电磁压电混合驱动多自由度电机的基础研究
发布时间：2021-01-21 11:52
随着现代智能化工业的不断发展以及工业应用对多自由度运动执行机构精密度、集成度和灵活度的要求的不断提高,多自由度电机逐渐成为研究的热点。多自由度电机的驱动方式主要分为:电磁驱动和压电驱动。电磁驱动的多自由度电机机械集成度高、传动简单。适合工作在高速低扭矩场合,但其结构复杂难以实现微型化,控制定位精度低,不宜应用在精密的工作场合。同时,高功率的电机尺寸很大,存在响应延迟的问题。压电驱动的多自由度电机结构紧凑,设计灵活,易于实现微型化,能自锁,响应快,且不受外界电磁的干扰。适合工作在低速大扭矩场合;但压电驱动的多自由度电机寿命短,不适合连续运转的场合。然而,这两种驱动方式的多自由度电机的缺点限制了它们的应用场合。因此,将电磁驱动与压电驱动方式结合设计出电磁压电混合驱动多自由度电机可以增大电机的转速转矩输出范围和响应速度,改善高输出功率电机尺寸大和响应延迟问题。本文结合电磁驱动多自由度电机和压电驱动多自由度电机的优点,研究了一种电磁压电混合驱动多自由度电机。提出了电磁压电混合驱动多自由度电机的结构并分析了其驱动机理。研究了电机压电定子高频振动对电机定转子结构的影响,并确定转子结构的最佳尺寸。分...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二自由度球形感应电机
河北科技大学硕士学位论文2展情况。1.2.1国外电磁驱动多自由度电机发展国外学者从20世纪50年代开始对多自由度电机开展研究。1956年前苏联学者提出了多自由度电机的概念，并设计出了一种交流球形电机[2]。1959年英国的Williams和Laithwaite等人设计了一种二自由度球形感应电机[3].如图1-1所示，此电机由一个铁磁材料的球桶形转子和两个定子组成。转子的表面上镶嵌有铜网，感应电流沿纵向和横向传导。定子块上绕多相绕组能产生使转子旋转磁常感应电流和定子磁场之间的相互作用实现了转子的二自由度运动。图1-1二自由度球形感应电机1987年美国佐治亚理工学院的Vachtsevanos等人提出了一种多自由度运动的机械手臂[4]。如图1-2所示，该机械手包含一个能够在单个关节中进行三度运动的球形电机。转子是一个导电球形。定子上的三组绕组产生的感应电流和转子相互作用驱动转子转动。然而此机械设计的复杂性，样机没有制作出来。图1-2多自由度运动机械手臂1988年美国佐治亚理工学院的K.-M.Lee等人在步进电机的基础上加入了变磁阻技术提出了一种新型球形感应电机[5-7]。随后，1996年K.-M.Lee等人研究并开发
第1章绪论3了一种多自由的可变磁阻球形电机[8]。如图1-3所示，此电机采用半球形定子，定子里面有绕组，转子安装有导磁材料或永磁体。通过单独给线圈通电，根据最小磁阻原理转子转动。该团队同时也提出了该电机的转子动力模型和转矩模型以及运动控制策略。图1-3磁阻球形电机1988年法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的A.Foggia等人提出了一种三自由度感应电机[9]。如图1-4所示，电机由一个转子的内表面由电磁钢制成，带有一层薄薄的铜和三个固定的线圈，分别为M1，M2和M3。给线圈通电转子可以实现独立的运动。图1-4三自由度感应电机1998年英国谢菲尔德大学的J.Wang等人研发出了一种新型二自由度永磁电机[10]。如图1-5所示，与传统电机不同，此电机的定转子是接触的且通过在转子表明涂润滑剂降低摩擦。转子通过调节定子线圈的电流控制转动。随后，该团队在此电
【参考文献】：
期刊论文
[1]液质悬浮式永磁多自由度电机流体分析与仿真[J]. 李争,邢殿辉,智若东,王群京. 机械设计与制造. 2019(06)
[2]多自由度球形感应电机创新设计及其参数化仿真分析[J]. 邓涛,苏振华,唐鹏,姜路. 汽车工程. 2019(04)
[3]基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析[J]. 白英杰,庄圣贤,李晓龙,周娟. 磁性材料及器件. 2016(03)
[4]A novel two-degree-of-freedom spherical ultrasonic motor using three travelling-wave type annular stators[J]. 王剑,胡锡幸,王班,郭吉丰. Journal of Central South University. 2015(04)
[5]永磁转子偏转式三自由度电机磁场解析建模与分析[J]. 李争,张玥,王群京,王欣欣,钱喆. 中国电机工程学报. 2013(S1)
[6]Analysis and Control of Novel Deflection-Type PM Multi-DOF Actuator[J]. Zheng Li. Journal of Harbin Institute of Technology. 2013(02)
[7]新型永磁转子偏转式三自由度电机磁场特性分析[J]. 李争,郭智虎,张玥. 河北科技大学学报. 2012(05)
[8]永磁球形多自由度电机研究进展综述[J]. 李争,王咏涛,葛荣亮,赵光辉. 微电机. 2011(09)
[9]纵弯复合多自由度球形超声电机的研究[J]. 陈维山,郝铭,赵学涛,陈思,石胜君. 振动与冲击. 2009(07)
[10]基于Halbach阵列的永磁球形电动机磁场[J]. 夏长亮,李洪凤,宋鹏,史婷娜. 电工技术学报. 2007(07)
本文编号：2991110
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二自由度球形感应电机
河北科技大学硕士学位论文2展情况。1.2.1国外电磁驱动多自由度电机发展国外学者从20世纪50年代开始对多自由度电机开展研究。1956年前苏联学者提出了多自由度电机的概念，并设计出了一种交流球形电机[2]。1959年英国的Williams和Laithwaite等人设计了一种二自由度球形感应电机[3].如图1-1所示，此电机由一个铁磁材料的球桶形转子和两个定子组成。转子的表面上镶嵌有铜网，感应电流沿纵向和横向传导。定子块上绕多相绕组能产生使转子旋转磁常感应电流和定子磁场之间的相互作用实现了转子的二自由度运动。图1-1二自由度球形感应电机1987年美国佐治亚理工学院的Vachtsevanos等人提出了一种多自由度运动的机械手臂[4]。如图1-2所示，该机械手包含一个能够在单个关节中进行三度运动的球形电机。转子是一个导电球形。定子上的三组绕组产生的感应电流和转子相互作用驱动转子转动。然而此机械设计的复杂性，样机没有制作出来。图1-2多自由度运动机械手臂1988年美国佐治亚理工学院的K.-M.Lee等人在步进电机的基础上加入了变磁阻技术提出了一种新型球形感应电机[5-7]。随后，1996年K.-M.Lee等人研究并开发
第1章绪论3了一种多自由的可变磁阻球形电机[8]。如图1-3所示，此电机采用半球形定子，定子里面有绕组，转子安装有导磁材料或永磁体。通过单独给线圈通电，根据最小磁阻原理转子转动。该团队同时也提出了该电机的转子动力模型和转矩模型以及运动控制策略。图1-3磁阻球形电机1988年法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的A.Foggia等人提出了一种三自由度感应电机[9]。如图1-4所示，电机由一个转子的内表面由电磁钢制成，带有一层薄薄的铜和三个固定的线圈，分别为M1，M2和M3。给线圈通电转子可以实现独立的运动。图1-4三自由度感应电机1998年英国谢菲尔德大学的J.Wang等人研发出了一种新型二自由度永磁电机[10]。如图1-5所示，与传统电机不同，此电机的定转子是接触的且通过在转子表明涂润滑剂降低摩擦。转子通过调节定子线圈的电流控制转动。随后，该团队在此电
【参考文献】：
期刊论文
[1]液质悬浮式永磁多自由度电机流体分析与仿真[J]. 李争,邢殿辉,智若东,王群京. 机械设计与制造. 2019(06)
[2]多自由度球形感应电机创新设计及其参数化仿真分析[J]. 邓涛,苏振华,唐鹏,姜路. 汽车工程. 2019(04)
[3]基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析[J]. 白英杰,庄圣贤,李晓龙,周娟. 磁性材料及器件. 2016(03)
[4]A novel two-degree-of-freedom spherical ultrasonic motor using three travelling-wave type annular stators[J]. 王剑,胡锡幸,王班,郭吉丰. Journal of Central South University. 2015(04)
[5]永磁转子偏转式三自由度电机磁场解析建模与分析[J]. 李争,张玥,王群京,王欣欣,钱喆. 中国电机工程学报. 2013(S1)
[6]Analysis and Control of Novel Deflection-Type PM Multi-DOF Actuator[J]. Zheng Li. Journal of Harbin Institute of Technology. 2013(02)
[7]新型永磁转子偏转式三自由度电机磁场特性分析[J]. 李争,郭智虎,张玥. 河北科技大学学报. 2012(05)
[8]永磁球形多自由度电机研究进展综述[J]. 李争,王咏涛,葛荣亮,赵光辉. 微电机. 2011(09)
[9]纵弯复合多自由度球形超声电机的研究[J]. 陈维山,郝铭,赵学涛,陈思,石胜君. 振动与冲击. 2009(07)
[10]基于Halbach阵列的永磁球形电动机磁场[J]. 夏长亮,李洪凤,宋鹏,史婷娜. 电工技术学报. 2007(07)
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