两相混合式步进电机转矩脉动最小化研究*

黄知超，王文博，朱芳来

(1.桂林电子科技大学机电工程学院，广西 桂林 541004； 2. 同济大学电子与信息工程学院，上海 200092)

0 引言

混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点[1]，能根据接收到的电脉冲信号转换为相对应的角位移。随着步进电机相数的增加，其步进角,变小，精度就会提高，由于具有噪音低、效率高、高速停止等优点，常被用在医疗器械、家用机器人等高性能设备中。然而，由于转子本身具有磁性，所以定子绕组即使不通电，定子绕组和转子磁钢相互作用也会产生齿槽转矩。当产生的齿槽转矩过大时就会影响到电机的速度控制，会造成起动电流过大、转矩裕度减小等，因此齿槽转矩的大小是衡量混合式步进电机性能的一项重要指标[2]。

张泽豫等[3]通过优化后的转子表面辅助槽结构，可以有效降低内置式永磁同步电机的齿槽转矩。Chan-Bae Park等[4]通过利用极片倾斜的方法来改善永磁同步电机的齿槽转矩特性。Myung Soo Shin等[5]提出采用随机优化的方法降低电机齿槽转矩，通过调整定子齿距来减小所产生的齿槽转矩，从而减小速度波动。董丹阳等[6]通过在转子齿顶开设辅助槽，并通过有限元分析对辅助槽的槽数、间距等进行分析优化，进而减小转矩脉动。谈书志等[7]通过将槽口偏移适当的角度来抵消齿槽转矩中的谐波，从而减小永磁电机转矩脉动。1987年日本学者首次提出干扰观测器(DOB)[8]的概念，不久被Umeno T和Hori Y改进并运用到电机的控制中。干扰观测器的基本思路是将在控制过程中存在的外部干扰等效补偿到控制输入端。……