[发明专利]空心转子环形永磁伺服电机

权利要求书

1.空心转子环形永磁伺服电机，由永磁主转子、鼠笼起动转子及主轴构成，其特征在于：所述永磁主转子与所述鼠笼起动转子并靠套装于所述主轴，所述永磁主转子设置为空心转子爪极式组合，在爪极与相邻部爪极的空隙有永磁材料或爪极内侧同心有磁路筒及永磁材料，空心转子爪极设置为梯形或瓦片形，所述梯形斜度为10°，且厚度一致，相邻梯形爪极形成的空隙为磁钢槽；相邻的瓦片形爪极形成为直角90°的焊接槽；圆柱体转子内侧有加强筋。

2.根据权利要求1所述的空心转子环形永磁伺服电机，其特征在于：所述爪极整体与所述转轴过盈配合，且设置有隔磁套。

3.根据权利要求1所述的空心转子环形永磁伺服电机，其特征在于：所述爪极与所述爪极组合成的磁钢槽口有不锈钢板条且用非导磁材料焊接封闭。

4.根据权利要求1所述的空心转子环形永磁伺服电机，其特征在于：所述加强筋处由非导磁材料焊接，为不锈钢焊接；所述空心转子爪极式组合设置为空心转子与加强筋组合；所述爪极中心的深槽为集肤效应槽，槽内增设铜条构成阻尼笼增加起动转矩。

5.根据权利要求1所述的空心转子环形永磁伺服电机，其特征在于：所述瓦片形爪极或所述梯形爪极两端设有通风孔和螺丝孔，所述螺丝孔为将爪极转子与内侧的所述钢筒一起固定用于输出转矩及保持动平衡；所述空心转子设置为HALBACH外磁场磁体结构，所述永磁材料为钕铁硼，所述空心转子由导磁性能较好的软磁材料开模精锻或精铸而成。

6.采用权利要求1所述的一种用于空心转子环形永磁伺服电机的自动寻相方法，在永磁伺服电机线圈内通入程序控制的寻相电流引起永磁伺服电机转子微动最后被吸引在固定位置的过程中，解算出永磁伺服电机转子的相位角，其特征在于：整个寻相过程采用速度闭环控制，使用以零速为控制目标的速度调节器接收速度反馈，并输出调节电流，调节电流与寻相电流夹角的互余锐角为寻相电流相位的修正值，经过多次循环使寻相电流的相位角逼近在永磁伺服电机相位的d轴上并以电磁吸力锁定永磁伺服电机转子，从而得到确定的永磁伺服电机转子相位角，包括：

步骤A，向永磁伺服电机内通入寻相电流指令I，并设定寻相电流指令I的初始相位角为α0；

步骤B，以零速为控制目标的速度调节器产生q轴调节电流指令Iq，并与寻相电流指令I共同输入反正弦累加器，求得两个电流值之商的反正弦角度值α及其累计量∑α，其中α＝sin-1(Iq/I)；

步骤C，电流调节器接收反正弦角度值α的累积量∑α与寻相电流指令I的初始相位角α0之和，即∑α+α0，以及寻相电流指令I，作为电流给定的矢量角度和矢量模长，产生新一拍电流指令，并由PWM发生/功率级发出，施加于永磁伺服电机之上，驱使永磁伺服电机连同其轴上的反馈元件旋转；

步骤D，反馈元件反馈的位置信息经一次微分后变成速度反馈信息，输入速度调节器；

步骤E，判断步骤D中的速度反馈信息是否为零并保持0.5秒以上，如果是，则寻相过程结束，永磁伺服电机转子d轴的相位角为∑α+α0；如果不是，则执行步骤F；

步骤F，将寻相电流I的相位角修正为α0+∑α，然后转至步骤B，继续寻相动作。

7.根据权利要求6所述的一种用于空心转子环形永磁伺服电机的自动寻相方法，其特征在于，所述的寻相电流指令I的初始相位角α0为零。

8.根据权利要求6或7所述的一种用于空心转子环形永磁伺服电机的自动寻相方法，其特征在于，所述的速度调节器可通过比例－积分－微分的方式实现。

9.根据权利要求6或7所述的一种用于空心转子环形永磁伺服电机的自动寻相方法，其特征在于，所述的永永磁伺服电机可以是永磁同步式电主轴，也可以是永磁同步式力矩电机，或者是永磁同步式直线电机，或者为永磁同步式旋转电机。

10.根据权利要求8所述的一种用于空心转子环形永磁伺服电机的自动寻相方法，其特征在于，所述的永磁伺服电机可以是永磁同步式电主轴，也可以是永磁同步式力矩电机，或者是永磁同步式直线电机，或者为永磁同步式旋转电机。