隨著現(xiàn)代智能化工業(yè)的不斷發(fā)展以及工業(yè)應(yīng)用對(duì)多自由度運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)精密度、集成度和靈活度的要求的不斷提高,多自由度電機(jī)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。多自由度電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式主要分為:電磁驅(qū)動(dòng)和壓電驅(qū)動(dòng)。電磁驅(qū)動(dòng)的多自由度電機(jī)機(jī)械集成度高、傳動(dòng)簡(jiǎn)單。適合工作在高速低扭矩場(chǎng)合,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)微型化,控制定位精度低,不宜應(yīng)用在精密的工作場(chǎng)合。同時(shí),高功率的電機(jī)尺寸很大,存在響應(yīng)延遲的問(wèn)題。壓電驅(qū)動(dòng)的多自由度電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,設(shè)計(jì)靈活,易于實(shí)現(xiàn)微型化,能自鎖,響應(yīng)快,且不受外界電磁的干擾。適合工作在低速大扭矩場(chǎng)合;但壓電驅(qū)動(dòng)的多自由度電機(jī)壽命短,不適合連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。然而,這兩種驅(qū)動(dòng)方式的多自由度電機(jī)的缺點(diǎn)限制了它們的應(yīng)用場(chǎng)合。因此,將電磁驅(qū)動(dòng)與壓電驅(qū)動(dòng)方式結(jié)合設(shè)計(jì)出電磁壓電混合驅(qū)動(dòng)多自由度電機(jī)可以增大電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩輸出范圍和響應(yīng)速度,改善高輸出功率電機(jī)尺寸大和響應(yīng)延遲問(wèn)題。本文結(jié)合電磁驅(qū)動(dòng)多自由度電機(jī)和壓電驅(qū)動(dòng)多自由度電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),研究了一種電磁壓電混合驅(qū)動(dòng)多自由度電機(jī)。提出了電磁壓電混合驅(qū)動(dòng)多自由度電機(jī)的結(jié)構(gòu)并分析了其驅(qū)動(dòng)機(jī)理。研究了電機(jī)壓電定子高頻振動(dòng)對(duì)電機(jī)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的影響,并確定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的最佳尺寸。分... 

【文章來(lái)源】：河北科技大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二自由度球形感應(yīng)電機(jī)

河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2展情況。1.2.1國(guó)外電磁驅(qū)動(dòng)多自由度電機(jī)發(fā)展國(guó)外學(xué)者從20世紀(jì)50年代開(kāi)始對(duì)多自由度電機(jī)開(kāi)展研究。1956年前蘇聯(lián)學(xué)者提出了多自由度電機(jī)的概念，并設(shè)計(jì)出了一種交流球形電機(jī)[2]。1959年英國(guó)的Williams和Laithwaite等人設(shè)計(jì)了一種二自由度球形感應(yīng)電機(jī)[3].如圖1-1所示，此電機(jī)由一個(gè)鐵磁材料的球桶形轉(zhuǎn)子和兩個(gè)定子組成。轉(zhuǎn)子的表面上鑲嵌有銅網(wǎng)，感應(yīng)電流沿縱向和橫向傳導(dǎo)。定子塊上繞多相繞組能產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁常感應(yīng)電流和定子磁場(chǎng)之間的相互作用實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子的二自由度運(yùn)動(dòng)。圖1-1二自由度球形感應(yīng)電機(jī)1987年美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的Vachtsevanos等人提出了一種多自由度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手臂[4]。如圖1-2所示，該機(jī)械手包含一個(gè)能夠在單個(gè)關(guān)節(jié)中進(jìn)行三度運(yùn)動(dòng)的球形電機(jī)。轉(zhuǎn)子是一個(gè)導(dǎo)電球形。定子上的三組繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電流和轉(zhuǎn)子相互作用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。然而此機(jī)械設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，樣機(jī)沒(méi)有制作出來(lái)。圖1-2多自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)械手臂1988年美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的K.-M.Lee等人在步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)上加入了變磁阻技術(shù)提出了一種新型球形感應(yīng)電機(jī)[5-7]。隨后，1996年K.-M.Lee等人研究并開(kāi)發(fā)

第1章緒論3了一種多自由的可變磁阻球形電機(jī)[8]。如圖1-3所示，此電機(jī)采用半球形定子，定子里面有繞組，轉(zhuǎn)子安裝有導(dǎo)磁材料或永磁體。通過(guò)單獨(dú)給線圈通電，根據(jù)最小磁阻原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。該團(tuán)隊(duì)同時(shí)也提出了該電機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力模型和轉(zhuǎn)矩模型以及運(yùn)動(dòng)控制策略。圖1-3磁阻球形電機(jī)1988年法國(guó)格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)的A.Foggia等人提出了一種三自由度感應(yīng)電機(jī)[9]。如圖1-4所示，電機(jī)由一個(gè)轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面由電磁鋼制成，帶有一層薄薄的銅和三個(gè)固定的線圈，分別為M1，M2和M3。給線圈通電轉(zhuǎn)子可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。圖1-4三自由度感應(yīng)電機(jī)1998年英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的J.Wang等人研發(fā)出了一種新型二自由度永磁電機(jī)[10]。如圖1-5所示，與傳統(tǒng)電機(jī)不同，此電機(jī)的定轉(zhuǎn)子是接觸的且通過(guò)在轉(zhuǎn)子表明涂潤(rùn)滑劑降低摩擦。轉(zhuǎn)子通過(guò)調(diào)節(jié)定子線圈的電流控制轉(zhuǎn)動(dòng)。隨后，該團(tuán)隊(duì)在此電

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]液質(zhì)懸浮式永磁多自由度電機(jī)流體分析與仿真[J]. 李爭(zhēng),邢殿輝,智若東,王群京.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2019(06)
[2]多自由度球形感應(yīng)電機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其參數(shù)化仿真分析[J]. 鄧濤,蘇振華,唐鵬,姜路.  汽車(chē)工程. 2019(04)
[3]基于等效磁荷法的永磁電機(jī)Halbach陣列磁極磁場(chǎng)分析[J]. 白英杰,莊圣賢,李曉龍,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]. 王劍,胡錫幸,王班,郭吉豐.  Journal of Central South University. 2015(04)
[5]永磁轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)式三自由度電機(jī)磁場(chǎng)解析建模與分析[J]. 李爭(zhēng),張玥,王群京,王欣欣,錢(qián)喆.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 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]新型永磁轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)式三自由度電機(jī)磁場(chǎng)特性分析[J]. 李爭(zhēng),郭智虎,張玥.  河北科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
[8]永磁球形多自由度電機(jī)研究進(jìn)展綜述[J]. 李爭(zhēng),王詠濤,葛榮亮,趙光輝.  微電機(jī). 2011(09)
[9]縱彎復(fù)合多自由度球形超聲電機(jī)的研究[J]. 陳維山,郝銘,趙學(xué)濤,陳思,石勝君.  振動(dòng)與沖擊. 2009(07)
[10]基于Halbach陣列的永磁球形電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)[J]. 夏長(zhǎng)亮,李洪鳳,宋鵬,史婷娜.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2007(07)



本文編號(hào)：2991110