新型两自由度定子永磁球形混合式步进电机结构及性能分析

来源：机床与液压杂志2023年第16期北京时间：

作者：袁帅，鲁炳林，王军，赵博，刘剑

单位：山东理工大学电气与电子工程学院；山东理工大学电气与电子工程学院；北京动力机械研究所；山东理工大学电气与电子工程学院；山东理工大学电气与电子工程学院

摘要：多自由度电机有望广泛应用于机器人和机器手等多运动自由度系统中。当前虽然有多种样机原型，但大多数都在实验室研究测试阶段，且电机机械机构、控制系统复杂，生产制造难度高，体积较大的同时材料利用率低。为了推进电机产品化进程和实际应用，提出一种新型定子永磁球形两自由度混合式步进电机。详细介绍电机结构及运行原理；建立电机齿层归一化分析模型，对电机空载和负载性能进行归一化分析，所得结论对于该类电机分析具有通用性；最后，设计一台整体外径为50 mm的新型定子永磁球形两自由度混合式步进电机样机，通过有限元仿真、与同规格转子永磁型两自由度混合式步进电机性能比较，验证了该新型电机性能的优越性，以及齿层归一化分析方法的可行性。

关键词：球形两自由度定子永磁步进电机;结构原理;齿层归一化分析方法;有限元分析

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金项目(51707110); 山东省自然科学基金(ZR2020QE217)