磁懸浮球形感應(yīng)電機機理和有限元分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)等高新技術(shù)的飛速發(fā)展，在需要滿足高速、高精確度、運動軌跡復(fù)雜等工作中，一般由多電機驅(qū)動的運動裝置和精密機械手已經(jīng)不能滿足技術(shù)發(fā)展的要求，磁懸浮技術(shù)的產(chǎn)生及應(yīng)用主要用來解決這些問題?，F(xiàn)在磁懸浮技術(shù)在磁懸浮軸承方面得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用，而在磁懸浮電機方面，作為驅(qū)動裝置，為了滿足各種需要，單自由度、兩自由度及多自由度磁懸浮電機也有了較成熟的技術(shù)支持，這些電機也已被應(yīng)用于全景攝像機、磁懸浮球

2、形關(guān)節(jié)、磁懸浮電動泵等中。多自由度磁懸浮球形感應(yīng)電動機與其他磁懸浮電機一樣，具有無接觸、無磨損、無潤滑等特點，提高了工作效率、精度和動態(tài)性能，但是它結(jié)構(gòu)簡單，加工制造方便，穩(wěn)態(tài)性能高，效率高，可實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)，在多自由度電機驅(qū)動系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用價值[1,2]。
　　 本文通過對鼠籠式異步電動機技術(shù)和磁懸浮球形電動機技術(shù)的研究，結(jié)合空間磁場動力學(xué)分析和電磁能量轉(zhuǎn)換原理，創(chuàng)新出一種新型磁懸浮球形感應(yīng)電機。這種磁懸浮球形感應(yīng)電動機是

3、機電一體化復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，可用于各種小空間的工作環(huán)境，另外，它具有良好的力學(xué)性能和較高的穩(wěn)定性，控制精度高，可實現(xiàn)各種精密運動軌跡的動作。本文具體工作包括以下幾個部分:
　　 1.介紹了球形電機的發(fā)展、研究現(xiàn)狀、應(yīng)用及發(fā)展趨勢，提出了磁懸浮球形感應(yīng)電動機的研究方向及意義;
　　 2.建立了磁懸浮球形感應(yīng)電動機的磁場力學(xué)模型，利用旋轉(zhuǎn)磁場空間能量轉(zhuǎn)換原理推導(dǎo)了電感矩陣和磁鏈方程，并得出了磁懸浮

4、球形感應(yīng)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁懸浮力模型，;
　　 3.設(shè)計了磁懸浮球形感應(yīng)電動機的整體和定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，給出一定電機結(jié)構(gòu)參數(shù)并進(jìn)行了性能核算;
　　 4.設(shè)計了磁懸浮球形感應(yīng)電動機的定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，利用ANSYS軟件通過建立球形感應(yīng)電機對定子、轉(zhuǎn)子模型，對感應(yīng)磁場進(jìn)行了有限元分析，得出并驗證了懸浮力和電磁轉(zhuǎn)矩、定子和轉(zhuǎn)子間的磁通密度與空間位移變換參數(shù)和控制參數(shù)等之間的關(guān)系;
　　 5.設(shè)計了磁懸浮球形感應(yīng)電動機的