隨著智能化運(yùn)動驅(qū)動裝置的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,可于狹小空間內(nèi)實現(xiàn)具有多個自由度的運(yùn)動受到人們的廣泛關(guān)注。采用多臺電機(jī)實現(xiàn)多自由度運(yùn)動需要依賴從動機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合連接,而由多自由度電動機(jī)作為主動機(jī)構(gòu)進(jìn)行直接驅(qū)動,可避免中間傳動裝置所帶來的設(shè)備體積龐大、非線性耦合強(qiáng)、運(yùn)動精度偏低等諸多不利因素。為了解決三維空間中多自由度電機(jī)傳動精度較低、運(yùn)動控制較差等問題,提出一種混合驅(qū)動式的三自由度電機(jī),由自轉(zhuǎn)型電動模塊和偏轉(zhuǎn)型電動模塊構(gòu)成,各采用一套控制電路進(jìn)行單獨(dú)控制,避免了相互之間的電磁耦合,從而簡化了控制機(jī)理,能夠?qū)崿F(xiàn)高速平穩(wěn)的單自由度自轉(zhuǎn)運(yùn)動和連續(xù)精準(zhǔn)的二自由度傾斜操作,通過兩類模塊的協(xié)同控制下,可使電機(jī)圍繞其靜平衡位置處做各式各樣的三自由度運(yùn)動。本文主要研究工作具體如下:1)介紹了該混合驅(qū)動式電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),分為自轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)兩類驅(qū)動模塊,可分別獨(dú)立運(yùn)行,實現(xiàn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)和精準(zhǔn)傾斜;也可同步運(yùn)轉(zhuǎn),實現(xiàn)電機(jī)在空間內(nèi)的三自由度運(yùn)動。2)利用Halbach陣列強(qiáng)力聚磁的作用與磁路屏蔽的效果,對電機(jī)自轉(zhuǎn)永磁體磁場特性進(jìn)行優(yōu)化與完善。結(jié)合電機(jī)的有限元結(jié)構(gòu),在靜態(tài)磁場下了分析了自轉(zhuǎn)與偏轉(zhuǎn)模塊的磁場分布規(guī)律,通過在特... 

【文章來源】：河北科技大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

樣機(jī)帕莫卡來大大學(xué)的電機(jī)實b)

圖1-3雙雙激勵式

4磁體和高磁通密度的鋼軛；轉(zhuǎn)子由2自由度萬向節(jié)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和4個線圈組成，以驅(qū)動傾斜運(yùn)動。具有2個偏轉(zhuǎn)自由度±40o的大傾角和高傾斜轉(zhuǎn)矩�？刂齐姍C(jī)偏向x軸與y軸方向運(yùn)動的繞組均為音圈繞組，形狀分別為貼合球面磁軛的圓形與矩形。繞組固定在萬向節(jié)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的軸上。該兩自由度電機(jī)的主要優(yōu)勢有兩方面：一方面是使用兩對線圈來驅(qū)動X和Y軸傾斜運(yùn)動，圓形線圈始終產(chǎn)生X軸傾斜扭矩，矩形線圈始終產(chǎn)生Y軸傾斜扭矩。因此，實現(xiàn)了高精度的解耦控制。另一方面是多自由度的軸承部分，沒有使用傳統(tǒng)的球軸承，而是基于內(nèi)側(cè)到球心半徑保持不變的特點(diǎn)，實現(xiàn)了電機(jī)2個自由度的傾斜操作。a)音圈繞組和球面磁軛b)電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理圖1-4電機(jī)的三維模型2014年，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的工程師AlexisBoletis提出了一種磁懸浮式的多自由度電機(jī)[19]，避免了機(jī)械關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)摩擦，可以沿任意方向角進(jìn)行驅(qū)動，從而大幅度的提升了電機(jī)的運(yùn)行效率，并通過有限元分析法優(yōu)化了氣隙磁場分布。如圖1-5所示，該電機(jī)由八個極的轉(zhuǎn)子和一個帶有20個空心永磁體的定子組成，將轉(zhuǎn)子球體劃分為面積和形狀相同的十二個區(qū)域，且每個永磁體各對應(yīng)于十二面體的頂點(diǎn)處。通過定子線圈和永磁轉(zhuǎn)子的相互配合，使其具有良好的導(dǎo)磁性能，可實現(xiàn)電機(jī)的多自由度懸浮運(yùn)動。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]Halbach陣列永磁球形電動機(jī)三維磁場分析[D]. 李洪鳳.天津大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于虛擬樣機(jī)的特種機(jī)器人關(guān)鍵機(jī)構(gòu)仿真研究[D]. 賈亞洲.河南科技大學(xué) 2019
[2]基于軌跡規(guī)劃的永磁球形電機(jī)通電控制方法研究[D]. 李紳.安徽大學(xué) 2018
[3]基于虛擬樣機(jī)的雙臂機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D]. 蓋帥.燕山大學(xué) 2018
[4]復(fù)合驅(qū)動式永磁多自由度電機(jī)的設(shè)計及其特性分析[D]. 張令偉.河北科技大學(xué) 2018
[5]永磁球形電機(jī)的虛擬樣機(jī)建模與跟蹤控制研究[D]. 趙元.安徽大學(xué) 2016
[6]基于ADAMS的永磁球形電機(jī)動力學(xué)建模與控制[D]. 趙雙雙.安徽大學(xué) 2014



本文編號：3259328