[发明专利]一种混合励磁伺服电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合励磁伺服电机，属于特种电机技术领域。

背景技术

伺服电机可使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，其在工业生产自动化领域中的应用广泛。在伺服电机发展早期，直流电机以其良好的可控性成为主要的伺服电机种类，在机床等多种伺服系统中得到大量应用。但随着科技的进步，特别是稀土永磁材料的出现，永磁交流伺服电机能够满足了现代髙性能伺服系统对高精度、宽调速范围、低速大转矩、稳定性好、快速动态响应的要求。混合励磁不但具有永磁电机的所有优点，而且能够克服永磁电机磁场控制困难缺陷。因此，混合励磁伺服电机优良的性能与现代驱动控制技术和高精度传感器技术结合，组成了现代最优异的伺服系统，将成为现代高性能伺服系统的主流及发展方向。

目前，关于伺服电机的研究主要是以其控制方法和性能测试方法为主。例如申请号为201610731573.0的专利申请：一种伺服电机控制方法，公开了一种伺服电机控制方法,能够解决现有伺服电机存在由于设置转矩限制值过大导致驱动的机械部件损坏、生产成本高的问题。还有申请号为201610968476.3的专利申请：一种交流伺服电机的速度检测方法及系统，公开了一种交流伺服电机的速度检测方法，能够在电机低速运转时,提高系统的检测精度,获得理想的速度特性和伺服性能。

另外，也有一些相关专利文献是关于伺服电机本体的设计，例如申请号为201610533985.3的专利申请：一种伺服电机的转子及该伺服电机，该发明能够使得现有伺服电机结构的轴向缩短、整体结构紧凑,同时使得连接的导线电缆对伺服机构的阻力矩减小,并提高导线电缆的使用寿命。

在此基础上，发明人对多相双凸极电机的极数和极弧系数进行了深入的研究，在《中国电机工程学报》2015年第七期发表了“多相电励磁双凸极发电机极数与极弧系数研究”的学术论文，指出定子极数和转子极数之比应为m/(m+1)或m/(m-1)。

作为已有技术，传统的双凸极电机具有较大的转矩脉动，其换向转矩脉动产生的原理可见《中国电机工程学报》2011年第27期论文“基于半桥变换器的电励磁双凸极电机角度优化控制策略”。随着研究的深入，发明人发现前期提出的技术仍旧存在较大的换向转矩脉动，因此急需研究一种换向转矩脉动较小的高可靠性伺服电机。

基于此，本发明提出一种反电势为正弦波的电机以减小换向转矩脉动，同时具备多相绕组以提高系统的可靠性。本发明的技术突破了原有双凸极电机极数之比应为m/(m+1)或m/(m-1)这一技术偏见，因此具有创造性。

发明内容

所要解决的技术问题：提供一种磁场容易控制、工作可靠、转矩脉动较小的混合励磁伺服电机。

为了实现以上功能，本发明采取的技术方案是：

一种混合励磁伺服电机，为内转子结构，包括定子铁心、转子铁心、励磁绕组、电枢绕组、永磁体和轴，其特征在于：

所述转子铁心固定在轴上，转子铁心上有10个均布的凸形转子极；

所述定子铁心有12个凸形的定子极，12个定子极分为6对平行定子极，一对平行定子极上的两个定子极的中心线互相平行；

每一对平行定子极的两个定子极之间有电枢槽，相邻两对平行定子极之间有励磁槽；

所述励磁槽槽深大于电枢槽，励磁槽在槽的底部有沿圆周凹进的凹陷，使励磁槽底部宽度大于槽口宽度；

每一对平行定子极上绕有励磁绕组，相邻励磁绕组的绕制方向相反；励磁绕组位于励磁槽的底部；

每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，相邻电枢绕组的绕制方向相反；电枢绕组位于励磁槽和电枢槽的槽口；

每一对平行定子极的两个定子极的轭部嵌有切向充磁的永磁体，相邻永磁体的充磁方向相反；所述永磁体在径向的长度小于一对平行定子极定子轭部的厚度。

如上所述的一种混合励磁伺服电机，其特征在于：励磁槽内的电枢绕组和励磁绕组之间设置有绝缘隔板。

如上所述的一种混合励磁伺服电机，其特征在于：转子极为斜极结构。

如上所述的一种混合励磁伺服电机，其特征在于：沿圆周方向的电枢绕组依次为A相电枢绕组、X相电枢绕组、B相电枢绕组、Y相电枢绕组、C相电枢绕组、Z相电枢绕组、A相电枢绕组、X相电枢绕组、B相电枢绕组、Y相电枢绕组、C相电枢绕组和Z相电枢绕组，电枢绕组依据相位不同分为六相；六相电枢绕组分为两个三角形连接的三相绕组。