多自由度電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械集成度高，驅(qū)動(dòng)控制元件利用率高等特點(diǎn)，因此在工業(yè)領(lǐng)域里有廣泛的應(yīng)用前景。本文所研究的雙三相直線旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)在傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)和圓筒式直線步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新研究，使其既能旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又能直線運(yùn)動(dòng)，還能螺旋運(yùn)動(dòng)，滿足了對電機(jī)多自由度運(yùn)動(dòng)的要求。本文對這種電機(jī)的直線部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)其驅(qū)動(dòng)電路和控制策略。

（1） 電機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究。雙三相直線旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)由2個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子組成。2個(gè)定子段分別與轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩和直線推力。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩部分的定子段和傳統(tǒng)的圓筒式旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)一樣，而產(chǎn)生直線推力的定子段創(chuàng)新性強(qiáng)。本文設(shè)計(jì)了三種不同的電機(jī)直線段結(jié)構(gòu)并進(jìn)行分析，選取最佳的一種制作電機(jī)。（2） 雙三相直線旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的有限元分析。利用有限元分析軟件Ansoft Maxwell 對電機(jī)進(jìn)行仿真，分析其磁路，轉(zhuǎn)矩，直線推力等特性曲線，為電機(jī)的控制奠定基礎(chǔ)。

（3） 設(shè)計(jì)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。此電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖分配環(huán)節(jié)由軟件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)只有功率放大功能的三相反應(yīng)式驅(qū)動(dòng)電路。

（4） 設(shè)計(jì)雙三相直線旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的控制策略，建立電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分和直線部分的數(shù)學(xué)模型，并對所設(shè)計(jì)的控制策略進(jìn)行仿真，驗(yàn)證控制策略的可行性。

（5） 對電機(jī)的螺旋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，研究出電機(jī)的最佳螺旋運(yùn)動(dòng)軌跡。

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