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随着电子元器件的越来越微型化、多样化、个性化、精密化,对电子电路表面组装技术(SurfaceMountTechnology,SMT)及其SMT机器的精度、速度要求越来越高。现有的SMT贴装头电机——伺服旋转电机,由于中间传动结构的存在导致加速度和精度已经不能满足要求。
本文以音圈电机和无铁心盘式永磁同步电机为基础,设计一款既能旋转又能直线运动的双自由度电机。该电机结合了音圈电机体积小、重量轻、高加速度和速度、推力均匀、响应快、精度高和无铁心盘式永磁同步电机转动惯量小、结构紧凑、转子无损耗、转矩/重量比大、运行平稳的优点。论文主要研究工作如下:
首先,对音圈电机和无铁心盘式永磁同步电机进行分析和归纳,分别详细介绍了永磁同步电机的基本结构、音圈电机的基本结构、盘式电机的基本结构及音圈电机和无铁心盘式永磁同步电机的耦合结构。
然后,对即能旋转又能直线运动的双自由度电机的尺寸设计、线圈和磁铁对应关系设计、永磁体设计、磁路设计及其相关电磁计算作详细介绍。
再次,由于盘式电机是轴向磁场,利用电磁仿真软件magnet三维仿真分析模块对本文所设计的电机磁场进行大量仿真分析研究。得出该电机在瞬态下的电流、直线运动的力——位移波动、旋转运动的转矩波动及两次磁场的相互影响情况。
最后,在上述研究的基础上制作出一台样机并做了详细的实验,实验结果与理论分析基本一致。