一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化设计方法技术

本发明专利技术提供一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，包括以下步骤：预估电机初始结构参数；建立电机精确解析模型，计算磁传动伺服电机电磁转矩T<subgt;e</subgt;、转矩密度T<subgt;e</subgt;/V<subgt;m</subgt;比表达式；确定磁传动电机的最大电磁转矩T<subgt;e_max</subgt;；确定快变动载荷条件下电机需提供转矩T<subgt;m</subgt;、转矩惯量J<subgt;m</subgt;表达式；计算转矩惯量比T<subgt;m_max</subgt;/J<subgt;m</subgt;表达式；建立并修正一阶‑三阶混合响应面模型；确定满足复合约束的最佳组合；对获得的最佳组合进行稳健性评估，若稳健性满足要求，则完成设计，若稳健性不满足要求，建立基于蒙特卡洛模拟技术的稳健性优化模型与方程，直至满足稳健性设计要求。本发明专利技术能够更好地满足伺服系统小型轻质化、高频动态响应特性的技术要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于永磁电机，具体涉及一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化设计方法。

技术介绍

1、高转矩密度磁传动伺服电机的转动惯量惯量、过载能力直接决定电机的加速性能，进而影响飞行器机动性。相比径向磁传动伺服电机，轴向磁传动伺服电机具有更高的转矩密度、其扁平结构可有效提高轴向空间利用率，在飞行器中具有应用优势。为提升轴向磁传动伺服电机的动态响应能力，需同时对转子转动惯量、峰值转矩、转矩密度进行优化设计，这是一个复杂的多维度统筹优化过程。此外，相比传统永磁伺服电机的电枢定子、永磁转子双单元结构，轴向磁传动伺服电机引入调制环单元，为三单元结构，结构尺寸参数较多，这对电机的高效优化设计提出挑战。如何在保证高转矩密度的同时，尽可能的提升转矩惯量比是该类电机优化设计是否成功的关键。

2、轴向磁通电机的磁路在空间上呈三维分布，目前其计算分析方法主要包括三维有限元仿真方法和解析模型方法。三维有限元仿真考虑了电机铁心饱和、漏磁等情况，能够准确地计算出电机特性。然而仿真结果的精度取决于剖分质量，高质量的剖分使得仿真耗时长且对仿真计算机的性能要求高，这大大降低了电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，所述的步骤三中，确定快变动载荷条件下电机需提供转矩Tm、转矩惯量Jm表达式的方法为：

3.根据权利要求2所述的一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，所述的步骤四中，对初始方案进行修正的参数包括电机的pm、pp、S、z1、z2、z3、z4、z5、z6、β、α、γ结构参数。

4.根据权利要求3所述的一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，所述的转矩惯量比Tmmax/Jm的计算公...

【技术特征摘要】

1.一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，所述的步骤三中，确定快变动载荷条件下电机需提供转矩tm、转矩惯量jm表达式的方法为：

3.根据权利要求2所述的一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，所述的步骤四中，对初始方案进行修正的参数包括电机的pm、pp、s、z1、z2、z3、z4、z5、z6、β、α、γ结构参数。

4.根据权利要求3所述的一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，所述的转矩惯量比tmmax/jm的计算公式为：

5.根据权利要求4所述的一种轴向磁传动伺服电机转矩惯量比优化方法，其特征在于，所述的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志翌，黄建，张新华，王贯，王天乙，孙碧珣，尹佐生，黄晓凡，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：