【摘 要】
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当前,我国高端制造业发展迅猛,工业机器人等伺服产品得到广泛应用,但伺服电机系统所需的绝对位置传感器存在成本高、可靠性和环境适应性差等问题。本文提出一种新型双定子永磁同步电机结构,不仅有助于提高电机转矩密度,而且可以通过内、外气隙极对数的优选组合,实现电机转子绝对位置的无传感器控制。针对异极双定子永磁同步电机特殊的磁路拓扑结构和磁场分布特点,本文从以下几个方面展开研究:首先,分析异极双定子电机拓扑结
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当前,我国高端制造业发展迅猛,工业机器人等伺服产品得到广泛应用,但伺服电机系统所需的绝对位置传感器存在成本高、可靠性和环境适应性差等问题。本文提出一种新型双定子永磁同步电机结构,不仅有助于提高电机转矩密度,而且可以通过内、外气隙极对数的优选组合,实现电机转子绝对位置的无传感器控制。针对异极双定子永磁同步电机特殊的磁路拓扑结构和磁场分布特点,本文从以下几个方面展开研究:首先,分析异极双定子电机拓扑结构,揭示转子绝对位置检测原理。在此基础上,选取特定极对数组合,对异极双定子永磁同步电机进行电磁设计,并通过有限元仿真验证设计的合理性,为后续研究提供样机参考。其次,针对异极双定子永磁同步电机磁路特点,考虑其内、外气隙极对数差异,建立等效混联磁路模型。通过对内、外电机反电动势和气隙磁场进行谐波分析,研究异极双定子永磁同步电机内、外气隙的磁场耦合条件及其对电机特性的影响。再次,借助能量法分析永磁同步电机齿槽转矩的产生机理,通过有限元分析探究定子齿尖磁饱和对齿槽转矩幅值和周期分布的影响。在此基础上,阐述异极双定子永磁同步电机的齿槽转矩特点,研究基于转子斜极的齿槽转矩削弱方法。最后,针对双定子电机的特殊结构特点,提出样机结构设计方案,并对双气隙杯型转子进行结构强度校核,完成样机研制。在此基础上,搭建对拖实验平台,并对样机的电磁特性进行综合测试,验证前期电磁设计的准确性。
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