CN204425165U - 一种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，包括机壳、定子、转子、转轴和轴承；定子铁芯包括多个定子叠片，各个定子叠片依次叠合在一起，各个定子叠片沿径向设有多条绕线片，各个定子叠片相应的绕线片叠置在一起构成绕线柱，定子线圈绕制在绕线柱上；转子包括多个转子叠片和多个磁桥，各个转子叠片依次叠合在一起，各个磁桥设置在转子叠片的外周向上，转子叠片上设置有多个透气栅格。由于转子由多个转子叠片构成，每个转子叠片均设有多个透气栅格，这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机价格较低、效率较高、平滑稳定性好、起动电流小，响应速度快、转子上无频率变化，无磁滞损耗、电磁噪音极小，对电网无电磁干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动机，尤其涉及一种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机。
背景技术
伺服电动机又称为执行电动机，在自控系统中作为执行元件，可将控制电信号转变为转轴的角位移或角速度，通过改变控制电信号的大小和极性，可改变电动机的转速大小和转向。
目前使用的交流伺服电动机包括交流异步伺服电动机和交流同步伺服电动机，这里主要针对交流同步伺服电动机，其中又包括同步永磁伺服电机和同步磁阻伺服电机，这两者的差别主要在于有无磁钢的设置。
众所周知，稀土永磁NdFeB是我国严格控制的战略资源，也是永磁电机所用磁钢的首选材料，目前的价格已经10倍以上的上涨。故通用的永磁同步伺服电机(PMSM)的缺点是成本太高，而且在高温运行时，永磁同步伺服电机(PMSM)有可能退磁，对于励磁调节，永磁同步伺服电机(PMSM)弱磁时无负载电流增加，高速运行下可能产生过电压。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机价格较低、效率较高、平滑稳定性好、起动电流小，响应速度快、转子上无频率变化，无磁滞损耗、电磁噪音极小，对电网无电磁干扰。采用的技术方案如下：
一种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，包括机壳、定子、转子、转轴和轴承，定子包括定子铁芯和定子线圈，定子安装在机壳的内侧壁上，转轴通过轴承安 装在机壳上，转子安装在轴承上并处于定子线圈所围成的内腔中，其特征是：所述定子铁芯包括多个定子叠片，各个定子叠片依次叠合在一起，各个定子叠片沿径向设有多条绕线片，各个定子叠片相应的绕线片叠置在一起构成绕线柱，所述定子线圈绕制在绕线柱上；所述转子包括多个转子叠片和多个磁桥，各个转子叠片依次叠合在一起，各个磁桥设置在转子叠片的外周向上，转子叠片上设置有多个透气栅格。
这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机的工作原理：与开关磁阻电机(SRM)的工作原理相同，遵循“磁阻最小原理”—磁通总要沿着磁阻最小(Rmin)的路径闭合，而这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机(SynRM)，当定子某相绕组通电时，所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力，试图使相近的转子极旋转到其轴线与该定子轴线对齐的位置，即是Rmin位置。由于转子由多个转子叠片构成，每个转子叠片均设有多个透气栅格，使得转子容易实现高速运转，转子发热量小，也可在高温下运行，空载试验的温升仅5～7℃；在相同功率和相同直径尺寸下，这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机比异步伺服电动机长度缩短50％，比永磁同步伺服电机(PMSM)则长25％，效率介于二者之间(约90％)，但随着功率增大，效率也增加；由于转子由多个转子叠片构成，每个转子叠片均设有多个透气栅格，能将定子磁极(如N极)的磁力线有方向的导向定子的另一磁极(如S极)形成磁回格，因而磁力线导通的面积大，效率相对较高；又因转子结构不存在开关磁阻电机(SRM)的凸极性，转动时的风损耗小，齿槽效应、脉动转矩极小，操作平滑稳定性好，且起动电流小，响应速度快、符合伺服电机的要求；此外，转子能自适应正弦波、方波、梯形波等电源驱动，转子上无频率变化，无磁滞损耗、电磁噪音极小，对电网无电磁干扰(EM1)。
作为本实用新型的优选方案，所述透气栅格由空气间隙和铁芯弧相间排列构成。
作为本实用新型进一步的优选方案，所述空气间隙包括八个弧形气隙单元、八个人字形气隙和八个一字形气隙；八个弧形气隙单元排列在转子叠片的内周向上；八个人字形气隙设置在弧形气隙单元的内侧，每个人字形气隙处于相邻两个弧形气隙单元之间；八个一字形气隙设置在人字形气隙的内侧，每个一字形气隙处于相邻两个人字形气隙之间。
作为本实用新型更进一步的优选方案，所述弧形气隙单元包括六个弧形气隙，六个弧形气隙自外到内依次排列。
作为本实用新型再更进一步的优选方案，所述六个弧形气隙中处于最内侧的弧形气隙的宽度较大，其它五个弧形气隙的宽度较小。
作为本实用新型的优选方案，所述转子叠片的内侧还开设有八个半圆孔。开设八个半圆孔能够减小漏磁，又减轻整体重量。
作为本实用新型的优选方案，还包括编码器，编码器安装在所述转轴的内端上。
作为本实用新型的优选方案，还包括冷却风扇，冷却风扇安装在所述机壳中，冷却风扇的位置与所述转子的位置相对应。
作为本实用新型的优选方案，还包括接线盒，接线盒安装在所述机壳的外侧壁上。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
由于转子由多个转子叠片构成，每个转子叠片均设有多个透气栅格，使得转子容易实现高速运转，转子发热量小，也可在高温下运行，空载试验的温升仅5～7℃；在相同功率和相同直径尺寸下，这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机比异步伺服电动机长度缩短50％，比永磁同步伺服电机(PMSM)则长25％，效率介于二者之间(约90％)，但随着功率增大，效率也增加；由于转子由多个转子叠片构成，每个转子叠片均设有多个透气栅格，能将定子磁极(如N极) 的磁力线有方向的导向定子的另一磁极(如S极)形成磁回格，因而磁力线导通的面积大，效率相对较高；又因转子结构不存在开关磁阻电机(SRM)的凸极性，转动时的风损耗小，齿槽效应、脉动转矩极小，操作平滑稳定性好，且起动电流小，响应速度快、符合伺服电机的要求；此外，转子能自适应正弦波、方波、梯形波等电源驱动，转子上无频率变化，无磁滞损耗、电磁噪音极小，对电网无电磁干扰(EM1)。
附图说明
图1是本实用新型优选实施方式的结构示意图；
图2是定子叠片的结构示意图；
图3是转子叠片的结构示意图；
图4是定子叠片与转子叠片的组合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和本实用新型的优选实施方式做进一步的说明。
如图1、图2、图3和图4所示，这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，包括机壳1、定子2、转子3、转轴4、轴承5、编码器6、冷却风扇7和接线盒8，定子2包括定子铁芯201和定子线圈202；定子2安装在机壳1的内侧壁上；转轴4通过轴承5安装在机壳1上；转子3安装在轴承5上并处于定子线圈202所围成的内腔中；编码器6安装在转轴4的内端上；冷却风扇7安装在机壳1中，冷却风扇7的位置与转子3的位置相对应；接线盒8安装在机壳1的外侧壁上；定子铁芯201包括多个定子叠片2011，各个定子叠片2011依次叠合在一起，各个定子叠片2011沿径向设有多条绕线片2012，各个定子叠片2011相应的绕线片2012叠置在一起构成绕线柱，定子线圈202绕制在绕线柱上；转子3包括多个转子叠片301和多个磁桥302，各个转子叠片301依次叠合在一起，各 个磁桥302设置在转子叠片301的外周向上，转子叠片301上设置有多个透气栅格303，转子叠片301的内侧开设有八个半圆孔304。
上述透气栅格303由空气间隙3031和铁芯弧3032相间排列构成；空气间隙3031包括八个弧形气隙单元30311、八个人字形气隙30312和八个一字形气隙30313；八个弧形气隙单元30311排列在转子叠片301的内周向上；八个人字形气隙30312设置在弧形气隙单元30311的内侧，每个人字形气隙30312处于相邻两个弧形气隙单元30311之间；八个一字形气隙30313设置在人字形气隙30312的内侧，每个一字形气隙30313处于相邻两个人字形气隙30312之间；弧形气隙单元30311包括六个弧形气隙，六个弧形气隙自外到内依次排列；六个弧形气隙中处于最内侧的弧形气隙的宽度较大，其它五个弧形气隙的宽度较小。
由于转子3由多个转子叠片301构成，每个转子叠片301均设有多个透气栅格303，使得转子3容易实现高速运转，转子3发热量小，也可在高温下运行，空载试验的温升仅5～7℃；在相同功率和相同直径尺寸下，这种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机比异步伺服电动机长度缩短50％，比永磁同步伺服电机(PMSM)则长25％，效率介于二者之间(约90％)，但随着功率增大，效率也增加；由于转子3由多个转子叠片301构成，每个转子叠片301均设有多个透气栅格303，能将定子2磁极(如N极)的磁力线有方向的导向定子2的另一磁极(如S极)形成磁回格，因而磁力线导通的面积大，效率相对较高；又因转子3结构不存在开关磁阻电机(SRM)的凸极性，转动时的风损耗小，齿槽效应、脉动转矩极小，操作平滑稳定性好，且起动电流小，响应速度快、符合伺服电机的要求；此外，转子3能自适应正弦波、方波、梯形波等电源驱动，转子3上无频率变化，无磁滞损耗、电磁噪音极小，对电网无电磁干扰(EM1)。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等 可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，包括机壳、定子、转子、转轴和轴承，定子包括定子铁芯和定子线圈，定子安装在机壳的内侧壁上，转轴通过轴承安装在机壳上，转子安装在轴承上并处于定子线圈所围成的内腔中，其特征是：所述定子铁芯包括多个定子叠片，各个定子叠片依次叠合在一起，各个定子叠片沿径向设有多条绕线片，各个定子叠片相应的绕线片叠置在一起构成绕线柱，所述定子线圈绕制在绕线柱上；所述转子包括多个转子叠片和多个磁桥，各个转子叠片依次叠合在一起，各个磁桥设置在转子叠片的外周向上，转子叠片上设置有多个透气栅格。
2.如权利要求1所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：所述透气栅格由空气间隙和铁芯弧相间排列构成。
3.如权利要求2所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：所述空气间隙包括八个弧形气隙单元、八个人字形气隙和八个一字形气隙；八个弧形气隙单元排列在转子叠片的内周向上；八个人字形气隙设置在弧形气隙单元的内侧，每个人字形气隙处于相邻两个弧形气隙单元之间；八个一字形气隙设置在人字形气隙的内侧，每个一字形气隙处于相邻两个人字形气隙之间。
4.如权利要求3所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：所述弧形气隙单元包括六个弧形气隙，六个弧形气隙自外到内依次排列。
5.如权利要求4所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：所述六个弧形气隙中处于最内侧的弧形气隙的宽度较大，其它五个弧形气隙的宽度较小。
6.如权利要求1所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：所述转子叠片的内侧还开设有八个半圆孔。
7.如权利要求1所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：还包括编码器，编码器安装在所述转轴的内端上。
8.如权利要求1所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：还包括冷却风扇，冷却风扇安装在所述机壳中，冷却风扇的位置与所述转子的位置相对应。
9.如权利要求1所述的新型无磁钢同步磁阻伺服电动机，其特征是：还包括接线盒，接线盒安装在所述机壳的外侧壁上。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105978186A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-09-28 | 上海电机学院 | 一种永磁伺服电动机 |
| CN112989509A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 杭州电子科技大学 | 用于优化电动汽车nvh性能的转子及其优化方法 |
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