探針定位用兩自由度電機(jī)系統(tǒng)的研究.pdf

1、探針定位系統(tǒng)是燃?xì)廨啓C(jī)引射冷卻吹風(fēng)試驗(yàn)臺(tái)的重要組成部分，控制壓力探針作高精度直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及多支探針間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣流場(chǎng)的分布式高精度測(cè)量，是提高吹風(fēng)試驗(yàn)中對(duì)空氣流場(chǎng)特性分析質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。
　　本文出采用兩自由度電機(jī)實(shí)現(xiàn)探針定位的方案。用一臺(tái)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，減小探針定位系統(tǒng)的體積，直接驅(qū)動(dòng)可以保證恒定的速度特性和較大的加速度，大大提高了控制精度。另外，采用兩自由度電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由很少組件組成，因此需要

2、的潤(rùn)滑也較少。這意味著它的使用壽命較長(zhǎng)以及運(yùn)行比較干凈。
　　提出的探針定位用兩自由度電機(jī)實(shí)現(xiàn)方案為軸向運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)，徑向運(yùn)動(dòng)部分通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。直線電機(jī)做成中空軸，直線電機(jī)的動(dòng)子與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子做成一個(gè)部件，這樣既實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)自由度電機(jī)的結(jié)合，又縮小了電機(jī)尺寸。確定了軸向運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)采用短初級(jí)、圓筒型、徑向式磁路永磁同步結(jié)構(gòu)。用永磁體勵(lì)磁，無需外加勵(lì)磁繞組，使電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，以滿足探針狹小空間要求。采用永磁同步，

3、控制性能好、位置精度高，以滿足探針定位系統(tǒng)的控制要求。采用短初級(jí)結(jié)構(gòu)，可以降低成本。采用徑向式磁路結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。管型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適合高速直線運(yùn)動(dòng)、初級(jí)繞組利用率高、無橫向邊緣效應(yīng)、容易克服單邊磁拉力問題、易于調(diào)節(jié)和控制、適應(yīng)性強(qiáng)。本文對(duì)于這個(gè)直線電機(jī)，進(jìn)行了電磁設(shè)計(jì)和仿真，仿真研究說明電機(jī)設(shè)計(jì)是合理而可行的。
　　提出并設(shè)計(jì)了基于混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理的徑向運(yùn)動(dòng)部分，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兼有反應(yīng)式和永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以