机械工程学报

作者：张永顺, 王莉, 吴振华, 刘高仁

单位：1. 广东白云学院智能制造工程学院 广州 510450;2. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024

关键词：永磁球型电机,旋转定轴磁矩模型,转差角模型,电机静力矩平衡,磁矢量补偿方位；

基金：国家自然科学基金资助项目(62173059)。

为了解决永磁球型电机电磁结构复杂、控制变量冗余、磁矩奇异问题，依据永磁体转子轴线始终转向磁场旋转轴线的旋转定轴效应，以三轴正交组合线圈为定子，研制一种内置永磁体转子万向随动机构为主体的二自由度永磁球型电机。针对电机负载会导致磁场旋转轴线与电机输出端同轴的永磁体转子轴线产生方位偏差现象，提出通过磁矢量方位补偿实现负载电机输出端逼近期望目标方位轨迹的驱动控制方法，具体采用磁场旋转轴线侧摆、俯仰角为独立控制变量的三相电流公式叠加旋转磁场，建立与磁场旋转轴线补偿方位参量和电机目标方位参量相关的旋转定轴磁矩模型和转差角模型，实现侧摆、俯仰磁矩分量解耦。鉴于平衡点永磁体转子具有陀螺稳定性，在期望目标方位轨迹的每个平衡控制点可忽略系统惯性力矩并建立电机力矩静态平衡方程，最终求得磁矢量补偿方位轨迹，解决驱动电流解析求解难题。试验表明电机运动轨迹控制精度良好，实现了电流与磁矩的一一对应，为实现永磁球型电机的精确控制研究奠定了基础。

来源：2025年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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