磁懸浮球形感應電機機理和有限元分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代機器人技術、計算機技術、傳感器檢測技術等高新技術的飛速發(fā)展，在需要滿足高速、高精確度、運動軌跡復雜等工作中，一般由多電機驅(qū)動的運動裝置和精密機械手已經(jīng)不能滿足技術發(fā)展的要求，磁懸浮技術的產(chǎn)生及應用主要用來解決這些問題?，F(xiàn)在磁懸浮技術在磁懸浮軸承方面得到了深入的研究和廣泛的應用，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支持，這些電機也已被應用于全景攝像機、磁懸浮球

2、形關節(jié)、磁懸浮電動泵等中。多自由度磁懸浮球形感應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，但是它結構簡單，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)中具有廣泛的應用價值[1,2]。
　　 本文通過對鼠籠式異步電動機技術和磁懸浮球形電動機技術的研究，結合空間磁場動力學分析和電磁能量轉(zhuǎn)換原理，創(chuàng)新出一種新型磁懸浮球形感應電機。這種磁懸浮球形感應電動機是

3、機電一體化復雜的綜合系統(tǒng)，它的結構簡單、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、應用及發(fā)展趨勢，提出了磁懸浮球形感應電動機的研究方向及意義;
　　 2.建立了磁懸浮球形感應電動機的磁場力學模型，利用旋轉(zhuǎn)磁場空間能量轉(zhuǎn)換原理推導了電感矩陣和磁鏈方程，并得出了磁懸浮

4、球形感應電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁懸浮力模型，;
　　 3.設計了磁懸浮球形感應電動機的整體和定、轉(zhuǎn)子結構，給出一定電機結構參數(shù)并進行了性能核算;
　　 4.設計了磁懸浮球形感應電動機的定子和轉(zhuǎn)子結構，利用ANSYS軟件通過建立球形感應電機對定子、轉(zhuǎn)子模型，對感應磁場進行了有限元分析，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)等之間的關系;
　　 5.設計了磁懸浮球形感應電動機的