié)構(gòu)，可降低定轉(zhuǎn)子之間采用機(jī)械軸承連接時的摩擦損耗，電機(jī)的混合驅(qū)動方式使其定位精確性和運(yùn)動穩(wěn)定性良好。液質(zhì)懸浮混合驅(qū)動多自由

2、度永磁電機(jī)為永磁多自由度電機(jī)的研究提供了新的思路。
　　本論文主要對該電機(jī)的電磁系統(tǒng)及油膜的流體特性進(jìn)行分析。首先，對該電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作原理進(jìn)行介紹，利用有限元分析軟件對該電機(jī)進(jìn)行建模，分析電機(jī)永磁體磁場及氣隙磁密分布情況，計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線。制定該電機(jī)的自轉(zhuǎn)通電策略，對比分析不同定子線圈對數(shù)對電機(jī)偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的影響。然后，為與有限元法進(jìn)行對比驗(yàn)證，采用解析法對該電機(jī)進(jìn)行建模分析。利用球坐標(biāo)系求解拉氏方程法建立電機(jī)磁場模型，

3、計(jì)算出電機(jī)永磁體氣隙磁場的分布情況，并利用洛倫茲力法建立電機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型，得到電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。對電機(jī)偏心時氣隙磁密不均勻分布情況進(jìn)行分析，結(jié)合有限元分析軟件計(jì)算得到電機(jī)偏心運(yùn)行時徑向電磁力的分布情況。最后，對液體油膜的物理性質(zhì)及數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，利用計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件對該電機(jī)在不同偏心率及轉(zhuǎn)速運(yùn)行情況下的液體油膜壓力分布情況，及油膜對轉(zhuǎn)子的阻力矩進(jìn)行仿真計(jì)算。所做工作可證明電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，為電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論及數(shù)