雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)設(shè)計(jì)與特性分析.pdf

1、平動(dòng)式嚙合電動(dòng)機(jī)是一種通過定轉(zhuǎn)子間磁阻的變化將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在平行四邊形結(jié)構(gòu)的約束下使轉(zhuǎn)子繞定子作圓周平動(dòng)，進(jìn)而可直接由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)內(nèi)嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，利用嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速作用輸出大扭矩的高集成度電動(dòng)機(jī)。由于該電機(jī)通過磁極直接驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩，提高了電機(jī)的加速度性能，同時(shí)由于齒輪嚙合傳動(dòng)平穩(wěn)、摩擦損失小，因此具有更高的使用壽命。本文針對(duì)當(dāng)前已有的幾種類型的平動(dòng)式嚙合電機(jī)中存在的問題，提出了一種新型的雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)，對(duì)其運(yùn)行機(jī)

2、理、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、磁場(chǎng)分布、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析；給出了控制方法；設(shè)計(jì)制造了物理樣機(jī)并進(jìn)行了樣機(jī)試驗(yàn)。
　　 本文在仔細(xì)分析平動(dòng)式嚙合電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上將平動(dòng)式嚙合電機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容分成磁極結(jié)構(gòu)、平動(dòng)約束機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合齒廓設(shè)計(jì)三大部分。列舉了三大機(jī)構(gòu)的實(shí)用及演化結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)間的性能比較。最終確定了由內(nèi)、外雙轉(zhuǎn)子的磁極結(jié)構(gòu)、偏心軸平動(dòng)約束機(jī)構(gòu)和漸開線內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成的新型平動(dòng)式嚙合電機(jī)-雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)。

3、r>　　 建立了新型雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)的等效磁路結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)建立的磁路模型，探討了電機(jī)的氣隙長度、磁極和繞組體積等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電機(jī)性能的影響，給出了它們之間的關(guān)系模型。利用該模型，本文首次提出了雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法可作為平動(dòng)式電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。
　　 采用有限元方法建立了雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)的三維有限元磁場(chǎng)模型，對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)分布和磁路特性進(jìn)行了分析。通過獲得的不同轉(zhuǎn)角下的磁化曲線簇和磁場(chǎng)力特性，建立了

4、磁參數(shù)庫；并利用獲得的磁參數(shù)庫，建立了雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)的非線性動(dòng)態(tài)分析模型。
　　 為了滿足實(shí)時(shí)控制的需要，在建立的等效磁路模型基礎(chǔ)上，采用解析方法，分析雙轉(zhuǎn)子平動(dòng)式嚙合電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩特性，建立了輸出轉(zhuǎn)矩與輸入電壓的關(guān)系模型。本文首次提出了平動(dòng)式嚙合電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩控制方法，采用動(dòng)力學(xué)軟件和控制軟件對(duì)所推導(dǎo)的恒轉(zhuǎn)矩控制方法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明恒轉(zhuǎn)矩控制方法能夠有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電機(jī)的振動(dòng)。
　　 在理論分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)