永磁球形步进电机结构研究与设计

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1、自动化装置与设备——皇皂璺篁堂篁AutomationRevices＆Equipments永磁球形步进电机的结构研究与设计范文韬夏鲲季诺杨益华(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093)摘要：介绍了一种新型永磁球形步进电机的基本结构，分析了永磁体和定子线圈在实际电机模型中的球面定位，然后介绍了一种以单相电流跟踪PWM控制实验为基础的定子线圈的选择方法。选择合适的部件设计出了永磁球形步进电机的转子球、永磁体、定子支座、定子线圈等各部分的实际参数，给出了详细设计方案，并绘出了该电机的CAD模型图，为永磁球形步进电机的进一步设订和优化提供了依据。关键词：永磁球形步进电机

2、结构参数样机模型J中图分类号】Tb135TP215f文献标识码]Af文章编号】1000—3886(2010)06—0073—04TheResearchandDesignofaPermanentMagnetSphericalStepperMotorSStructureFanWentaoXiaKunJiNuoYangYihua(SchoolofOptical—electricalandComputerEngineering，UniversityofShanghai．forScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Theb

3、asicstructureofanewtypepermanentmagnetsphericalsteppermotorwasintroduced，thepositionsofthepermanentmagnetsandthestatorcoilsonthesphericalwereanalyzed，andthenthestatorcoilselectionmethodwaspresentedonthebasisoftheexperimentof'thethesingle—phasecurrenttrackingPWMcontrol，suitablecomponentsares

4、electedandtheparametersoftherotor，thepermanentnmgnets，thestator，andthestatorcoilsofthepermanentmagnetsphericalsteppermotorweredesigned，thedetaileddesignwasprovided，thenlotorsCADmapwasalsodrew．Alloftheseprovidetheguideforthefurtherdesignandoptimizationofthesphericalsteppermotor．Keywords：perm

5、anentmagnetsphericalsteppermotorstructureparametersmodelmachine0引言电动机，它是按一定空间排列规则分布的16个通电定子线圈和80个转子永磁体相互作用的精密系统。多自由度电机的研究始于上世纪50年代，其结构种类也较多，围外较典型的有：步进球形电机⋯；三自由度永磁类型电机；其转子为非导磁材料中空球体．由两个中空的半球壳合并而永磁球形步进电机等。国内对多种不同结构的多自由度电动机成，内嵌80个稀土永磁体，永磁体的N极都指向球外。永磁体的也进行了研究。：。永磁球形步进电机与其它结构模式的球形电精确定位很重要，可采用近似等

6、边球面划分原则[61对永磁体的空机相比，无需叠片结构，具有力能指标高、运行原理相对简单、体积问分布进行定位，充分保证各永磁体分布均匀，可以使转子沿各轴小、重量轻、力能指标高、控制简单等优点，在工业机器人、机械手、向的转动惯量相等(==L)，消除转子球壳上的内部转矩，否人体假肢关节以及机床加工中心、全方位随动跟踪系统等一系列则转子球壳的内部转矩将影响转子平衡。需要作多自由度运动的直接传动设备、仪器中，球形电机具有广泛定子由非导磁材料底座、内腔冠球形支架、16个铁磁线圈以的应用前景．及支架上起轴承作用的8个小圆柱轴承构成。同样采取近似等边这种特殊结构的特种电机与传统一维步进电机相

7、比，其运动球面划分原则对定子铁磁线圈的位置进行定位，并固定安装在环及控制方式要复杂得多，传统的分析和控制方法显然不适用，要研形支架上。该定子有个显著的特点就是定子对转子的覆盖范围小究其运动特点和控制策略，必须首先研究其特殊的物理结构。永于半个转子球面，使得转子输出轴伸受定子包络的限制更小，大大磁球形步进电机的结构对其稳定性和精确性有着重要的影响，设扩展了转子的运动范围。其中，转子中的永磁体对称分布于不同计并制造出一台完善的球形电机样机对于其后续深入的研究有着定子线圈，这种分布可使通电定子铁芯线圈对其附近