本發(fā)明涉及一種混合勵磁伺服電機(jī)，屬于特種電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

伺服電機(jī)可使控制速度、位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象，其在工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛。在伺服電機(jī)發(fā)展早期，直流電機(jī)以其良好的可控性成為主要的伺服電機(jī)種類，在機(jī)床等多種伺服系統(tǒng)中得到大量應(yīng)用。但隨著科技的進(jìn)步，特別是稀土永磁材料的出現(xiàn)，永磁交流伺服電機(jī)能夠滿足了現(xiàn)代髙性能伺服系統(tǒng)對高精度、寬調(diào)速范圍、低速大轉(zhuǎn)矩、穩(wěn)定性好、快速動態(tài)響應(yīng)的要求?；旌蟿畲挪坏哂杏来烹姍C(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，而且能夠克服永磁電機(jī)磁場控制困難缺陷。因此，混合勵磁伺服電機(jī)優(yōu)良的性能與現(xiàn)代驅(qū)動控制技術(shù)和高精度傳感器技術(shù)結(jié)合，組成了現(xiàn)代最優(yōu)異的伺服系統(tǒng)，將成為現(xiàn)代高性能伺服系統(tǒng)的主流及發(fā)展方向。

目前，關(guān)于伺服電機(jī)的研究主要是以其控制方法和性能測試方法為主。例如申請?zhí)枮?01610731573.0的專利申請：一種伺服電機(jī)控制方法，公開了一種伺服電機(jī)控制方法,能夠解決現(xiàn)有伺服電機(jī)存在由于設(shè)置轉(zhuǎn)矩限制值過大導(dǎo)致驅(qū)動的機(jī)械部件損壞、生產(chǎn)成本高的問題。還有申請?zhí)枮?01610968476.3的專利申請：一種交流伺服電機(jī)的速度檢測方法及系統(tǒng)，公開了一種交流伺服電機(jī)的速度檢測方法，能夠在電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時,提高系統(tǒng)的檢測精度,獲得理想的速度特性和伺服性能。

另外，也有一些相關(guān)專利文獻(xiàn)是關(guān)于伺服電機(jī)本體的設(shè)計，例如申請?zhí)枮?01610533985.3的專利申請：一種伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子及該伺服電機(jī)，該發(fā)明能夠使得現(xiàn)有伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)的軸向縮短、整體結(jié)構(gòu)緊湊,同時使得連接的導(dǎo)線電纜對伺服機(jī)構(gòu)的阻力矩減小,并提高導(dǎo)線電纜的使用壽命。

在此基礎(chǔ)上，發(fā)明人對多相雙凸極電機(jī)的極數(shù)和極弧系數(shù)進(jìn)行了深入的研究，在《中國電機(jī)工程學(xué)報》2015年第七期發(fā)表了“多相電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)極數(shù)與極弧系數(shù)研究”的學(xué)術(shù)論文，指出定子極數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)之比應(yīng)為m/(m+1)或m/(m-1)。

作為已有技術(shù)，傳統(tǒng)的雙凸極電機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)矩脈動，其換向轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原理可見《中國電機(jī)工程學(xué)報》2011年第27期論文“基于半橋變換器的電勵磁雙凸極電機(jī)角度優(yōu)化控制策略”。隨著研究的深入，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)前期提出的技術(shù)仍舊存在較大的換向轉(zhuǎn)矩脈動，因此急需研究一種換向轉(zhuǎn)矩脈動較小的高可靠性伺服電機(jī)。

基于此，本發(fā)明提出一種反電勢為正弦波的電機(jī)以減小換向轉(zhuǎn)矩脈動，同時具備多相繞組以提高系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明的技術(shù)突破了原有雙凸極電機(jī)極數(shù)之比應(yīng)為m/(m+1)或m/(m-1)這一技術(shù)偏見，因此具有創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題：提供一種磁場容易控制、工作可靠、轉(zhuǎn)矩脈動較小的混合勵磁伺服電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種混合勵磁伺服電機(jī)，為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、勵磁繞組、電樞繞組、永磁體和軸，其特征在于：

所述轉(zhuǎn)子鐵心固定在軸上，轉(zhuǎn)子鐵心上有10個均布的凸形轉(zhuǎn)子極；

所述定子鐵心有12個凸形的定子極，12個定子極分為6對平行定子極，一對平行定子極上的兩個定子極的中心線互相平行；

每一對平行定子極的兩個定子極之間有電樞槽，相鄰兩對平行定子極之間有勵磁槽；

所述勵磁槽槽深大于電樞槽，勵磁槽在槽的底部有沿圓周凹進(jìn)的凹陷，使勵磁槽底部寬度大于槽口寬度；

每一對平行定子極上繞有勵磁繞組，相鄰勵磁繞組的繞制方向相反；勵磁繞組位于勵磁槽的底部；

每個定子極上都繞有集中式的電樞繞組，相鄰電樞繞組的繞制方向相反；電樞繞組位于勵磁槽和電樞槽的槽口；

每一對平行定子極的兩個定子極的軛部嵌有切向充磁的永磁體，相鄰永磁體的充磁方向相反；所述永磁體在徑向的長度小于一對平行定子極定子軛部的厚度。

如上所述的一種混合勵磁伺服電機(jī)，其特征在于：勵磁槽內(nèi)的電樞繞組和勵磁繞組之間設(shè)置有絕緣隔板。

如上所述的一種混合勵磁伺服電機(jī)，其特征在于：轉(zhuǎn)子極為斜極結(jié)構(gòu)。

如上所述的一種混合勵磁伺服電機(jī)，其特征在于：沿圓周方向的電樞繞組依次為a相電樞繞組、x相電樞繞組、b相電樞繞組、y相電樞繞組、c相電樞繞組、z相電樞繞組、a相電樞繞組、x相電樞繞組、b相電樞繞組、y相電樞繞組、c相電樞繞組和z相電樞繞組，電樞繞組依據(jù)相位不同分為六相；六相電樞繞組分為兩個三角形連接的三相繞組。

如上所述的一種混合勵磁伺服電機(jī)，其特征在于：沿圓周方向的電樞繞組依次為a相電樞繞組、x相電樞繞組、b相電樞繞組、y相電樞繞組、c相電樞繞組、z相電樞繞組、a相電樞繞組、x相電樞繞組、b相電樞繞組、y相電樞繞組、c相電樞繞組和z相電樞繞組；其中x相電樞繞組、y相電樞繞組和z相電樞繞組分別與a相電樞繞組、b相電樞繞組和c相電樞繞組反向串聯(lián)，組成相差120°電角度的三相繞組。

本發(fā)明的有益效果是：

1本發(fā)明電機(jī)為混合勵磁，在出現(xiàn)電勵磁故障的情況下永磁可以持續(xù)出力，在永磁失磁時，電勵磁也可以繼續(xù)工作；

2本發(fā)明勵磁繞組與電樞繞組互相隔離，互不干擾，可靠性高；

3轉(zhuǎn)子上既無永磁體也無勵磁繞組，可高速旋轉(zhuǎn)；

4總的磁鏈較短，磁阻小，鐵耗少；

5繞組皆為集中式繞組，內(nèi)阻小，效率高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、定子鐵心，2、轉(zhuǎn)子鐵心，3、勵磁繞組，4、軸，5、永磁體，6、電樞繞組，7、絕緣隔板。

圖2是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)的充磁方向示意圖。

圖3是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)的繞組示意圖。

圖4是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)各個線圈矢量星形圖。

圖5是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)各相繞組矢量星形圖。

圖6是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)六相反電勢圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種混合勵磁伺服電機(jī)，為使本發(fā)明的技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述一種混合勵磁伺服電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括定子鐵心(1)、轉(zhuǎn)子鐵心(2)、勵磁繞組(3)、電樞繞組(6)、永磁體(5)和軸(4)。所述轉(zhuǎn)子鐵心(2)固定在軸(4)上，轉(zhuǎn)子鐵心(2)上有10個均布的凸形轉(zhuǎn)子極。

所述定子鐵心(1)有12個凸形的定子極，12個定子極可分為6對平行定子極，一對平行定子極上的兩個定子極的中心線互相平行。每一對平行定子極的兩個定子極之間有電樞槽，相鄰兩對平行定子極之間有勵磁槽。所述勵磁槽槽深大于電樞槽，勵磁槽在槽的底部有沿圓周凹進(jìn)的凹陷，使勵磁槽底部寬度大于槽口寬度。每一對平行定子極上繞有勵磁繞組(3)，相鄰勵磁繞組(3)的繞制方向相反；勵磁繞組(3)位于勵磁槽的底部。每個定子極上都繞有集中式的電樞繞組(6)，相鄰電樞繞組(6)的繞制方向相反；電樞繞組(6)位于勵磁槽和電樞槽的槽口。勵磁槽內(nèi)的電樞繞組(6)和勵磁繞組(3)之間設(shè)置有絕緣隔板(7)。每一對平行定子極的兩個定子極的軛部嵌有切向充磁的永磁體(5)，相鄰永磁體(5)的充磁方向相反；所述永磁體(5)在徑向的長度小于一對平行定子極定子軛部的厚度。

轉(zhuǎn)子極為斜極結(jié)構(gòu)。

圖2是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)的充磁方向示意圖。每一對平行定子極的兩個定子極的軛部嵌有切向充磁的永磁體(5)，相鄰永磁體(5)的充磁方向相反；永磁體(5)在徑向的長度小于一對平行定子極定子軛部的厚度。

圖3是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)的繞組示意圖。沿圓周方向的電樞線圈依次為a相電樞線圈、x相電樞線圈、b相電樞線圈、y相電樞線圈、c相電樞線圈、z相電樞線圈、a相電樞線圈、x相電樞線圈、b相電樞線圈、y相電樞線圈、c相電樞線圈和z相電樞線圈。

圖4是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)各個線圈矢量星形圖。如圖所示，沿圓周方向的電樞線圈依次為a相電樞線圈、x相電樞線圈、b相電樞線圈、y相電樞線圈、c相電樞線圈、z相電樞線圈、a相電樞線圈、x相電樞線圈、b相電樞線圈、y相電樞線圈、c相電樞線圈和z相電樞線圈，相鄰線圈相差60°電角度。

圖5是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)各相繞組矢量星形圖。各相繞組之間相差60°電角度。

圖6是本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)六相反電勢圖。各相繞組之間相差60°電角度。

下面給出本發(fā)明提供的一種混合勵磁伺服電機(jī)工作原理。

在本發(fā)明一種混合勵磁伺服電機(jī)勵磁繞組(3)上通有電流或永磁體(5)充磁時，此時在電機(jī)內(nèi)部會建立起磁場，產(chǎn)生的磁通將經(jīng)過各相的定子軛部、定子齒部、空氣隙、轉(zhuǎn)子齒部、轉(zhuǎn)子軛部形成閉合回路。通過位置傳感器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，將位置信號輸送給控制器后，控制器控制功率變換器的相應(yīng)開關(guān)管，給電感上升的繞組通以正向電流，給電感下降的繞組通以負(fù)向電流，電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對外輸出轉(zhuǎn)矩。

可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。