方春仁，杨文焕，吴 坚，谢 双

(上海理工大学，上海200093)

0 引 言

直线旋转电机具有直线运动、旋转运动和螺旋运动三种运动方式。由于它有多种运动状态，可以大大简化系统的机械结构，因此受到人们广泛的重视。

本文提出了一种新型混合式直线旋转步进电动机的结构，该电机旋转部分将永磁材料嵌入转子中间，直线部分定子段中间嵌入永磁材料。分析二自由度混合式步进电动机的电机结构，并分析在不同励磁电流下，电机旋转段和直线段的工作原理，依此工作原理为基础，建立电机的等效磁路网络模型，以一相绕组通电为例，对混合式步进电动机全网络进行了线性解析，进而计算电机的力移特性解析式。

1 新型电机结构及运行原理

这种新型混合式直线旋转步进电动机的定子段分为直线运动部分的定子段和旋转运动部分的定子段，如图1(a)、(b)所示;电机转子部分分为直线运动转子段和旋转运动转子段，如图1(c)、(d)所示。该电机定子和转子都是硅钢片按一定的方式叠压而成。

1.1 旋转运动的工作原理

电机旋转段的定子有8 个极，极身绕有线圈，极上有6 个小齿;转子由二段硅钢片及环形磁钢组成，硅钢片上均匀分布着50 个小齿，其中环形磁钢在二段硅钢片之间，磁钢采用轴向充磁，转子铁心上环绕有齿距和定子绕组相等的小齿，但二段转子齿相互错开半个齿位。电机旋转段剖面图如图2 所示。

图2 电机旋转段剖面

以四相单四拍通电顺序说明工作原理，为了表述方便，将旋转段电机展开为平面示意图，如图3 所示。……