基于加权无向图的永磁球形步进电机运动控制
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第９期王群京等：基于加权无向图的永磁球形步进电机运动控制１３１
带铁心线圈。其中，转子中的永磁体对称分布不同
于定子中的铁心线圈，这种分布可使通电铁心对其
附近的永磁体通过磁力作用产生转矩，从而改变转
子运动的方向，通过一定的导电策略就可拖动转子
作任意的空间运动。
图１转子结构
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图２定子结构
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２．２永磁球形步进电机的运动原理
就像一般普通步进电机的运动方式一样，该球形步进电机每转动一个步距角，都有一个稳定的位置。可以通过两对或更多对的定子上的通电铁心和转子上的永磁体相互作用来确定电机转动后的位置。因为一个永磁体和～个通电的铁心只能使电机固定于一点，电机可以绕该点旋转。因此，通常至少需要两个永磁体和两个通电的铁心才能使球形电机静止时处于稳定状态【６】。本文中，为了简单，每次同时只给两个线圈通电。
将该球形电机模型建好之后，根据文献【１０］中计算出的永磁球形步进电机的电磁场可得，每个永磁体所在位置处磁场最强，永磁体之间的磁场较弱。当两个通电铁心线圈中每个铁心附近有永磁体，并且有两个永磁体之间的距离和两个通电铁心线圈之间的距离相等时，就可以产生转矩，对永磁体产生吸附力，使电机转子运动到需要的位置。其运动原理如图３和图４所示。
图３运动前的永磁体位置
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图４运动后的永磁体位置
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开始先给１、２号铁心上的线圈通电，然后，给１、２号线圈断电，改为给３、４号铁心上的线圈通电，于是将３、４号铁心附近的两个永磁体吸引过来，从而使电机旋转。由于永磁体的分布较密，所以步距角较小。这种三自由度球形电机能够使连在电机转子上的物体获得三维运动。
３永磁球形步进电机路径图的构造、存储方式以及搜索算法
３．１路径图的构造方法．根据距离相等的永磁体和铁心线圈对的排列组合，每次永磁体和铁心线圈吸附后，下一步转子的运动方向是有限的，即可以通电的线圈对是固定的，通过计算可得出下一步可以通电的线圈对以及通电后转子中的永磁体所处的位置，如此以来，即可得出转子所有可能转动的方向。
根据以上分析，可以构造一个加权无向图，如图５所示。
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图５加权无向图
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该图为一个三元数组Ｇ＝Ⅳ，Ｅ，Ｄ），其中ｙ为节点，Ｅ为ｙ上顶点的无序对（Ｖ，ｙ，），Ｄ为对应边的权值。节点ｙ是一个四元数组（Ｍ；，ＭＪ，ｗｒｐ，％），为距离相等的通电的铁心线圈对以及通电铁心所吸附的永磁体对，Ｍ；，Ｍ，（ｆ，．，＝１，２，…，８０）为永磁体
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基于加权无向图的永磁球形步进电机运动控制
作者：王群京， 陈丽霞， 吴立建， 倪有源， WANG Qun-jing， CHEN Li-xia， WU Li-jian，NI You-yuan
作者单位：合肥工业大学,安徽省,合肥市,230009
刊名：
中国电机工程学报
英文刊名：PROCEEDINGS OF THE CHINESE SOCIETY FOR ELECTRICAL ENGINEERING
年，卷(期)：2005,25(9)
被引用次数：12次
参考文献(12条)
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本文链接：https://www.wendangku.net/doc/7b3606663.html,/Periodical_zgdjgcxb200509024.aspx