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永磁伺服电机的电磁结构分析

  日期:2015-05-05  浏览:59

导读

关于永磁伺服电机的电磁结构最近通过互联网查阅和了解了新型伺服电机的电磁结构原理。记得一年半以前曾定性地推演过在国外大厂已日渐流行流行的12槽10极电机的转定子间齿槽和磁极的对应关系,然而由于当时不熟悉分数槽永磁电机的设计理论,而且发现几乎所有的编码器制造商提供的带UVW换相信号的增量式编码器都没有5对极的,因此只是简单地认为12槽10极新型电磁结构的电机是对传统整数槽电机电磁结构的颠覆,而且具有体积效率高,闭合磁路短,定位力矩小,推力波动低等优点。

  关于永磁伺服电机的电磁结构最近通过互联网查阅和了解了新型伺服电机的电磁结构原理。记得一年半以前曾定性地推演过在国外大厂已日渐流行流行的12槽10极电机的转定子间齿槽和磁极的对应关系,然而由于当时不熟悉分数槽永磁电机的设计理论,而且发现几乎所有的编码器制造商提供的带UVW换相信号的增量式编码器都没有5对极的,因此只是简单地认为12槽10极新型电磁结构的电机是对传统整数槽电机电磁结构的颠覆,而且具有体积效率高,闭合磁路短,定位力矩小,推力波动低等优点。

  后来发现早在1999年前后问世的三菱J2系列伺服竟然采用9槽8极电机,对其电磁原理百思不得其解,毕竟思维的出发点还是限制在传统的整数槽磁极布置的框框下,不明白在磁极必须成对出现的前提下,如果是9槽6极很好理解,而9槽8极该如何分配相序关系?

  直到最近才偶尔发现一家专门从事电磁分析的日本企业的网站上,介绍如何降低齿槽定位力的方法中提到了9槽6极传统布局和9槽8极新型布局间的差别,并指出相比之下,9槽8极比9槽6极的齿槽力矩可以小几乎一个数量级,这才豁然开朗。

  为此,我针对这类新型分数槽永磁伺服电机,比如三菱的9槽8极结构和目前日渐流行的12槽10极结构中的转定子齿槽和磁极关系,制作了简单的平面模型,定性推演了这类新型分数槽永磁伺服电机的三相初级铁芯的各个齿槽在不同通电相位条件下的电磁极性,以及它们和相互错位的转子永磁磁极间的磁场作用关系,进而定性地推演出这类新型分数槽永磁伺服电机转子永磁磁极在通以三相对称交流电流的定子绕组产生的旋转磁场作用下行程差动连续运行的机理。作为对比,也组合制作了12槽8极传统整数槽永磁伺服电机的转定子齿槽和磁极关系的简单平面模型,并对比分析了传统整数槽永磁伺服电机定子电磁场与转子永磁场之间的作用关系和转子连续运行的机理。

  进一步通过文献学习了解到和传统整数槽永磁伺服电机相比,这类新型分数槽永磁伺服电机具有齿槽定位力更小,反电势正弦度更好,力矩波动更小,磁通路径短,甚至体积效率更高,工艺性更好等优点。

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标签:电机