CN216929700U - 一种定子及永磁同步伺服电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定子及永磁同步伺服电机，属于电机技术领域，以解决控制器谐波的耦合作用，产生高次谐波和低次谐波，使得电机磁场不均匀，增加了电机的转矩脉动，会产生较大的电磁噪声，还会使得电机的损耗增加的问题。本实用新型一种定子，所述定子上设有U、V、W三相绕组，三相所述绕组输入端接入有降谐波电路，所述降谐波电路用于滤掉电机运转时的高次和低次谐波。本实用新型在电机三相绕组的接入端接入降谐波电路，可滤掉控制器出线端的高次和低次谐波，使得电机磁场不受谐波影响，可以提高电机磁场的均匀度，提高磁场圆度，降低电机的谐波损耗，提高电机的效率，降低电机的电磁噪声。

Description

一种定子及永磁同步伺服电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种定子及永磁同步伺服电机。

背景技术

目前永磁伺服电机具有效率高、集成度高等特点，被各行各业广泛应用。但是由于电机控制过程中控制器(伺服驱动器)的谐波扰动影响，使得永磁电机磁场非正弦分布加上齿槽气隙变化影响，直接影响电机的稳定运行，由于控制器谐波的耦合作用，产生高次谐波和低次谐波，使得电机磁场不均匀，增加了电机的转矩脉动，会产生较大的电磁噪声，还会使得电机的损耗增加，降低了电机的效率。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型公开了一种定子及永磁同步伺服电机，用以解决控制器谐波的耦合作用，产生高次谐波和低次谐波，使得电机磁场不均匀，增加了电机的转矩脉动，会产生较大的电磁噪声，还会使得电机的损耗增加的问题。

本实用新型为实现上述的目标，采用的技术方案是：

本实用新型第一方面公开了一种定子，所述定子上设有U、V、W三相绕组，三相所述绕组输入端接入有降谐波电路，所述降谐波电路用于滤掉电机运转时的高次和低次谐波。

进一步，每相绕组输入端串联有电感线圈，任意两相所述绕组的输入端之间电连接有并联的滤波电容和电阻，与每相所述绕组串联的电感线圈和任意两相所述绕组之间并联的滤波电容和电阻形成所述降谐波电路。

进一步，所述定子的轭部设有沿着所述定子径向延伸的电感铁芯，所述电感铁芯的数量为3n个，n为大于等于1的整数，每个所述电感铁芯上缠绕有电感线圈，所述定子上与所述电感铁芯对应的位置设有隔磁槽，所述隔磁槽用于阻断电感线圈与所述绕组的磁路。

进一步，所述电感铁芯位于所述定子的轭部内侧并沿着所述定子的中心延伸，且所述电感铁芯位于所述定子的齿槽内，所述电感线圈沿所述定子周向方向的两侧分别设有隔磁齿，所述隔磁齿连接在所述定子的轭部上。

进一步，所述定子的轭部外圆周上设有3n组沿着所述定子径向方向延伸的豁口，n为大于等于1的整数，每组豁口的数量为两个，所述定子的轭部在每一组所述豁口之间形成所述电感铁芯。

进一步，三相所述绕组各自串联的电感线圈的数量和感抗均相等，任意两相与两相所述绕组之间并联的滤波电容和电阻的数量相等，其所述滤波电容的容值均相等，其所述电阻的阻值也均相等。

进一步，所述电感铁芯的高度H2小于所述电感铁芯H1的高度，即H2<H1。

进一步，所述电感铁芯的长度W2小于所述齿部的长度W1，即W2<W1。

进一步，任一所述电感线圈的感抗L满足：

其中，其中U为电源电压，P_N为电机输出功率，K为常数。

进一步，所述常数K满足：0.2≤K≤0.6。

进一步，所述电感铁芯沿着所述定子圆周方向均匀布置。

本实用新型第二方面公开了一种永磁同步伺服电机，包括第一方面所述的一种定子。

有益效果：本实用新型在电机三相绕组的接入端接入降谐波电路，可滤掉控制器出线端的高次和低次谐波，使得电机磁场不受谐波影响，可以提高电机磁场的均匀度，提高磁场圆度，降低电机的谐波损耗，提高电机的效率，降低电机的电磁噪声。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本实用新型公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本实用新型公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了实施例1定子的轴测图；

图2示出了实施例1定子的主视图；

图3示出了实施例1定子的侧视图；

图4示出了实施例1中谐波电路与三相绕组连接的示意图；

图5a示出了实施例1中第一种隔磁槽的结构；

图5b示出了实施例1中第二种隔磁槽的结构；

图5c示出了实施例1中第三种隔磁槽的结构；

图5d示出可实施例1中第四种隔磁槽的结构；

图6示出了实施例1中第一种谐波电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

为进一步阐述本实用新型中的技术方案，现结合图1-图6，提供了如下具体实施例。

实施例1

在本实施例中提供了一种定子，如图1-图4所示，所述定子上设有U、V、W三相绕组，每相绕组缠绕在定子的齿部a，三相所述绕组输入端接入有降谐波电路10，所述降谐波电路10用于滤掉电机运转时的高次和低次谐波。

如图4所示，每相绕组输入端串联有电感线圈11，任意两相所述绕组的输入端之间电连接有并联的滤波电容12和电阻13，与每相所述绕组串联的电感线圈11和任意两相所述绕组之间并联的滤波电容12和电阻13形成所述降谐波电路10。

进一步，如图1-图3所示，所述定子的轭部设有沿着所述定子径向延伸的电感铁芯20，所述电感铁芯20的数量为3n个，n为大于等于1的整数，每个所述电感铁芯20上缠绕有电感线圈11，所述定子上与所述电感铁芯20对应的位置设有隔磁槽c，所述隔磁槽c用于阻断电感线圈11与所述绕组的磁路，防止电感线圈11的磁路与所述绕组的磁路发生耦合，保证定子内的磁场分别的均匀度。

在本实施例的一个实施方式中，所述电感铁芯20位于所述定子的轭部a内侧并沿着所述定子的中心延伸，且所述电感铁芯20位于所述定子的齿槽内，所述电感线圈11沿所述定子周向方向的两侧分别设有隔磁齿30，所述隔磁齿30连接在所述定子的轭部a上。所述电感铁芯20位于所述定子的轭部a内侧，所述隔磁槽c的结构可以有多种，本实施例例举了三种隔磁槽c的布置方式，如图5a所示，隔磁槽c为长槽，其中一个长槽与所述电感铁芯20延伸方向垂直，布置在定子的轭部b，在长槽的两侧还分布有两个长度比所述长槽较短的短长槽，短长槽的位置与所述隔磁齿30的位置相对应，且端长槽的延伸方向与所述隔磁齿30方向相同。隔磁槽c的结构还可为图5b的结构，隔磁槽c为腰型槽，沿着所述定子的圆周方向延伸，设置的定子的轭部a，隔磁槽c的位置与所述隔磁齿30的位置相对应。如图5c所示，隔磁槽c在所述电感铁芯20的端部形成豁口，豁口的长度方向与所述电感铁芯20的延伸方向相同，并在定在的轭部设置三个圆形的隔磁槽c，其中一个圆形的隔磁槽c位于定子的轭部a并与电感铁芯20的位置相对应，另外两个圆形的隔磁槽c分布中所述一个圆形的隔磁槽c的两侧，并与所述线圈槽的位置相对应。隔磁槽c的形状也可以为方向等其它形状，在此不一一例举。

在一个实施方式中，所述定子的轭部外圆周上设有3n组沿着所述定子径向方向延伸的豁口g，n为大于等于1的整数，每组豁口g的数量为两个，所述定子的轭部在每一组所述豁口g之间形成所述电感铁芯20。所述电感铁芯20上的隔磁槽c的结构如图5d所示，隔磁槽c为两个腰型槽，相对所述电感铁芯20对称，所述腰型槽朝着所述豁口的方向弯曲，每个腰型槽与每个豁口g的位置相对应，且腰型槽的延伸长度大于所述豁口g的最大宽度，可起到阻断电感铁芯20的磁路的作用，防止与绕组的磁路耦合，由于电感铁芯20并设置在于定子的齿部相反的一侧，因此并没有设置隔磁齿30。

所述隔磁齿30连接在所述定子的轭部b上，两个隔磁齿30分别与电感铁芯20之间形成容纳电感线圈11的线圈槽。电感线圈11具有隔交流通直流的特性，可以过滤掉控制器输出端的高次谐波，同时，任意两相绕组之间电连接的电容，可以起到过滤低次谐波的作用，可以过滤掉控制器输出端的低次谐波。

进一步，三相所述绕组各自串联的电感线圈11的数量和感抗均相等，任意两相与两相所述绕组之间并联的滤波电容12和电阻13的数量相等，其所述滤波电容12的容值均相等，其所述电阻13的阻值也均相等，以保证定子的磁路分布均匀。其中U相绕组与V相绕组之间并联的滤波电容12可以为1个，U相绕组与W相绕组之间以及W相绕组与V相绕组之间并联的滤波电容12也要保证与U相绕组和V相绕组之间的滤波电容12的数量相等，阻值相等，两相与两相绕组之间的电阻数量相等和阻值也要保证相等。如图6所示，所述降谐波电路10中三个电感线圈11(分别为图中L1、L2和L3)并联，相邻两个电感线圈11之间并联两个电容(分别为图中C1和C2，C3和C4，C5和C6)和一个电阻(分别为图中R1-R3)，所述降谐波电路10也可以采用图4所示的连接方式，即相邻两个电感线圈11之间并联两个电容(分别为图中C1-C3)和一个电阻(分别为图中R1-R3)。

本实施例中定子上的三相绕组可以有多种接线形式，具体接线形式与现有技术中相同，在此不再赘述。

为进一步避免电感铁芯的磁场对定子内部磁场的影响，所述电感铁芯的高度H2小于所述电感铁芯H1的高度，即H2<H1。所述电感铁芯的长度W2小于所述齿部的长度W1，即W2<W1。

具体的，任一所述电感线圈的感抗L满足：

其中，其中U为电源电压，P_N为电机输出功率，K为常数。

所述常数K满足：0.2≤K≤0.6，通过上述公式及常数K的限定，可以滤掉高次谐波。

所述电感铁芯沿着所述定子圆周方向均匀布置。

实施例2

本实用新型提供了一种永磁同步伺服电机，包括实施例1所述的一种定子。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (11)

1.一种定子，所述定子上设有U、V、W三相绕组，每相绕组缠绕在定子的齿部，其特征在于，三相所述绕组输入端接入有降谐波电路，所述降谐波电路用于滤掉电机运转时的高次和低次谐波；

每相绕组输入端串联有电感线圈，任意两相所述绕组的输入端之间电连接有并联的滤波电容和电阻，与每相所述绕组串联的电感线圈和任意两相所述绕组之间并联的滤波电容和电阻形成所述降谐波电路。

2.如权利要求1所述的一种定子，其特征在于，所述定子的轭部设有沿着所述定子径向延伸的电感铁芯，所述电感铁芯的数量为3n个，n为大于等于1的整数，每个所述电感铁芯上缠绕有电感线圈，所述定子上与所述电感铁芯对应的位置设有隔磁槽，所述隔磁槽用于阻断电感线圈与所述绕组的磁路。

3.如权利要求2所述的一种定子，其特征在于，所述电感铁芯位于所述定子的轭部内侧并沿着所述定子的中心延伸，且所述电感铁芯位于所述定子的齿槽内，所述电感线圈沿所述定子周向方向的两侧分别设有隔磁齿，所述隔磁齿连接在所述定子的轭部上。

4.如权利要求2所述的一种定子，其特征在于，所述定子的轭部外圆周上设有3n组沿着所述定子径向方向延伸的豁口，n为大于等于1的整数，每组豁口的数量为两个，所述定子的轭部在每一组所述豁口之间形成所述电感铁芯。

5.如权利要求2所述的一种定子，其特征在于，三相所述绕组各自串联的电感线圈的数量和感抗均相等，任意两相与两相所述绕组之间并联的滤波电容和电阻的数量相等，其所述滤波电容的容值均相等，其所述电阻的阻值也均相等。

6.如权利要求2-5任一所述的一种定子，其特征在于，所述电感铁芯的高度H2小于所述电感铁芯H1的高度，即H2<H1。

7.如权利要求2-5任一所述的一种定子，其特征在于，所述电感铁芯的长度W2小于所述齿部的长度W1，即W2<W1。

8.如权利要求2-5任一所述的一种定子，其特征在于，任一所述电感线圈的感抗L满足：

其中，其中U为电源电压，P_N为电机输出功率，K为常数。

9.如权利要求8所述的一种定子，其特征在于，所述常数K满足：0.2≤K≤0.6。

10.如权利要求2-5任一所述的一种定子，其特征在于，所述电感铁芯沿着所述定子圆周方向均匀布置。

11.一种永磁同步伺服电机，其特征在于，包括权利要求1-10任一所述的一种定子。

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