[发明专利]一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组

说明书

本发明提供了一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组，每套并联绕组支路可以与转子构成M/L槽，B极单元电机，可以实现L套并联支路独立运行。每个并联支路在永磁伺服电机定子圆周均匀分布，削弱由不对称气隙磁场在电机并联支路内形成短路电流而引起的电机过热和转矩波动。假设永磁同步伺服电机的旋转频率为f赫兹，相比现有的分段式并联绕组，相同L路并联时，本方案由不对称气隙磁场在电机并联支路内形成的短路电压存在时间为(L‑1)/(M*f)秒，而现有的分段式并联支路由不对称气隙磁场形成的短路电压存在时间为(L‑1)/(L*f)秒，由于M是电机定子槽数大于电机的并联路数，所以本方案的短路电压存在时间是现有的分段式并联绕组的L/M倍，对电机的影响较小。

技术领域

本发明涉及永磁伺服电机，尤其涉及定子绕组。

背景技术

永磁电机是电能和机械能互相转换的一种设备，它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于永磁转子形成旋转扭矩，将电能转换为机械能。也可以由外部动能带动永磁转子旋转，旋转磁场在线圈感应电压，通过供电回路对外提供电能。永磁电机主要由定子与永磁转子组成。

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的电机，是一种电机变速装置，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，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压低等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。永磁伺服电机是永磁电机和伺服电机的结合，具有高功率密度、低机电时间常数、控制线性度高等特性，综合了两种类型电机的优点。

目前，永磁伺服电机通过调整定子绕线匝数、等效线径和并联路数等调整电机性能。在调整定子绕线匝数时经常出现分数匝数的情况，这种情况简易的解决方法为增加定子绕线并联路数，现有的并联方案为直接将定子绕线均分为L联绕组，而后按电势叠加并联原理连接L个线圈头和L个线圈尾，这种解决方案适用于对称转子磁极的情况，但依然会受到由于工艺问题导致的不对称气隙磁场影响，导致永磁伺服电机在低速运行状态下出现转矩波动，转矩丢失情况。而且面对不对称转子磁极时，这种低速不良的情况更为严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组绕线方案，它将定子绕组并联支路对称分布于定子圆周削弱不对称气隙磁场对永磁伺服电机的低速性能的影响。

该方案将永磁伺服电机圆周均分为L个依次错位一个槽的单元电机并联运行，由于单独单元电机具有独立运行能力，因此可以在至少一套绕组有效的情况下实现永磁伺服电机短时间满功率和长时间降功率运行。

该方案通过并联可以实现分数匝数，有利于永磁伺服电机的反电动势调节，尤其是大功率永磁伺服电机的反电动势调节。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组，包括：电机定子、电机绕组，电机转子和控制器；

所述的控制器控制电机的运行，所述的电机定子包含M个槽，所述的M个槽沿着电机定子的周向均匀分布；所述的电机绕组有L个3套为一组的线圈；

所述的线圈嵌在所述的电机定子的所述的M个槽中；在所述M中的三个槽标记为F1、F2、F3；所述的3套为一组的线圈依次从所述的F1、F2、F3嵌入所述的M个槽中，所述的3套为一组的线圈的每一套绕组占用M/(3*L)个槽，所述的3套为一组的线圈在槽中的电流形成沿所述的电机定子圆周的依次交错分布的所述的B个的相反的电流流向；

所述L个3套为一组的线圈，第一组线圈从所述的F1槽开始嵌入所述的电机定子的槽中，第二组线圈从F1+1槽开始嵌入所述的电机定子的槽中，以此规律，第L组线圈从F1+L-1槽开始嵌入所述的电机定子的槽中；所述的电机转子有B个磁极，所述的B个磁极按N、S磁极极性依次在所述的电机转子圆周分布。