[发明专利]空心转子环形永磁伺服电机

说明书

空心转子环形永磁伺服电机，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。成本极低，避免传统设计傻、大、重、粗，超轻的空芯转子更适用较小体积的永磁材料配备，极高的可靠性和实用性等优点有效地取代了现有技术成本高、工艺烦琐、耗电量大、效率低、结构不成熟、可靠性低、易损坏、无法推广等缺陷，带来了人们预料不到的技术效果，有巨大的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于工业自动化控制技术领域，特别涉及一种空心转子环形永磁伺服电机。

背景技术

现有的三相电动机或三相永磁同步电动机存在着耗能高，特别是普通异步电动机效率 及功率因数都相对较低空载及轻载电流大，存在着无功励磁损耗，浪费我国大量的能源， 和增加用户成本。更是现有的永磁同步电动机，存在着转子结构不成熟，是在普通异步电 动机转子基础上及鼠笼内侧对称开槽插磁钢，大幅度减低转子的机械强度，和输出功率做 不大，磁钢离转子表面较远，鼠笼阻挡磁通，磁钢在转子铁芯内存在着磁钢大幅度漏磁等 缺陷，还有些转子用面贴磁钢，使用起来容易飞脱，和易退磁等，而无法推广。还有些永磁电机的厂家在电机轴上装不锈钢隔磁套在隔磁套圆周，用螺丝杆装磁极及磁钢，有轴向固定的、有径向固定的，磁极上还开槽装铜条做成阻尼笼大幅度增高了电机的造价，及废工废时，生产周期较长，总之乱七八糟的结构无一能达实用价值等诸多缺点。

除此之外，永磁同步伺服电机因其具有较高的能量密度、接近线性的出力特性和较少 的维护成本等特点被广泛用于数控机床、机械人手臂等需要精密运动控制的场合，而为了 充分发挥其功能特点，需要在上电时知晓电机转子的磁极位置(或称“相位”)，因此，需要对电机转子的磁极位置进行检测。现有的检测方法是在电机上安装专用传感器，直接对电机转子的磁极位置进行测量和记录，或者是采用直流法或高频注入法来寻找、估算上电时的初始相位。所谓直流法是指在专门的寻相动作中，向电机通入恒定大小、方向的电流，使转子受电流磁场作用被吸引在已知相位上；高频注入法是根据某种顺序向电机线圈注入高频电压信号，由于铁芯非线性饱和特性以及铁芯材料与空气磁导率的差异，当转子处于不同位置时所注入的电压将产生幅值不同的电流，对此电流信号进行解调、滤波和观测器估算后可获得转子相位信息。

采用专用传感器直接测量记录的方法最直观，但是系统成本较高，不能满足永磁同步 伺服电机使用成本的要求；直流法寻相的特点是实现简单，但是在寻相时电机转子可能产 生较大位移，容易对负载产生冲击；高频注入法的特点是寻相时间短，转子位移小，但是 其算法实现复杂，要求电机必须具有凸极性，适应性不强。因此需要研究一种新的寻相方 法，既能满足寻相位移小和精度高的要求，还能保证实现简单，成本低，适应性强。

综上所述，针对现有技术中存在的不足之处，有必要提供空心转子环形永磁伺服电机。

发明内容

本发明的目的就是提供一种成本低、技术成熟、结构简单、重量轻、工作可靠、节能和使用寿命长的空心转子环形永磁伺服电机，是内转子式永磁同步电机工业走向成熟化、统一化标准化的一大飞跃，可取代所有异步电机使用的行业。为我国丰富的稀土资源有效开发利用奠定了坚实的基础。

本发明通过以下技术方案来实现：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，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。

作为一种优选的技术方案，所述爪极整体与所述转轴过盈配合，且设置有隔磁套。

作为一种优选的技术方案，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。