吴 涛,过希文,2,3,王群京,2,3,李 建,宫能伟

(1.安徽大学 电气工程与自动化学院,安徽 合肥 230601；2.高节能电机及控制技术国家地方联合工程实验室,安徽 合肥 230601；3.教育部电能质量研究中心,安徽 合肥 230601)

0 引 言

随着现代工业技术的不断发展,多自由度运动装置在工业生产、航空航天等高精度领域得到了较为广泛的应用。长期以来,为了完成复杂的多自由度运动,这种装置均是由多个传统的单自由度电机与传统的机械传动机构结合构成,这种结构通常使得整个系统过于庞大,驱动效率低且控制精度差,限制了工业生产的发展。

在上述背景下,国内外专家学者门研究设计了多种能够实现空间多维运动的多自由度电机。其中,永磁球形电机一经提出,便受到了国内外学者的广泛关注。永磁球形电机具有结构简单、体积小且控制效率高等特点。这使其在机器人关节、三维空间运动和航空航天等领域有着广阔的应用前景[1～3]。

由于永磁球形电机结构的特殊性,其控制系统远比传统电机更加复杂。而其转子体的姿态检测技术是实现永磁球形电机闭环控制系统的关键要素之一。目前应用在永磁球形电机上的姿态检测技术主要包括机器视觉姿态检测方法[4～7]、霍尔元件姿态检测方法[8～10]和基于微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)传感器的姿态检测方法[11,12]。一方面,机器视觉检测装置过于庞大、结构冗余,不便于实际应用。霍尔元件测量方法易受外界磁场干扰,检测性能保障度不高。……