赵传放 蒋伟 杨恒

摘要：提出了将外转子开关磁阻电机用作机器人关节电机的方案，分析了机器人关节电机的性能需求及开关磁阻电机应用的可行性。通过仿真实验，得出了一种能够获得较大转矩的电机本体设计参数，并提出了一种共享开关管的开关磁阻电机不对称半桥结构的功率变换器拓扑结构，可降低转矩脉动。

关键词：机器人关节;外转子开关磁阻电机;功率变换器

0 引言

机器人关节作为机器人的重要执行机构，其性能优劣对机器人的动态性能和对恶劣环境的适应性有着重要影响。一般来说，机器人关节需要满足以下性能要求：结构坚固，可靠性高，动态性能好，对恶劣环境的适应性强，能够长时间在恶劣环境下连续工作，能够实现平滑调速，调速范围宽等。

本文提出了将外转子开关磁阻电机（OSRM）用作机器人关节电机的方法，并提供了电机设计方案。通过仿真，优化了电机性能，使其能够获得设计转矩。针对提出的电机设计方案，提出了一种共享开关管的开关磁阻电机不对称半桥功率变换器拓扑结构和一种励磁模式流程控制方法，用于进一步优化开关磁阻电机调速系统的性能，减少电机运行时产生的转矩脉动。

1 外转子开关磁阻电机理论基础

外转子开关磁阻电机就是将传统结构的开关磁阻电机的定子和转子的位置对调，定子在内，转子在外。这种结构的优点是在电机转速相同时，电机力臂大于SRM（开关磁阻电机），从而能产生更大的力矩。……