永磁轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)式三自由度電機(jī)轉(zhuǎn)子位置光電檢測(cè)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代科技和機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)一些工業(yè)科技產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作，三自由度的運(yùn)動(dòng)裝置已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)和服務(wù)行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。復(fù)雜的機(jī)械關(guān)節(jié)裝置對(duì)電機(jī)的精密度和穩(wěn)定性能的要求不斷提高，而傳統(tǒng)的這種裝置需要由多個(gè)單自由度電機(jī)和復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性較差，由此推動(dòng)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高精度、高效率的多自由度電機(jī)的發(fā)展。近年來(lái)，由于各種永磁材料被應(yīng)用于電機(jī)設(shè)計(jì)，如鐵氧體、鋁鎳鈷合金、稀土永磁體等，這使傳統(tǒng)的體積

2、大，操作不靈活的電機(jī)及其激勵(lì)線(xiàn)圈逐漸被體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利的由永磁材料制成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所代替，所以永磁多自由度電機(jī)將會(huì)成為特種電機(jī)領(lǐng)域重要的研究方向。
　　在此背景下，本文在參考了國(guó)內(nèi)外學(xué)者們所設(shè)計(jì)出的多種永磁多自由度電機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種雙層線(xiàn)圈定子、單層圓鼓形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁偏轉(zhuǎn)式三自由度電機(jī)。同時(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)多自由度電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方面的研究成果，本文進(jìn)一步提出永磁偏轉(zhuǎn)式三自由度電機(jī)的位置檢測(cè)技術(shù)。本文主要

3、進(jìn)行了以下研究:
　　1)在詳細(xì)描述永磁轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)式三自由度運(yùn)動(dòng)電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)和尺寸的基礎(chǔ)上，對(duì)該電機(jī)的運(yùn)行原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹，同時(shí)詳細(xì)闡述了電機(jī)如何實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，然后介紹了應(yīng)用ANSOFT MAXWELL軟件建立電機(jī)模型，并對(duì)其性能進(jìn)行整體性分析。
　　2)根據(jù)圓鼓形轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和具體尺寸，結(jié)合光電傳感器的工作原理，本文提出了一種使用光電傳感器檢測(cè)圓鼓形轉(zhuǎn)子位置的方法，分別介紹了使用單光電傳感器和雙光電傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置

4、的設(shè)計(jì)方法。然后本文通過(guò)MATLAB軟件對(duì)算法進(jìn)行仿真，并分析不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　3)詳細(xì)介紹了以ARM系列STM32F103RCT6開(kāi)發(fā)板為核心的下位機(jī)傳感器信號(hào)采樣硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際下位機(jī)硬件電路，闡述了PCB設(shè)計(jì)的要求與注意事項(xiàng)。
　　4)根據(jù)位置檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)光電傳感器進(jìn)行選型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定該光電傳感器的靈敏度參數(shù)，通過(guò)分別搭建單光電傳感器和雙光電傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)永磁偏轉(zhuǎn)式三自由度電