机器人用直驱永磁电机研究与发展综述

磁 电 机 的 设 计 分 析 方 法 、控 制 技 术 以 及 分 析 了 各 自 优 缺 点 ，展 望 了 机 器 人 直 驱 式 永 磁 电 机 未 来 的 研 究 发 展 趋 势 。
关 键 词 :直 驱 永 磁 电 机 ; 径 向 磁 通 永 磁 电 机 ; 轴 向 磁 通 永 磁 电 机 ;横 向 磁 通 永 磁 电 机 ; 拓 扑 结 构 ;设计分析方法
Key words ：direct drive permanent magnet motor；radial flux permanent magnet motor；axial flux permanent magnet motor; transverse flux permanent magnet motor (TFPM) ；topology；design and analysis method
Abstract:The direct drive permanent magnet motor is one of the important equipment of the robot direct drive system， which has the merits of direct load， low loss， high torque density， high control accuracy，etc. The basic structures，work­ ing principles and research status of different direct drive permanent magnet motors for robots were introduced. The design and analysis methods as well as the control theories were presented and its advantages and disadvantages were also ana­ lyzed. The research direction of the robot direct drive type permanent magnet moto in the futurer was discussed.
收稿日期:2 0 17-0 3-2 3 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （1 1 1 3 6 1 1 0 9 ,5 1 7 7 7 0 6 0 ) ; 河 南 省
自 然 科 学 基 金 项 目 （1 6 2 3 0 0 4 1 0 1 1 7 ) ; 河 南 理 工 大 学 创 新 团 队 ( T 2 0 1 5 - 2 )
(1. Henan Polytechnic U niversity，Jiaozuo 454003，China;
2. Zhengzhou Runhua Intelligent Equipment Co. ，Ltd. ，Zhengzhou 450001，China；
3. University of Aston,Birmingham B47E T ,U K )
抵 特 决 机 摇 2018年第46 卷第7 期
机器人用直驱永磁电机研究与发展综述
郭 有 权 1，司 纪 凯 1，刘 群 坡 1，李 应 生 2 , 曹 文 平 3
( 1. 河 南 理 工 大 学 ，焦 作 4 5 4 0 0 3 ;2 .郑 州 润 华 智 能 设 备 有 限 公 司 ，郑 州 450001; 3 . 阿 斯 顿 大 学 ，伯 明 翰 B47ET，UK)
摘 要 :直 驱 永 磁 电 机 以 其 直 接 驱 动 负 载 、低 损 耗 、高 力 矩 密 度 和 高 控 制 精 度 等 优 越 性 能 ，成 为 机 器 人 直 驱 系 统
பைடு நூலகம்
的 重 要 设 备 之 一 。介 绍 了 机 器 人 用 各 类 直 驱 永 磁 电 机 的 拓 扑 结 构 、工 作 原 理 以 及 国 内 外 的 研 究 现 状 ，剖 析 了 直 驱 永
TM A 中 图 分 类 号 ： 351 文 献 标 志 码 :
文 章 编 号 :1004-7018(2018)07-0081-05
An Overview on Developments and Researches of Direct Drive Permanent Magnet Machines for Robots GUO You-quan1，SI Ji-kai1，LIU Qun-pox，LI Ying-sheng2，CAO Wen-ping3
直 驱 永 磁 电 机 直 接 驱 动 负 载 ，提 高 了 机 器 人 工 作 效 率 等 性 能 ，但 也 有 新 问 题 随 之 产 生 。机 器 人 驱 动 系 统 中 的 各 种 扰 动 直 接 作 用 到 电 机 上 ，直 驱 永 磁 电 机 对 转 矩 波 动 、电 机 参 数 和 负 载 转 矩 变 化 的 敏 感 性 增 强 ，从 而 影 响 传 动 和 定 位 的 准 确 性 。对 于 系 统 控 制 ，机器人运行系统中的不利因素将直接作用到
0 引言
近来年,随着产业结构的转型与升级，机器人技 术 被 看 作 是 未 来 高 技 术 、新 兴 产 业 发 展 的 重 要 方 向 之 一 ，已经引起 了 科 学 界 与 学 术 界 的 高 度 重 视 [1]。 直 驱 永 磁 电 机 用 作 机 器 人 的 动 力 源 ，具 有 极 大 地 应 用 潜 力 ，也 成 为 了 近 年 来 研 究 的 热 点 之 一 。为了弥 补 传 统 机 器 人 因 减 速 器 而 存 在 传 动 间 隙 大 、齿 轮 磨 损 、维护频繁、机械噪声和效率低下等缺陷，研究人 员 提 出 了 具 有 效 率 高 、损 耗 低 控 制 精 度 高 和 安 装 维 护 方 便 等 优 势 的 机 器 人 用 直 驱 永 磁 电 机 ，优 化 了 传 动系统，显著提升了机器人的系统性能。