[实用新型]一类新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机

说明书

技术领域

本实用新型属于感应电机技术领域，涉及到交流感应伺服电机，特别涉及到一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机。

背景技术

伺服电机是机电能量转换的电磁机械装置，其主要特征是这种电机的输出扭矩或速度可以被快速精确地控制。根据使用要求和电源的不同，可分为直流伺服电机、交流同步伺服电机和交流感应伺服电机等。

直流伺服电机具有调速性好、启动转矩大和控制系统简单的优点，但结构复杂、制造成本高、维护费用高、可靠性差。

交流同步伺服电机结构型式有两种:一是交流永磁同步伺服电机，转子采用永磁材料产生高密度永磁场，但需要短缺的稀土资源；二是交流绕线转子同步伺服电机，转子通过励磁产生磁场，但需要外加励磁电源，通过滑环引入电流，所以结构复杂，制造成本高、维护费用高。

交流感应伺服电机也被称为交流异步伺服电机，结构简单，制造方便，运行可靠，最大的缺陷是控制器复杂、低速扭矩特性差、控制精度低。

本实用新型公开了一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机。其中恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机是回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的变形型式。这一类新型电机不采用一般交流伺服电机的旋转磁场或行波磁场原理，其主要优点是：没有滑环等易损件，维护费用低；定子(初级)绕线和结构简单，转子(次级)不采用永磁材料，因此不需要稀土等高昂短缺资源，制造成本低；采用交流电源供电，电源可工作在固定频率上，仅通过调节电源电压，就能实现电机要求的精确扭矩输出或力输出；控制系统不采用现在交流感应伺服电机的矢量控制原理，且由于电机工作时采用固定频率电源供电，电机控制系统类似于直流伺服电机控制系统，设计简单。

本实用新型公开的回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，至今国内外未见任何相关报道、文献和专利发表。

实用新型内容

为了解决目前伺服电机或结构复杂、维护费用高、可靠性差；或需要稀土等短缺资源、制造成本高；或调速性能差、控制系统复杂等问题，本实用新型公开了一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案如下：

本实用新型公开的一类基于全新设计原理的、新型恒力恒扭矩均匀磁场感应伺服电机，包括回转式新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机和新型恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机，它们基于相同的原理。其中恒输出力均匀磁场感应直线伺服电机是回转式恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的演变形式。下面首先详细阐述新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机的技术方案。

本实用新型公开的新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机，属于回转式电机，其特征是：电机由N个独立的电机单元、轴、轴承、端盖及冷却系统组成。其中每个独立电机单元通过单相交变电流供电，这些单元的供电电压大小相等，但电压相位成等差数列，公差为360度/N或180度/N。理论上实现恒扭矩输出要求N大于等于3，例如令公差为360度/N，则当N＝3时，3个独立电机单元的交流供电电压相位分别为0度、120度和240度，与目前三相交流供电的电压相位一致。然而，当N＝4时，4个独立电机单元交流供电电压相位分别为0度、90度、180度和270度，但其中电压相位为0度和180度的两个独立电机单元输出特性相同，90度和270度的两个独立电机单元输出特性相同，所以输出特性相同的两个独立电机单元供电电源可简单地通过交换接线来实现，这样N＝4时的电机也可退化为采用两个独立电机单元的结构型式。因此，本实用新型公开的新型恒输出扭矩均匀磁场感应伺服电机结构型式上包括两个以上独立电机单元的情况。

每个独立电机单元结构相同，主要包括定子和转子两部分。

其中，定子由定子外壳、定子导磁硅钢、定子励磁绕组线圈组成。定子导磁硅钢由硅钢片叠合而成，形状是开有环槽的圆环柱。定子励磁绕组线圈类似多层螺线管型式，安装在定子导磁硅钢的环槽中。定子外壳和定子导磁硅钢固连，电机工作时保持固定不动。