《直線旋轉兩自由度雙定子永磁電機及其控制系統研究》是依託東南大學，由付興賀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：直線旋轉兩自由度雙定子永磁電機及其控制系統研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：付興賀
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對諸多領域對多自由度電機的需求以及多自由度電機研究中存在的問題，本課題提出一種直線旋轉兩自由度永磁電機的新結構。該電機由內外定子及中間動子組成，具有機械結構簡單、緊湊，直線與旋轉部分磁路獨立，解耦控制容易實現等特點。採用理論分析、數值計算、特性仿真和實驗研究等方法，對所提出的電機及控制系統進行研究，內容包括：電磁機理分析、運行特性計算、磁路結構最佳化、損耗和溫升計算、數學模型建立、控制系統仿真、解耦控制算法等。通過本項目的研究，全面揭示該電機的運行機理，建立電機的設計和分析方法，提出多自由度運行的控制策略，為該電機在多維驅動領域套用提供科學依據。課題研究中將涉及到單自由度電機研究中未曾遇到的新問題，產生新的研究方向，帶來新的知識增長點。由於可以同時實現直線、旋轉及螺旋運動，該電機在工業和國防等領域具有廣闊的套用前景。因此，本課題研究具有重要的理論意義和實用價值。
結題摘要
隨著工業驅動系統複雜性的增加和驅動精度要求的提高，諸多領域對多自由度電機提出了需求。本項目提出一種直線旋轉兩自由度雙定子永磁電機的新結構，從理論和實驗層面驗證電機原理的正確性和結構的可行性。主要研究內容包括：電機結構及運行機理；電磁參數及靜態特性；電機驅動控制系統；樣機製造及實驗測試。 本項目採用理論分析、數值計算、特性仿真和實驗研究等方法，對直線旋轉兩自由度雙定子永磁電機及控制系統進行研究，取得一些重要結論和成果：1、給出了直線旋轉兩自由度雙定子永磁電機的最佳化結構，根據直線運動和旋轉運動的運行要求，結合電機自身結構特點，確定了直線和旋轉部分的機械支撐結構，明確了直線位移感測器及角位移感測器的安裝和定位；2、提出了一種基於磁場交叉反饋技術的電機轉子（動子）位置測量新方法，該方法利用霍爾效應原理以及直線旋轉兩自由度雙定子永磁電機的結構特點，將轉子和動子磁極進行特殊化設計及排列，利用直線運動單元的磁極位置變化信息作為轉子旋轉位置的判斷依據，利用旋轉運動單元的磁極位置變化信息作為動子平移位置的判斷依據。該方法具有結構簡單、緊湊，成本低、可靠性高等特點；3、提出了直線旋轉兩自由度雙定子永磁電機綜合性能測試方法，通過對現有測量設備和儀器的重新組合、利用，開發出一整套一體化複合運動永磁電機綜合性能測試方法和測量裝置，為電機的性能評估提供了有效手段，為電機的產業化套用奠定了基礎。 直線旋轉兩自由度永磁電機能夠實現直線運動、旋轉運動及螺旋運動，是一種極具特點和優勢的新型電機，在眾多領域具有極大的潛在套用價值。該電機在實現直線運動、旋轉運動及螺旋運動的同時對軸承的運動形式提出了較高要求，但目前軸承市場還沒有高性能的相應產品在售，僅能用銅套來替代。銅套與電機轉軸接觸，存在摩擦，影響電機運行性能的同時帶來損耗。因此軸承是制約兩自由度複合運動永磁電機發展和套用的一大瓶頸。
