CN107579639B - 一种耐高温永磁伺服电机 - Google Patents
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Abstract
一种耐高温永磁伺服电机，属于电机技术领域，包括电机外壳、励磁铁心、永磁体、励磁极、转子铁心、电枢铁心、电枢绕组和轴。其特征在于：所述转子铁心的轴向两侧分别有励磁铁心和电枢铁心；转子铁心的圆盘上有10个均布的扇形通孔；所述转子铁心的轴向两侧分别有励磁铁心和电枢铁心；励磁铁心朝向转子铁心的一侧依次固定有8个永磁体和8个凸出的励磁极。本发明的技术永磁体不在电枢绕组内侧，更便于水冷或风冷散热，因此可以适合较高的工作温度；且转子铁心惯量小，因此非常适合作为响应速度要求较高的伺服电机。
Description
技术领域
一种耐高温永磁伺服电机，属于电机技术领域。
背景技术
伺服电机可使控制速度、位置精度非常精确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，伺服电机在工业生产自动化领域中应用广泛。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大量应用。随着科技的进步，特别是稀土永磁材料的出现，永磁伺服电机能够满足了现代高性能伺服系统对高精度、宽调速范围、低速转矩大、稳定性好、快速动态响应的要求。
申请号为201210004968.2授权发明专利：Halbach永磁同步伺服电机包括定子，转子，定子铁心，转子铁心，Halbach结构的永磁体。相对于普通的永磁体结构，Halbach磁路结构的谐波含量少，气隙磁场正弦分布程度高使得定转子不需要采用斜槽或斜极结构，提高了电机的功率密度。还有申请号为201610593185.0的申请专利：一种同步交流伺服电机包括电机外壳，包括定子、转子、检测元件和电机轴。该发明的电机结构合理，成本低，通过定子的多边形结构有利于电机的散热，磁力分布均匀检测元件提供检测和反馈信号，提高了使用效率。
申请号为201310614755.6的授权专利：永磁伺服电机，包括两个弧形定子和永磁体该电机适用于类似弯刀机构的弧线运动机构位置和转速的精确控制。
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少，并提高导线电缆的使用寿命。
本申请提出的耐高温永磁电机的永磁体不在电枢绕组内侧，更便于水冷或风冷散热，因此可以适合较高的工作温度，克服了传统永磁电机在高温下性能下降的缺点。具有低定位转矩和低转动惯量的特性，本发明无需像传统电机那样采用分布式定子绕组，定子斜槽或转子永磁体斜极的办法，可以提高效率并降低成本。
发明内容
为了发明一种耐高温永磁伺服电机，承受高温运行环境，采取以下技术方案。
一种耐高温永磁伺服电机，包括电机外壳、励磁铁心、永磁体、励磁极、转子铁心、电枢铁心、电枢绕组和轴，其特征在于：呈圆盘状的转子铁心固定在轴上，转子铁心的圆盘上有10个均布的扇形通孔。
所述转子铁心的轴向两侧分别有励磁铁心和电枢铁心，皆为圆盘状的励磁铁心和电枢铁心都固定在电机外壳上，励磁铁心和电枢铁心的圆盘中心有穿过轴的孔。
励磁铁心朝向转子铁心的一侧依次均布固定8个永磁体和8个凸出的励磁极，永磁体的端面和励磁极的端面形状相同且皆呈扇形。
相邻2个永磁体组成一组永磁体，一组永磁体的充磁方向相同，相邻两组永磁体的充磁方向相反。
电枢铁心有8个向转子铁心一侧凸出的电枢极，电枢极呈扇形且与励磁极的尺寸一致；励磁定子极和电枢定子极在轴向上对齐；转子铁心上的扇形通孔的弧角度大于励磁极的弧角度。
如上所述的一种耐高温永磁伺服电机，其特征在于：每个电枢定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一组永磁体对面的电枢绕组的绕制方向相同；相邻两组永磁体对面的电枢绕组的绕制方向相反。
如上所述的一种耐高温永磁伺服电机，其特征在于：所述励磁定子铁心和电枢定子铁心由绕轴线卷绕的硅钢片进行线切割制成。
本发明的有益效果是：
1转子铁心只有一个带通孔的转盘，质量轻，转动惯量小，响应迅速；
2永磁体和电枢绕组易于散热，能适合高温运行环境。永磁体不在电枢绕组内侧，更便于水冷或风冷散热，因此可以适合较高的工作温度；且转子铁心惯量小；
3依据无刷直流电机原理工作，控制技术成熟；
4各相绕组完全隔离，永磁体和电枢绕组隔离，短路电流不会引起故障的传播，提高了可靠性；绕组为集中式绕组，内阻小，效率高；
5定转子导磁面积大，在同样饱和的磁密下，本申请的技术磁通量大，反电势高，电机功率大。
附图说明
图1是耐高温永磁伺服电机的纵剖图，其中1轴，2轴承，3电机外壳，4励磁铁心，5永磁体，6励磁极，7转子铁心，8电枢绕组，9电枢铁心；
图2是励磁极示意图。其中6励磁极；
图3是转子铁心示意图，其中1轴，7转子铁心；
图4是电枢极示意图，其中8电枢绕组，9电枢铁心；
图5是永磁体示意图，其中5永磁体。
具体实施方式
图1是耐高温永磁伺服电机的纵剖图，其中1轴，2轴承，3电机外壳，4励磁铁心，5永磁体，6励磁极，7转子铁心，8电枢绕组，9电枢铁心
一种耐高温永磁伺服电机，包括电机外壳、励磁铁心、永磁体、励磁极、转子铁心、电枢铁心、电枢绕组和轴，其特征在于：呈圆盘状的转子铁心固定在轴上，转子铁心的圆盘上有10个均布的扇形通孔。
所述转子铁心的轴向两侧分别有励磁铁心和电枢铁心，皆为圆盘状的励磁铁心和电枢铁心都固定在电机外壳上，励磁铁心和电枢铁心的圆盘中心有穿过轴的孔。
励磁铁心朝向转子铁心的一侧依次均布固定8个永磁体和8个凸出的励磁极，永磁体的端面和励磁极的端面形状相同且皆呈扇形。
相邻2个永磁体组成一组永磁体，一组永磁体的充磁方向相同，相邻两组永磁体的充磁方向相反。
电枢铁心有8个向转子铁心一侧凸出的电枢极，电枢极呈扇形且与励磁极的尺寸一致；励磁定子极和电枢定子极在轴向上对齐；转子铁心上的扇形通孔的弧角度大于励磁极的弧角度。
所述励磁定子铁心和电枢定子铁心由绕轴线卷绕的硅钢片进行线切割制成。
图2是励磁极示意图。其中6励磁极。励磁铁心朝向转子铁心的一侧依次均布固定8个永磁体和8个凸出的励磁极，永磁体的端面和励磁极的端面形状相同且皆呈扇形。
图3是转子铁心示意图，其中1轴，7转子铁心。呈圆盘状的转子铁心固定在轴上，转子铁心的圆盘上有10个均布的扇形通孔；
图4是电枢极示意图，其中8电枢绕组，9电枢铁心。电枢铁心有8个向转子铁心一侧凸出的电枢极，电枢极呈扇形且与励磁极的尺寸一致；励磁定子极和电枢定子极在轴向上对齐；转子铁心上的扇形通孔的弧角度大于励磁极的弧角度。每个电枢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。
图5是永磁体示意图，其中5永磁体。相邻2个永磁体组成一组永磁体，一组永磁体的充磁方向相同，相邻两组永磁体的充磁方向相反。
其工作原理是：由于本发明的永磁体和电枢极在轴向上对齐，因此当转子铁心能导磁的部分与电枢极对齐时，该电枢极匝链的磁阻最小、电枢绕组磁链最大；当转子铁心的扇形通孔对齐电枢极时，该电枢极匝链的磁阻最大、电枢绕组磁链最小。永磁体产生磁场，磁通经过各个定子铁心的定子轭部、定子齿部、空气隙、转子齿部、转子轭部形成闭合回路。
当转子铁心能导磁的部分逐渐靠近电枢极时，该相电枢绕组与永磁体的互感在增加；该相电枢绕组的自感也在增加。当转子铁心能导磁的部分脱离电枢极时，该相电枢绕组与永磁体的互感在增加；该相电枢绕组的自感也在增加。
由于本申请电机电枢绕组与永磁体的互感、电枢绕组匝链的磁链也在不断变化，因此如果移动转子铁心，则电枢绕组会产生感应电动势。这就是本申请电机作为发电机运行的原理。
本申请电机作为电动机运行时，给产生正的感应电动势的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生正的转矩；给产生负的感应电动势的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生负的转矩。
Claims (1)
1.一种耐高温永磁伺服电机，包括电机外壳、励磁铁心、永磁体、励磁极、转子铁心、电枢铁心、电枢绕组和轴，其特征在于：
呈圆盘状的转子铁心固定在轴上，转子铁心的圆盘上有10个均布的扇形通孔；
所述转子铁心的轴向两侧分别有励磁铁心和电枢铁心，皆为圆盘状的励磁铁心和电枢铁心都固定在电机外壳上，励磁铁心和电枢铁心的圆盘中心有穿过轴的孔；
励磁铁心朝向转子铁心的一侧依次均布固定8个永磁体和8个凸出的励磁极，永磁体的端面和励磁极的端面形状相同且皆呈扇形；
相邻2个永磁体组成一组永磁体，一组永磁体的充磁方向相同，相邻两组永磁体的充磁方向相反；
电枢铁心有8个向转子铁心一侧凸出的电枢极，电枢极的端面呈扇形且与励磁极的尺寸一致；
励磁定子极和电枢定子极在轴向上对齐；
转子铁心上的扇形通孔的弧角度大于励磁极的弧角度；
每个电枢定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一组永磁体对面的电枢绕组的绕制方向相同；相邻两组永磁体对面的电枢绕组的绕制方向相反；
所述励磁定子铁心和电枢定子铁心由绕轴线卷绕的硅钢片进行线切割制成。
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