摘要：为解决现有驱动装置在多刚体耦连系统的复杂运动协调性偏差、灵活性较低等问题,提出一种新式永磁三自由度电机的结构设计,区分为内侧偏转模块和外围自转模块,其运行策略可分为独立控制型与混合驱动式。首先对比了不同充磁方式下的电磁损耗,并利用Halbach阵列的强力聚磁与磁路屏蔽的效果,对电机自转永磁体磁场特性进行优化与完善。结合电机的有限元结构,在静态磁场下了分析了自转与偏转磁场的各类特性参数。并于瞬态磁场下求解了电机自转与偏转空载运行时的转矩,均符合预期要求,同时计算了电机自转运行的反电动势与磁链,仿真结果证实了两类模块独立控制的可行性与正确性。

摘要：针对新型永磁转子偏转式三自由度电机实用化设计中的热安全性及热稳定性问题,对该电机进行了发热特性分析。利用有限元分析软件对该新型电机在额定及过载大电流工作情况下的生热情况进行温度场仿真计算,得出电机在不同工作状态下的温度分布云图。研究结果验证了该新型电机结构设计的合理性,为该类电机结构的优化及性能指标的提升提供了借鉴和参考。

摘要：为了解决三维空间中多自由度电机传动精度较低、运动控制较差等问题,在刚性体机械系统下,基于复杂机械系统强耦合、非线性的特点,设计了一种可联动控制的三自由度电机。采用电机自转运动控制策略,分析了电机自转运行时的应力分布和形变程度,建立了混合驱动式电机的动力学模型,施加3个轴向转矩作为驱动力,规划了电机基于混合驱动式的三自由度运动,搭建并设计了机控一体化电机的动力学联合仿真接口。结果表明:通过激活有效阶模态,对刚柔耦合系统下的电机结构进行优化,可得到较小的偏心位移;多自由度电机的智能控制方案可自由设计被控对象的参数变化,降低了扰动的灵敏性,使控制系统具有较好的鲁棒性。结合三自由度电机的动力学数学模型来搭建基于滑模控制系统的联合仿真平台,可实现电机3个轴向角速度的轨迹跟踪,且在整个动力学联合仿真时段内均可实现跟踪效果,为后续实物样机的制造和测试提供了理论依据。

摘要：介绍了一种新型永磁三自由度电机的结构组成,采用混合驱动式将电机分为外部自转模块和内部偏转模块,各有一套控制策略能够分别独立运行。为了验证所设计混合驱动型电机的结构适用性和运行可靠性,规划电机自转运行的启动加速、平稳匀速、制动减速三个时段的控制策略。当自转转速稳定且符合期望要求时,通过给四列互成90°的集中式定子绕组通以三相工频交流电,启动内部偏转模块,通过自转和偏转的协同控制,实现三自由度运动。以输出轴末端原点作为标记点,观测电机的空间运行轨迹,实时监测电机运行时三个轴向的旋转角度,定义传感器判断发生动作,简化了控制机理。将电机的十字支撑杆与环形外壳作为柔性体,采用刚柔耦合系统的动力学仿真,以此分析电机自转、偏转时输出轴偏心状况。

摘要：为了解决仿生视觉用多自由度电机的驱动能力不足和定位困难的问题,提出了两种新型复合驱动式三自由度电机结构,分别采用有限元法、解析法求解分析其磁场和转矩。为了准确的说明复合驱动式三自由度电机的可行性,首先对两个不同结构分别建模,然后分析不同转子结构下的气隙磁密值,再结合计算结果绘制出气隙磁密的三维分布图,并给定子线圈通以不同电流,结合转动角度,获得转矩的三维特性,最后基于解析法在球坐标系下建立电磁系统的数学模型,将两种方法的求解结果进行对比验证。结果证明了电机结构的合理性,为进一步的设计与优化研究提供了理论基础。

摘要：提出了一种转子为中空球形的三自由度电机无线能量传输方案,其应用于仿生学领域时需要在转子内放置无线传输装置和视觉图像采集装置。为了弥补电机在旋转中有线充电带来的缺点,实现内部采集装置的无线传输,设计了一种适合运动装置的新型三线圈接收结构的无线充电装置,并与传统的单圈接收结构进行了比较。采用仿真对比了单线圈接收结构和三线圈接收结构在不同角度进行无线传输S21参数、磁通量和效率的变化。克服了传统单线圈在偏转角度过大时效率低的问题,总结了三线圈接收结构的优点。最后通过实验验证了仿真的准确性和电力传输的有效性。