[实用新型]工业缝纫机用永磁交流伺服电动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业缝纫机用永磁交流伺服电动机。

技术背景

目前，电机结构按转子分为三类：鼠笼式、非磁性杯式及磁性杯式；一般工业缝纫机使用的是以交流变频调速电动机为驱动元件，交流变频调速器进行驱动的调速系统，该系统所用的电机体积、重量大，效率低，电机的技术含量低，电机控制属于开环控制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种整机结构简单，电机控制为闭环控制的工业缝纫机用永磁交流伺服电动机。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

工业缝纫机用永磁交流伺服电动机，包括机座，及组装其上的转子和定子，其特殊之处在于：所述电机的转子为磁性杯式转子，转子上带有保护环，保护环防止转子旋转时摔掉磁钢，转子上设置光电编码器，定子采用分数槽三相绕组方式，光电编码器提供的反馈信号输入控制电动机的旋转的控制器。

上述的转子的磁钢为圆弧型，其内外园半径尺寸相等，圆心位于同一直线上。

上述的磁性杯式转子采用稀土永磁材料。

与现有技术相比，本实用新型通过设置光电编码器和控制器，让电机控制为的闭环控制；并结合工业缝纫机行业的特点，采用定子斜槽技术，分数槽绕组技术，使电机材料成本大幅下降，实现了效率高，造价低的特点，节能效果显著，整机结构紧凑简单。在额定负载时，永磁交流伺服电机效率高出交流变频调速电机约20％，再考虑到该电机的恒速性，其综合节能效果可达到30％以上。

附图说明

图1是本实用新型的定子结构示意图；

图2是本实用新型的转子结构示意图；

图3是本实用新型的分数槽三相绕组示意图；

图4是现有技术的磁钢结构示意图；

图5是本实用新型的磁钢结构示意图；

图6是本实用新型的伺服电机原理框图。

具体实施方式

本实用新型的工业缝纫机用永磁交流伺服电动机是光机电一体化精密控制型电动机。电机结构按转子分为三类：鼠笼式、非磁性杯式及磁性杯式。本实用新型的电机采用磁性杯式(稀土永磁材料)，转子带有光电编码器，定子采用分数槽三相绕组，控制器根据编码器提供的反馈信号控制电动机的旋转。

参见图1，图2，图1是本实用新型的定子结构示意图；图2是本实用新型的转子结构示意图；本实用新型的电机采用定子斜槽技术，降低了电动机正常运行时的振动和噪音，使得电动机运行平稳。

见图3，图3是本实用新型的分数槽三相绕组示意图；本实用新型采用分数槽绕组技术，减少了定子槽的个数，节约电动机的用铜量，使电动机的材料成本显著下降。

参见图4、图4是现有技术的磁钢结构示意图；其磁钢内外园不等且不同心，其缺点是：1)、加工工艺复杂，2)、磁钢充磁复杂，3)、永磁体材料浪费。

参见图5是本实用新型的磁钢结构示意图；其磁钢内外园半径相等而不同心，其优点是：1)、加工工艺简单，2)、磁钢充磁方便，3)、节约永磁体材料。因而使电机材料成本大幅下降，工艺性好，实现了效率高，造价低的特点，节能效果显著，整机结构紧凑简单。

参见图6，本实用新型的通过光电编码器提供的反馈信号输入控制电动机的旋转的控制器；并采用多种控制算法相结合，即随机空间矢量PWM调制技术和智能PID控制算法，实现了电机的闭环控制。

其工作原理如下：三相逆变器通过光电编码器检测转子永磁体磁钢与三相定子绕组的相对位置，给PI指令，通过PID控制计算(比较d轴电流和q轴电流)确定三相逆变器通电顺序，驱动永磁伺服电动机旋转，实现位置闭环控制。

速度设定后通过PID控制计算确定PWM调制解调器导通角导通时间，确定PWM输出电压的频率与幅值给三相逆变器驱动永磁伺服电动机旋转，同时通过光电编码器检测电动机转子转速与设定值比较，实现速度的闭环控制。

本实用新型结合工业缝纫机行业的特点，采用ANSYS电磁场仿真技术分析及优化技术设计最佳电磁方案，采用定子斜槽技术，分数槽绕组技术，使电机材料成本大幅下降，实现了效率高，造价低的特点，节能效果显著，整机结构紧凑简单。

本实用新型替代了工业缝纫机现使用的交流变频调速电机，使缝纫机的动态响应性能好，能达到快速随动的控制效果和准确的定位精度。

下表是交流变频调速电机与永磁交流伺服电机的主要性能比较：(试验数据)

从上表试验数据分析比较可以看出，在额定负载时，永磁交流伺服电机效率高出交流变频调速电机约20％，再考虑到该电机的恒速性，其综合节能效果可达到30％以上。