Modelling and parametric design of a pneumatic soft stepper motor
Modelling and parametric design of a pneumatic soft stepper motor
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气动软步进电机的建模与参数化设计
DOI：
10.1016/j.ijmecsci.2019.105019
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发表时间：
2019-10
影响因子：
7.3
通讯作者：
Yanqiong Fei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiangbei Wang;Yanqiong Fei
本文介绍了气动软步进电机 (PSSM) 的基于模型的设计。该电机的灵感来自于传统的电磁步进电机和汪克尔转子发动机，利用了极差和压力偏心的原理。它是通过定子内周软室依次充气和放气，对转子齿施加偏心压力，从而产生旋转扭矩。根据驱动和负载扭矩的平衡，构建开关相空间 (SPS) 模型来描述 PSSM 的旋转行为。基于该模型，讨论了考虑电机在不同驱动方式（波浪驱动、半步驱动和全步驱动）和不同充气压力下的扭矩和速度特性的参数设计。此外，基于模型的设计规则通过有限元模拟得到验证。
This paper presents model-based design of a Pneumatic Soft Stepper Motor (PSSM). This motor is inspired by the conventional electromagnetic stepper motors and the Wankel rotary engines, leveraging the principles of pole difference and pressure eccentricity. It is actuated by sequential inflation and deflation of the soft chambers on inner circumference of the stator to apply eccentric pressure on teeth of the rotor, and thus to produce the rotation torque. From equilibrium of the drive and load torques, the Switching Phase Space (SPS) model is constructed to describe rotation behaviors of the PSSM. Based on the model, the parameter design is discussed when considering the torque and speed characteristics of the motor in different drive modes (wave-drive, half-step and full-step drives) and with different inflating pressures. Furthermore, the model-based design rules are verified by FEM simulations.
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