機械臂關(guān)節(jié)用永磁無刷直流電動機的研究.pdf

1、隨著智能控制與機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機械臂由于其具有不易受環(huán)境影響、操作靈活、控制方便等優(yōu)點在越來越廣泛的領(lǐng)域代替了人手的操作，由此帶動了機械臂領(lǐng)域的多元發(fā)展。機械臂關(guān)節(jié)用電機一直是這一領(lǐng)域的研究重點，電機的選取及其相關(guān)控制策略的應(yīng)用在很大程度上影響著機械臂成本、機械手操作精度和機械臂的長期可靠運行。在眾多機械臂關(guān)節(jié)用電機中，永磁無刷直流電動機由于其功耗低、質(zhì)量輕、可靠性高等優(yōu)點得到了越來越多的重視和研究。本文結(jié)合無刷直流電動機的本身特

2、點和具體應(yīng)用環(huán)境，對電機的性能進行了分析。
　　首先，對該種電機的磁路及電路進行了設(shè)計，并對機械臂電機及其驅(qū)動系統(tǒng)進行了論述，對位置傳感器的選用進行了論述。建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，建立了無刷直流電機系統(tǒng)的暫態(tài)有限元模型。該模型將外接功率驅(qū)動電路與有限元電磁場模型聯(lián)結(jié)起來，可以精確計算無刷直流電機運行過程中的非線性問題，主要指磁路的飽和問題。
　　再次，采用有限元方法分別對電機穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電磁場進行了分析，得到了

3、電機穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)相關(guān)性能數(shù)據(jù)，為電機的優(yōu)化設(shè)計提供了準(zhǔn)確依據(jù)。同時本文應(yīng)用有限元法分析了電機測試過程中出現(xiàn)的偏心問題對電機定位力矩的影響，并通過試驗對比驗證了結(jié)論的正確性。
　　最后，針對機械臂電機由于具有較高的功率密度，熱負(fù)荷較大的問題，應(yīng)用有限元軟件進行三維溫度場分析計算，得到了永磁無刷直流電動機帶載工作時的穩(wěn)態(tài)溫度分布和暫態(tài)工作時電機繞組平均溫升情況。并通過電機在真空和常溫下的堵轉(zhuǎn)溫升試驗加以對比論證。實驗結(jié)果表明只要合理安排