[发明专利]一种数控永磁无刷电动机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机，具体地说是涉及一种数控永磁无刷电动机。

背景技术

目前，国内电机产品绝大部分还是采用36V/48V 20对极27/36槽的永磁无刷电动机，上述结构的无刷电机的力矩较小，爬坡能力差。转速较快，造成安全性能差，电机的效率低(续行能力差)，所以该种无刷电机已不能满足现代工业自动化、办公自动化和家庭自动化场合对电机性能的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种能满足大力矩、低转速的要求，并使效率提高的数控永磁无刷电动机。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种数控永磁无刷电动机，包括数控装置，定子、转子，其特征在于：所述的位于转子的转子轭上固定有多对极的永磁磁极，定子上设有多个数铁芯槽，所述的铁芯槽内设有分数槽绕组。通过改变电枢电压、改变转子的转子轭上的永磁磁极的数量，改变定子铁芯上的铁芯槽数，并使用了分数槽嵌线方法。

一种数控永磁无刷电动机，所述的定子由叠压硅钢片构成。采用叠压硅钢片，有效的减少了热损失。

一种数控永磁无刷电动机，所述数控装置，采用无刷霍尔换相，通过单片机将模拟电信号转化为数字信号，控制永磁无刷电动机。使用霍尔换相并且精密的嵌和位置使换相准确无误。

一种数控永磁无刷电动机，由于采用上述结构，转子的转子轭上固定有多对极的永磁磁极，定子铁芯上设有多个数铁芯槽，并使用了分数槽嵌线方法，提高电枢电压。本发明能使电机满足大力矩、低转速的要求，并可提高电机的效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明；

图1为本发明一种数控永磁无刷电动机结构示意图；

图2为图1所示的永磁无刷电动机转速与转矩机械特性曲线图；

图3为图1所示的永磁无刷电动机在不同的控制电压下转速与转矩机械特性曲线图；

图4为图1所示的永磁无刷电动机在不同的负载转矩下控制电压与转速曲线图；

在图1中，1、定子；2、转子；3、转子轭；4、铁芯槽；5、永磁磁极。

具体实施方式

如图1所示，一种数控永磁型无刷电动机，包括数控装置、电枢电压、定子1和转子2，定子铁芯上设有多个数铁芯槽4，转子2的转子轭3上固定有多对极的永磁磁极5，并使用了分数槽嵌线方法。把电源电压U做为参量，转矩M和转速ω的机械特性画成图2，图中斜率＝Km*Ke/(Ra+Rb)，因为Km*Ke/(Ra+Rb)是定值，且转矩随转速的增加而线性下降，这种良好的控制特性是直流电动机所特有的。图二表征了转速随负载转矩变化规律，这是直流电动机静态特性中的重要特性，因为在自动控制系统中，总是希望电动机的机械性能优良一些，而影响直流电动机机械特性可以用下降斜率K来分析。

K＝ΔM/Δn

式中，ΔM是转矩增量，Δn是对应ΔM时转速增量，K的大小表示了电动机电磁转矩变化引起的转速变化程度。对应于同样的转矩变化，我们希望K值小，则意味着机械特性优异，使直流电动机特性中的机械特性实践常熟的数值也随之变小。在自动控制系统中，直流电动机的理想空载转速n1和最大转矩Mm都和电枢电压Ua成正比，而和斜率K无关，所以电枢电压越高，则相应的机械特性曲线越高如图3所示。由于电枢电阻Ra、放大器的内阻Rb和斜率K成正比，所以为了改善直流电动机的伺服控制特性，需要将电枢电阻做的最小，而放大器的内阻则要降到最低。调节特性也是直流电动机静态特性中的另一重要特性，其定义为在一定的负载转矩下，稳定转速随控制电压大小而发生变化的关系。其曲线见图4。

(1)Uao表示启动电压，是伺服电动机处于待启动而未启动的临界状态，也即控制电压从0至Uao范围内，称为直流电动机的控制死区，因负载越大，死区也越大，所以控制系统希望此值越小越好。

(2)低速电机不稳定性的产生的原因主要是因为低速时的控制电压很低，或换相不稳定，都造成低速运转时电磁转矩的不稳定，从而导致输出转矩不稳定及电动机自身转矩的增加。

(3)低速转动时的反电动势平均值不大，造成电势脉动的增大，因而导致电磁转矩波动。

为解决以上造成控制系统产生偏差的问题，提高系统的稳定性，本发明采取了如下措施：

(1)选用高性能的永磁体，使磁性能加强，确保在一定负载转矩情况下，将电枢内阻做到最小，有效的提高了电机的使用寿命。

(2)将电枢齿槽效应的影响降到最小，可选用多极多槽结构，并且使用分数槽嵌线方法，减小其高次谐波，提高了运转的平稳性。