新型永磁弧形電機(jī)的研究.pdf

1、目前，公知的常規(guī)電機(jī)有連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的各類交、直流電機(jī)，斷續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)、伺服電動(dòng)機(jī)，以及直線運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，也存在很多儀需要在某一特定的角度范圍內(nèi)繞軸心線往復(fù)擺動(dòng)，不必360°驅(qū)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，為此，本文針對(duì)常規(guī)電機(jī)在某一特定的角度范圍內(nèi)繞軸心線往復(fù)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用的不足，開發(fā)一種新型永磁弧形電機(jī)，能夠直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載在有限角度范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而不需要通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)與其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、效率

2、高等特點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)出兩款永磁弧形電機(jī)，一種是永磁弧形導(dǎo)軌電機(jī)。另一種是基于它設(shè)計(jì)原理，將半圓弧形導(dǎo)軌變成圓形導(dǎo)軌的永磁可變角度弧形擺動(dòng)電機(jī)。永磁弧形電機(jī)將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和電磁技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的閉環(huán)控制，不需要機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。同時(shí)采用無(wú)刷結(jié)構(gòu)，不僅避免了有刷電機(jī)的致命弱點(diǎn)，又遠(yuǎn)比電子換向的無(wú)刷電機(jī)簡(jiǎn)單。
　　首先，對(duì)永磁弧形電機(jī)的創(chuàng)新性與技術(shù)進(jìn)步性進(jìn)行了闡述，并分別對(duì)永磁弧形導(dǎo)軌電機(jī)與永磁可變角度弧形

3、擺動(dòng)電機(jī)主要結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及工作原理進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述。
　　然后，對(duì)電磁場(chǎng)的有限元相關(guān)理論進(jìn)行了討論，對(duì)本文所用的電磁場(chǎng)仿真分析軟件，Ansoft/Maxwell電磁場(chǎng)仿真分析軟件進(jìn)行了應(yīng)用介紹。重點(diǎn)針對(duì)本文所設(shè)計(jì)的永磁弧形電機(jī)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(chǎng)仿真分析軟件進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真。主要分析了二維靜磁場(chǎng)、二維靜磁場(chǎng)參數(shù)化、三維靜磁場(chǎng)參數(shù)化以及三維瞬態(tài)磁場(chǎng)仿真分析研究。對(duì)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(jī)產(chǎn)生最大的電磁力以及最優(yōu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。
　　最后，對(duì)永磁弧形電機(jī)進(jìn)行力學(xué)數(shù)學(xué)建模，采用Matlab分析軟件對(duì)建好的的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行永磁弧形電機(jī)電磁力計(jì)算。同時(shí)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(jī)的控制方框圖，同樣使用Matlab分析軟件對(duì)永磁弧形電機(jī)的時(shí)域與頻域進(jìn)行響應(yīng)分析。最后得出本文所設(shè)計(jì)